梭形线圈绕线机(1)

梭形线圈绕线机(1) 摘要 此次是理论与实践的一次相结合完成本人的设计，此次设计中应用了三年所学的知识的综合应用，加深了对理论知识的理解。 本次设计内容包括确定，设计时所需使用的仪表、器件的选择与应用、电气原理图与接线图的设计、变频器的主电路及特点、运行于操作说明、可调直流稳压电源的原理、电机的选择，重点介绍了变频器、可调直流稳压电源，显示电压与线圈数的仪表，深入浅出通俗易懂，每个部分都有必要的文字说明，以便于自学。 由于设计者水平有限，设计中的缺点在所难免，甚至会有错误之处，殷切希望老师和同学批评指正，以便于今后设计水平的提高 关键词:可调直流稳压电源;变频器;电机; Abstract This design is the theory and practice of a combination of complete the design, this design was used in the three years of the study of the comprehensive application of knowledge, to deepen the understanding of theoretical knowledge. This design includes scheme, design required the use of the instrument, device selection and application, schematic diagram and wiring diagram design, inverter main circuit and characteristics, running on the operating instructions, DC regulated power supply principle, choice of motor, introduced with emphasis, adjustable DC voltage converter power supply, voltage and coil number display instrument, explain profound theories in simple language is straightaway, each part has the necessary text, to facilitate self-learning. The level designers, design shortcomings can hardly be avoided, even mistakes, sincerely hope that teachers and students criticism, in order to raise the level of future design Key words: DC regulated power supply; inverter; motor; 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 目 录 摘要.................................................. 1 目录.................................................. 3 第一章 绪论 .......................................... 5 1.1 绕线机的发展历史 .................................. 5 1.2 国内外的发展趋势 .................................. 5 1.3 设计的目的与意义 .................................. 6 第二章 介绍锁形线圈绕线机 ............................. 7 2.1 关于绕线机 ....................................... 7 2.2 绕线机的分类 ..................................... 7 2.3 绕线机的安全操作 ................................. 10 2.4 电机的选择 ...................................... 10 2.4.1 分类概述................................... 10 2.4.2 电机选择................................... 13 2.5 仪器仪表的选用................................... 15 2.6 变频器的应用 .................................... 16 2.6.1 变频器的主回路及端子接线图 .................. 16 2.6.2 变频器运行命令通道 ......................... 18 3 2.6.3 变频器频率给定通道 ......................... 18 2.6.4 变频器工作状态 ............................. 19 2.6.5 变频器运行方式 ............................. 19 2.6.6 变频器使用上的注意事项 ..................... 20 第三章 绕线机模拟仿真介绍 ............................ 23 3.1 系统仿真技术的概述 ............................... 23 3.2 仿真技术的发展趋势 ............................... 24 3.3 仿真建模 ........................................ 24 3.4 系统仿真技术发展的现状 ........................... 25 3.5 系统仿真技术的发展趋势 ........................... 26 第四章 梭形线圈绕线机的设计 .......................... 28 4.1 电气控制原理图及控制说明 ......................... 28 4.1.1 电气控制原理图主电路设计.................... 28 4.1.2 电气控制原理图控制电路设计 .................. 29 4.1.3 电气接线图 ................................. 30 结论................................................. 31 参考文献 ............................................. 32 致 谢 ............................................... 33 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 第一章 绪论 1.1 绕线机的发展历史 我们线圈加工中常用的绕线机，它的应用和发展随着相关电气行业的推动及加工能加工需求而得以革新，从最原始的人工机型到目前全自动加工设备，绕线机的技术经历了一代又一代，不断提升的加工能力和设备功能满足了电气行业线圈的高品质、高性能要求。 电气行业刚起步的时候，人工机型是主要的加工设备，手摇式机型价格便宜、结构简单，故障率低的优点，至今还有不少打样的实验工艺使用该类机型;随着我国电气行业的快速发展传统机型已经不是适应要求了，数控绕线机的出现解决了效率、精度等一系列的问题，该类机型最早是通过引进国外产品，通过国内生产厂家的吸收和技术改进，目前已经成为国内厂家的主要产品系列。 国内自动绕线机生产行业已经从零星的小规模制造已经发展成为目前百余家从业厂家，行业起步较晚但发展很快，大部分的从业厂家都已经具备了自主研发的能力，近些年从业厂家不断投入技术力量，使得高精度机型市场不再是进口品牌的天下。 1.2 国内外的发展趋势 绕线机是典型的电气机械加工生产设备，整个生产加工工艺就是漆包线之间结构的整理和缠绕过程。构成一台绕线机需要用到许多种类的自动化产品，主要包括控制系统，传动控制，运动控制，人机界面和传感器，在未来的技术发展中绕线机的自动化技术发展的主要趋势有以下三个方面: 一、模块化的功能控制器将得到更多的应用 模块化的功能控制器可以根据绕线机功能要求的不同，而进行灵活的配置相对于PLC具有计算能力强、通讯方便、成本较低的优点，绕线机的控制要求相对简单和固定，非常适合应用模块化的组合式控制器，目前绕线机中较多使用的是PLC及CNC专用控制器。 二、高产能、多功能机型将会普及 5 目前常见绕线机主要及单头绕线加工为主，功能也较为单一，多头联动绕线将大大提高绕线机的工作效率和产量，该设计能有效的降低设备的复杂程度，提高驱动效率，方便工艺调节，降低维护量。目前电磁线圈、电机线圈及镇流器线圈的加工都已经使用了多头联动技术;绕线机是线圈加工的一个步骤，未来发展必将使多种功能整合进来，实现线圈全自动化加工、测试、完成多种辅助工艺。 三、专用机型的开发和定制 线圈的加工种类有许多种，使用的线材及要求各式各样，对于那些有特殊要求的线圈加工，国内厂家纷纷选择放弃，经过了这几年的技术消化和吸收，绕线机厂家的技术力量都在壮大，对于那些有特殊要求的机型，应对起来也能轻松许多，随着厂家的加工能力的提升，定制周期也在缩短。 1.3 设计的目的与意义 绕线机是将单线之类的线通过电机的运转带动线芯绕成的线圈，由于现在国内市场在绕线机方面还不是很完善，此次设计是为了在原有绕线机的基础上，经过改造设计一个按照需要要求设计的绕线机，带动国内绕线机设计提升一个阶段。 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 第二章 介绍梭形线圈绕线机 2.1 关于绕线机 绕线机:顾名思义绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的机器。凡是电器产品大多需要用漆包铜线(简称漆包线)绕制成电感线圈，就需要用到绕线机。常用绕线机绕制的线多为漆包铜线(绕制电子、电器产品的电感线圈)，纺织线(绕制纺织机用的纱绽、线团)，还有绕制电热器具用的电热线以及焊锡线，电线，电缆等。 2.2 绕线机分类 目前常见绕线机的有电机梭型线圈(平绕、立绕)绕线机、全自动绕线机、半自动绕线机、环行绕线机、伺服精密绕线机、变压器绕线机、电感线圈绕线机等机种。 电机梭型线圈(平绕、立绕)绕线机 适宜中型以上电机扁线平绕、、立绕。内装自动化调速系统，绕线机拉动重量,400kg,无极可调速0,150转/分，梭型线圈周长拉到2-3m左右，电机功率0.75KW，摆线针轮减速，单排链条传动，配放线架与简易涨紧制动装置。 一、适用范围 本机通用性强，适用范围广，只要在花盘上交换不同的绕线模，便可绕制各种形状及各种电压等级的线圈，最大棱形长度可达200mm。 二、外形尺寸 长x宽x高=900x700x1200 三、技术参数 中心高:680mm 花盘直径:φ400mm 电动机功率及电压:、380V 0.75kW调速电机带涡轮减速机 四、结构特点 1、采用蜗轮减速器，链条传动，无级调速、拉力大、结构简单、使用方便、安 7 全可靠。 2、装有数显计数器(0~9999)，便于正确测量匝数。 3、用脚踏开关及换向开关，转速根据操作者本身的熟练程度可任意调节。 (1)全自动绕线机 是近几年才发展起来的新机种，为了适应高效率、高产量的要求，全自动机种一般都采用多头联动设计，国内的生产厂家大多都是参照了台湾等地的进口机型的设计，采用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成自动排线、自动缠脚、自动剪线、自动装卸骨架等功能，这种机型的生产效率极高，大大的降低了对人工的依赖，一个操作员工可以同时照看几台这样的设备，生产品质比较稳定，非常适合产量要求高的加工场合。但是，这种机型由于集成了数控、气动、光控许多的新技术，所以价格小则几万元高则十几万元，价格也使得许多的用户望而叹步，另外由于功能要求决定了该设备的零部件采用了大量非件和定制件，所以一旦出现故障相对的维修过程将会很复杂，周期也会比较长。它的先进性和高产量还是吸引了客户。波特自动化网主营各类全自动绕线机等，强大专业的产品质量保障，为中国和东南亚提供各类自动化产品。 (2)半自动绕线机 是目前使用最广泛的机型也称为CNC自动绕线机，该能够自动排线，加上不同的机械结构即可完成不同的绕制要求具有高效、维护方便、性价比高等诸多优点，国内厂家一般都采用CNC控制器，也有部分厂家采用自行开发的控制器作为控制核心，CNC机型已经是一种非常成熟的机种了，许多厂家在功能和用途上都作了创新和升级，使用产品的系列不断的得到延伸，作为市场上应用最广泛的机型，该机型的价格比起全自动绕线机动则几万元的价格，就低了很多，根据用途的不同有几千到上万不等的价格，该机种的缺点就是一台必须配一名操作人员。目前在镇流器、电感线圈生产等一些场合都能看该机型的应用。 (3)环行绕线机 是特殊专用机型，常见的有边滑式和皮带式，是绕制环行线圈的专用机型，该机型从出现到现在没有很大的技术变动，目前，机头部分主要还是以进口为主，比较常见的有美国高曼等品牌，进口机头相对于国产机头有许多优点做工都比较的精细，材质一般都采用特殊合金耐磨表现优异，机头都能承受长时间的作业加工要求，有些机头采用 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 了分体式结构设计上下储线环变的更为方便快捷。环行绕线机一般都为台式机构，设备主要以机械构造为主，价格主要区分为进口机头和国产机头两类。 (4)伺服精密绕线机 是当今高新技术结合的产物也是目前最先进功能最为强大的机型，高端机型可以完全模拟人手的排线动作，主轴和排线均采用高精度伺服电机，控制系统采用具有极高运算能力的PLC系统，具有自动运算、自动判别、误差修正等功能，由于采用了闭环控制，所以当出现排线失步等现象时设备可以自动修正，高分辨率的伺服电机可以保证在高低速时设备运转的稳定性，该机型的附件装置也是比较先进的，比如有辅助卸模装置，主动式张力放线架，电磁自动调节式张力器等，由于使用了大量的高新技术，所以价格要比CNC自动绕线机高不少，一般使用在对线圈参数有特定要求的场合。 (5)变压器绕线机 是比较常见的机型，结构形式来分有卧式和立式，我们一般比较常见的是卧式绕线机是用来绕制变压器线圈的专用设备，传统的变压器绕线机比较单一均为人工排线整形的机型，现代机型已经有自动排线系列了，变压器是大型电气件，所以绕线机的结构都比较大，重量也根据绕线机的级别从几百公斤到几千公斤，由于现代技术不断在变压器绕线机上的应用，新的机型功能上也变得更强大，柔性预压紧装置的出现代替了传统的人工敲打整形的烦琐工艺，使变压器绕制过程变得更为简单。 (6)电感线圈绕线机 产品优点:流线型外观设计、独有热吹风系统、模块式设计,方便维护 性能稳定可靠,重复精度高 精密张力控制,品质有保证 采用微电脑控制系统，可同时保存多组数据，主要参数:主轴马达:富士伺服电机，主轴转速:3000 转/分钟 停止角度: ?1?，适应线径:0.02~0.5mm 幅长:10mm(MAX) 剪线精度:0.01mm 机台电源:220V/AC 耗费电力:3KVA 适用 压力:6KGF/c? 机台尺寸:1080*600*1200MM 机台净重:200KG 交流绕线机与直流绕线机的用途区分 交流机，使用变频器驱动，启动柔和，微细线具有保护作用，转速低。 直流机，霍尔信号控制，启动时是直线启动，冲击力大，细线慎用。 9 2.3 绕线机的安全操作 1、工作前应检查电源开关、制动器开关是否正常。 按规定穿戴劳保用品，非本机人员严禁操作。 按作业正确2 、绕线前应先检查所领骨架、铜线规格是否与生产使用相符。 领用材料。 3、 首先将骨架装到绕线机上，并垫好复合纸，再将漆包线缠几圈到骨架上。 模具、骨架、漆包线固定好后才能开始绕线。 4 、按动开关绕线至额定圈数，停机，剪断漆包线，取下绕好的线圈，装好胶头再放入周转箱内。 绕线时严禁用手触摸绕线机。 5 、做好“首三检”并经常自检工件作业质量。 经常自检，不要“一绕到底” 6 、操作时发现有螺丝松动和异常声音时，应立即报告并及时维修。 严禁私自拆卸设备。 7 、维修设备时，应先断电源后再进行。 严禁在设备运行时带电进行维修。 8 、机器周围及工作台面应经常保持干净。 禁止随意堆放加工件，作业现场不得摆放杂物。 9 、工作完毕关闭电源开关，清理好绕线机。 自觉坚持做好设备保养。 10、 下班前应清理作业现场。 清理工作现场，加工件和待加工件摆放整齐，保持场地整洁。 2.4 电机的分类与选择 2.4.1分类概述 1、伺服电动机 伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。 伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 上讲，就是小功率的直流电动机，其励磁多采用电枢控制和磁场磁场控制，但通常采用电枢控制。 2、步进电动机 步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。 除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。 3、力矩电动机 力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。 4、开关磁阻电动机 开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。 5、无刷直流电动机 无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。 6、直流电动机 直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。 7、异步电动机 异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。 在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。 8、同步电动机 11 同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。 9、按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。 1)直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电机和有刷直流电动机。 有刷直流电动机可划分:永磁直流电动机和电磁直流电动机。 电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2)其中交流电机还可划分:电相电机和三相电机。 10、按结构和工作原理可划分:可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 1)同步电机可划分:永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 2)异步电机可划分:感应电动机和交流换向器电动机。 感应电动机可划分:三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。 交流换向器电动机可划分:单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 11、按起动与运行方式可划分:电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 12、按用途可划分:驱动用电动机和控制用电动机。 1)驱动用电动机可划分:电工工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。 2)控制用电动机又划分:步进电动机和伺服电动机等。 13、按转子的结构可划分:笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。 14、按运转速度可划分:高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。 同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。 2.4.2 电机选择 电动机选择的参考因素主要包括:电动机型式、电压与转速;电动机型式种类;电动机防护型式的选择;电动机电压和转速。 1、电动机型式、电压与转速的选择 合理选择电动机型式、电压与转速的具体内容及一般步骤 首先要根据生产机械对电力传动提出的要求，如起动与制动的频繁程度，有无调速要求等等来选择电动机的电流种类，即选用交流电动机还是选用直流电动机;其次应结合电源情况选择电动机额定电压的大小;再由生产机械所要求的转速及传动设备的要求选取它的额定转速;然后根据电动机和生产机械的安装位置和周围环境情况来决定电动机的结构型式和防护型式;最后由生产机械所需要的功率大小来决定电动机的额定功率(容量)。综合以上方面考虑，最后在电机产品目录中选择与要求相符的电动机，如果产品目录中所列电动机不能满足生产机械的某些特殊要求，则可向电机生产厂家单独定制。 2.电动机型式种类的选择 选择电动机是从交流和直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的，所以选择时要遵循下列原则: ?首先考虑选用三相鼠笼型异步电动机。因为它具有简单、坚固耐用、工作可靠、价格低廉和维护方便等优点，但是它的缺点是调速困难、功率因数低、起动电流较大和起动转矩较小。因此主要适用于作为机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械和拖动，如一般的机床和功率小于100KW的水泵或通风机等生产机械。 ?绕线型电动机的价格较笼型电动机高，但是它的机械特性可通过转子外加电阻的办法加以调节，因而能限制起动电流并提高起动转矩，故它可适用于电源容量较小， 13 电动机功率较大或有调速要求的场合，如某些起重设备、卷扬提升设备、锻压机及重型机床的横梁移动等。 ?当调速范围低于1:10，且又要求能平滑调速的场合，可先选用滑差电动机。该电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式和立式两种。卧式电动机的转轴是水平安装的，立式电动机的转轴则是与地面垂直安装的，故两种电机不可以更换对调使用。在一般情况下应尽量选用卧式电动机，只有在需要垂直运转的场合(如立式深井水泵以及钻床等)，为了简化传动装置时才考虑采用立式电动机(因为它的价格较贵)。 3.电动机防护型式的选择 电动机的防护型式有多种，实用中选择时必须根据不同的工作环境选择适宜的防护型式电动机。电动机的防护型式有开启式、防护式、封闭式、防爆式、潜水式等数种。通常情况下选用开启式，因为它便宜，但它只适用于干燥清洁的环境，对于潮湿、易受风雨侵蚀、多灰尘、易燃、腐蚀性的环境应选用封闭式，而在灰尘多对电机绝缘无害且易被压缩空气吹净时，可选用防护式。至于潜水泵用电机，则应采用完全密封式，以保证在水中工作时不被潮气侵入，当电动机在有火灾或爆炸危险的环境中时，应注意必须选用防爆式。 4.电动机电压和转速的选择 1) 现有工厂企业的生产机械选配电动机时，电动机的额定电压应与工厂配电电压一致，新建工厂的电动机，其电压选择要与工厂供配电电压的选择一起考虑，根据不同电压等级经技术经济比较后择优决定。 我国规定的低电压标准为220/380V，高压配电电压大多数为10KV。一般中小容量的电动机大都是低压的，其额定电压分别为220/380V(D/Y接法)和380/660V(D/Y接法)两种。当电动机容量超过约200KW时，建议使用者选择3KV、6KV或10KV的高压电机。 (2)电动机的(额定)转速选择，要根据拖动生产机械的要求及传动装置的配比情况来考虑。电动机每分钟的转数通常有3000、1500、1000、750及600等多种，异步电动机额定转速由于存在转差率，一般要比上述转速低2,,5%。从电动机制造角度讲，同样功率的电动机若额定转速越高，其电磁转矩外形尺寸就愈小，成本就愈低且重量亦轻，并且高速电机的功率因数及效率比低速电机都高。若能选择转速愈高的电动机，则经济性愈好，但若由此而引起电动机与被拖动机械间的转速相差过大时，所需装设减速装置的传动级数就越多，这就会加大设备成本及传动的能量损耗。故要经过比较择 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 优选定。我们通常应用的电机大部分是选用4极1500r/min的电机，因为这种额定转速的电机适应范围广，而且其功率因数和工作效率也较高。 2.5 仪器仪表的选用 仪器仪表中选用联接结构的基本原则是有哪些: (1)确保仪器仪表对联接的强度和精度的要求; (2)应保证先、后装配的零件及联接不会相互影响; (3)为简化结构，应尽可能采用不可拆联接; (4)需调整、维修和更换的零件应采用可拆联接; (5)确保使用条件下零件工作的可靠性; (6)部件中有多处联接时，通常对先装配的零件或内部零件采用不可拆联接;对后装配的零件或外部零件采用可拆联接; (7)联接过程中保证零件不变形或变形最小; (8)使用联接件的规格越少越好，联接中尽可能不使用细牙螺纹联接。 15 2.6 变频器的应用 2.6.1 变频器的主回路及端子接线图 主回路(如图1-1) 图1-1 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 端子接线(如图1-2) 图1-2 17 2.6.2 变频器运行命令通道 它指定了变频器接受运行命令;启动、停止、点动等操作的物理通道，运行命令通道分三种; 操作面板:用操作面板上的RUN、STOP、JOG键进行控制。 控制端子:用控制端子FWD、REV、COM(两线式)、Xi(三线式)控制。 串行口:通过上位机进行启动、停止控制。 命令通道的选择可以通过功能码F0.03，操作面板的PANEL/REMOTE键ENTER/DATA键、多功能输入端子选择(F7.00,F7.07选择27、28、29号功能)。 2.6.3 变频器频率给定通道 FR-F740-15K-CHT普通运行方式下有六种频率给定的物理通道， 分别为: 操作面板?，?键给定; 端子UP/PD给定; 串行口给定; 模拟VCI给定; 模拟CCI给定; 端子脉冲(PULSE)给定; 频率给定方法: 变频器最终输出的频率是由六种基本通道经过多种运算组合后确定的，运算时涉及到主设定频率和辅助设定频率的概念。 主设定频率:由F0.00，多段频率，PLC或闭合环给定的频率。 主设定频率由变频器的运行优先级决定，优先级依次为:点动运行>闭环运行>PLC运行>多段速度运行>普通运行。例如，变频器正处于多段速运行，则多段频率为主设定频率。 辅助设定频率:由F9.01,F9.04设定的频率。 最终输出频率:主设定频率与辅助设定频率之和，经比例合成后得出。比例系数由F9.05、F9.06决定。 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 2.6.4 变频器工作状态 FR-F740-15K-CHT的工作状态分为停止状态、运行状态、电机参数自整定状态。 停机状态:变频器上电初始化后，若无运行命令输入，或运行中执行停机命令后，变频器即进入停机状态。 运行状态:接到运行命令，变频器进入运行状态。 电机参数自整定状态;功能参数FH.09设定为1或2后有运行命令，进入电机参数辨识状态，参数辨识完成后进入停机状态。 2.6.5 变频器运行方式 FR-F740-15K-CHT变频器运行方式分为五种，按优先级依次为;点动运行>闭环运行>PLC运行>多段速度运行>普通运行。如图1-3所示 19 点动运行: 变频器在停机状态，接到点动运行命令，(例如操作面板JOG键按下)后，按点动频率运行。 闭环运行: 闭环选择功能有效(F5.00=1)，变频器将选择闭环运行方式，即按照给定和反馈量进行PI调节。通过多功能端子可将闭环运行方式失效，切换为较低别的运行方式。 PLC运行: PLC功能选择有效(F4.00个位不为0)，变频器将选择PLC运行方式，变频器按照预先设定的运行方式运行，通过多功能端子可将PLC运行方式失效，切换为较低级别的运行方式。 多段速度运行: 通过多功能的开/闭组合，选择多段频率1,7(F3.23,F3.29)进行多段速运行。 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 五种运行方式提供了五种基的频率来源，除“点动运行”频率外，其他四种频率来源可以进行辅助频率叠加，频率调整，“PLC运行”、“多段运行”、“普通运行”还可以进行调整处理。 2.6.6 变频器使用上的注意事项 FR-F700系列变频器是可信度很高的产品。但由于周围的电路组织方式或操作方法不同产品可能会导致寿命缩短或破损。 操作时请务必注意下列事项，进行再次确认后使用。 (1) 电源及电机接线的压着端子，请使用带有绝缘套管的端子。 (2) 电源一定不能接到变频器输出端上(U，V，W)，否则将损坏变频器。 (3) 接线后，零碎线头必须清除干净。零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，请注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 (4) 为使线路电压降降在2%以内，请用适当型号的电线接线。变频器和电机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会导致由于主电路电缆的线路下降而导致电机的转矩下降。 (5) 布线距离最长为500米。特别是进行长距离配线时，受到因配线的寄生电容而产生的冲击电流的影响，会有高响应电流限制功能下降，连接在变频器输出侧的机器发生误动作等不良现象，所以请注意总配线长度。 (6) 电磁波干扰 变频器输入/输出(主回路)包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备(如AM收音机)。因此，安装选件抗干扰滤波器(选件抗干扰滤波器的开关接口为ON)，使干扰降至最小。 (7) 不要安装电力电容器和浪涌抑制器在变频器输出侧，这将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。如上述任何一种设备已安装，请立即拆掉。 (8) 运行一次后想改变接线时，切断电源后过10分钟以上，用测试工具测试电压后进行接线工作。断电后一段时间内电容上仍然有危险的高压电。 (9) 变频器输出端的短路或接地会引起变频器模块的损坏。 ? 外围回路不正常引起的经常短路，或接线不良，电机的绝缘电阻低下和输出端接 21 地会导致变频器模块损坏，所以运行变频器前请确认回路的绝缘电阻。 ? 请在接通电源之前充分确认变频器输出侧的对地绝缘，相间绝缘。使用特别旧的电机，周围环境较差的情况下请确认电机的绝缘电阻。 (10)请不要使用变频器输入侧的电磁接触器启动，停止变频器。 变频器的启动与停止请务必使用启动信号(STF，STR信号的ON/OFF)来进行。 (11)变频器的输入输出信号回路上不要接上许可容量以上的电压。如果混入变频器输入输出信号回路，或是弄错极性时，可能会造成输入输出用元件损坏。特别是在使用时应对布线进行确认，避免由于设定速度用电位器的连接错误而导致端子10E-5间短路的情况发生。 (12)在有工频供电与变频器切换的操作中,设计时需为MC1和MC2提供电气和机械互锁。 (13)在停电后电源恢复时,如果需要防止机械再启动,在设计变频器一次侧的电磁接触器的同时,还应设计将控制的启动信号断开。停电后若启动信号(启动开关)原样保持,电源恢复后变频器会自动再启动。 (14)超负荷运行时的注意事项 ? 变频器反复进行高频率的运行，停止时，有大量的电流反复通过，使得变频器的晶体管元件因温度反复上升，下降导致热疲劳而导致使用寿命缩短。因热疲劳受电流的大小影响，因此通过限制电流或降低启动电流等时可以延长其使用寿命。虽然降低电流可以延长寿命，但如果电流本身降低则会引起旋转动力不足，无法启动等。因此，可以采取扩大变频器容量，以增加电流富余空间的措施。 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 第三章 绕线机模拟仿真介绍 3.1 系统仿真技术的概述 仿真技术是一门多学科的综合性技 术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的 或设想的系统进行动态试验。例如，汽车或飞机的驾驶训练模拟器，就是应用仿真技术的成果。信息处理技术 和网络技术的发展，实际上已经完全改变为仿真的概念。将先进的仿真技术与网络技术相结合，由真实装备和 计算机仿真系统综合仿真系统组成仿真环境，用计算机网络把新武器系统和分散在不同地点的研制者、用户联 系在一起，让用户在仿真环境中提前“使用”正在研制的武器，让研制者能提前了解武器的作战使用，双方共同 研究，及时发现和解决问题。这样不仅加快了武器系统的研制进度，也缩短了新武器形成战斗力的时间。在部 队训练方面，仿真技术同样大有用武之地。美国陆军到 80年代末，训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方 法。野战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大，场地、都有困难，组织大规模演习费时又费力;模拟训练，所用的 模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题，美国国防部高级研究计划局1983年开始实施 模拟器联网计划，把分散在各地的训练器用计算机联成网络，形成分布式交互仿真，实现异地联通与互操作。仿 真技术是一项国防关键技术，对提高武器系统的研制效率、改善部队训练和提高战斗力将发挥越来越大的作用 ，已成为发达国家实现质量建军的一种重要手段。 主要是指建立仿真模型和进行仿真实验的方法，可分为两大类:连续系统的仿真方法和离散事件系统的仿真方法(见仿真方法)。人们有时将建立数学模型的方法也列入仿真方法，这是因为对于连续系统虽已有一套理论建模和实验建模的方法，但在进行系统仿真时，常常先用经过假设获得的近似模型来检验假设是否正确,必要时修改模型,使它更接近于真实系统。对于离散事件系统建立它的数学模型就是仿真的一部分。 仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大社会经济效益。50年代和 23 60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短20%。利用飞行仿真器在地面训练飞行员，不仅节省大量燃料和经费(其经费仅为空中飞行训练的十分之一)，而且不受气象条件和场地的限制。此外，在飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养飞行员应付故障的能力。训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80%。在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。对于社会经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。因此，利用仿真技术来研究这些系统就具有更为重要的意义。 3.2 仿真技术发展趋势 在仿真硬件方面，从60年代起采用数字计算机逐渐多于模拟计算机。混合计算机系统在70年代一度停滞不前，80年代以来又有发展的趋势，由于小型机和微处理机的发展，以及采用流水线原理和并行运算等措施，数字仿真运算速度的提高有了新的突破。例如利用超小型机 VAX 11-785和外围处理器AD-10联合工作可对大型复杂的飞行系统进行实时仿真。在仿真软件方面，除进一步发展交互式仿真语言和功能更强的仿真软件系统外，另一个重要的趋势是将仿真技术和人工智能结合起来，产生具有专家系统功能的仿真软件。仿真模型、实验系统的规模和复杂程度都在不断地增长，对它们的有效性和置信度的研究将变得十分重要。同时建立适用的基准对系统进行评估的工作也日益受到重视。 3.3 仿真建模 工程系统的仿真，起源于自动控制技术领域，从最初的简单电子、机械系统，逐步发展到今天涵盖机、电液、热、气、电、磁等各个专业领域，并且在控制器个执行机构两个方向上飞速发展。 控制器的仿真软件，在研究控制策略、控制算法、控制系统、的品质方而提供了强 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 大的支持，随着执行机构技术的发展，机、电、液、热、气、磁等驱动技术的进步，以高可靠性、高精度、高反应速度和稳定性为代表的先进特征，将工程系统的执行品质提升到了前所未有的水平，相对控制器本身的发展，凭借新的饿加工制造技术的支持，执行机构技术的发展更加富于创新和挑战，而对于设计、创造和维护高性能执行机构，以及构建一个包括控制器和执行机构的完整的自动化系统也提出了更高的要求。 AMESIM软件正是能够提供平台级仿真技术的工具，从根据用户需求，提供液压、机械、气动等设计分析道复杂系统的全系统分析，到引领协同仿真技术的发展方向，AMESIM的发展轨迹和方向代表了工程系统仿真技术的发展历程和趋势。 3.4 系统仿真技术发展的现状 工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的需要。因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段，其主要特征表现为: 1、控制器和被控制对象的联合仿真:MATLAB+AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。 2、被控制对象的多学科、跨专业的联合仿真:AMESIM+机构动力学+CFD+THERMAL+ 电磁分析。 3、实时仿真技术 实时仿真技术是由仿真机等半实物房展系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。 4、集成进设计平台 现代研发制造单位，尤其是设计研发和制造一体化的大型单位，引进PDM/PLM系统已经成为信息化建设的潮流，在复杂的数据管理流程中，系统仿真作为CAE工作的一部分，被要求嵌入流程，与上下游工具配合。 5、超越仿真技术本身 工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家，而只需要关注自己的专业对象，其 25 他大量的模型建立、算法选择和数据前后处理等工作都交给软件自动完成。 这一技术特点极大地提高了仿真的效率，降低了系统仿真技术的应用门槛，避免了 因为不了解算法造成的仿真失败。 6、构建虚拟产品 在通过建立虚拟产品进行开发和优化过程中，关注以各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较。 3.5系统仿真技术的发展趋势 1、屏弃单专业的仿真 单一专业仿真将退出系统设计的领域 专注于单一专业技术的深入发展。作为总体优化的系统级设计分析工具 必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。 2、跟随计算技术的发展 随着计算技术在软硬件方面的发展，大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势，力争从模型和算法上保证仿真的准确性。更强更优化的算法，配合专业的库，将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。在高性能计算方面 将支持包括并行处理、网格计算技术和高速计算系统等技术。 3、平台化 要求仿真工具能够提供建模、运算、数据处理，包括二次开发后的集成和封装 、数据传递等全部仿真工作流程要求的功能 并且通过数据流集成在更大的 PDM/PLM 平台上。同时 在时间尺度上支持全开发流程的仿真要求，在空间尺度上支持不同开发团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据的管理。 4、整合和细分市场 整合化，将出现主流的标准工具。其特征是功能涵盖了现代工业领域的主要系统仿真需求，并与其他主流软件工具通过接口或后台关系数据库级别的数据交互，有协同工作的能力，软件自身的技术进展迅速，具有强大的发展后劲。专业化，随着市场需求的细分，走专业化道路，将出现极专业的工具。这些工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持，如开发特殊的库或模型，专注于具有鲜明行业特征的技术，满足特殊的行业标准。将出现整合型工具和专业化工具互补的局面。 5、智能化 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 将引进更加友好的操作界面 智能化的求解器及模型管理。不断改进 GUI 让软件使用者直接体验到数值计算专家开发的后台工具提供的强大功能 同时减少软件学习和使用的困难。提供易学易用的强大工具。 6、丰富的二次开发选项 提供源代码级的二次开发支持 开放的架构满足不同用户的专业开发要求。 在强大的工具平台上 根据自身的需要 进行二次开发。这已经是目前许多研发单位开发专有技术的标准方式。 今后的系统仿真工具必须支持用户在进行二次开发的时候 从源代码级别开始的创新和工程化定制，并能够通过封装集成到原有平台中去。这种技术将成为用户在实现知识和技术组织内共享和传承的同时，保护自身知识产权的必然选择。 27 第四章 梭形线圈绕线机的设计 4.1 电气控制原理图及控制说明 4.1.1 电气控制原理图主电路设计 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 4.1.2 电气控制原理图控制电路设计 29 4.1.3 电气接线图 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 结论 通过自己的努力，本次设计最终完成，在设计期间翻阅大量资料，对于绕线机所用到的器件都又有了一定了解，特别是变频器，在自己原有的基础上对变频器有了更深的了解，在变频器驱动方面，变频器的特性及运行方式的理解进一步得到学习，由于本人在电器方面学的还不是很好，对许多的电器的特性等都不是很了解。通过这次设计，对绕线机的结构与工作原理也有了一定的了解。由于设计者水平有限，设计中的缺点在所难免，甚至会有错误之处，殷切希望老师和同学批评指正，以便于今后设计水平的提高。 31 参考文献 【1】陈世坤.电机设计【M】.机械工业出版社(第二版)，2000. 【2】王少华.电气控制与PLC应用【M】. 中南大学出版社，2008. 【3】张梦欣.电力拖动控制线路与技能训练【M】.中国劳动社会保障出版社，2007. 湖南电气职业技术学院毕业设 计(论文),隶书三号, 致谢 不知不觉我的大学生涯阶段的学习已经结束，回顾自己的学习和生活，紧张而又充实，无论是在个人的学习修养素质等方面都有很大的提高。虽然专科生阶段的学习只有三年，可是这三年却是改变我人生三年，在这几年的风风雨雨中，有很多人陪伴着我，关心着我。 在这里我要首先感谢在这期间教育我们的老师，在他们的谆谆教诲下，我学到了很多。在学习上他们给予了我很多的指导，从理论学习到工程实践，他们都在不断的为我创造良好的学习环境和优越的实践条件而努力。在生活上，对我照顾有加，关心我的思想进步。他们为我的提高做出了不可磨灭的贡献。其次我要感谢我的毕业设计老师宁老师，宁老师学识渊博，治学态度严谨，责任心强，一直在鼓励和支持我勇于进取，开拓创新，并指导我顺利完成了论文的研究工作，老师给予我的教诲，我将时时刻刻铭记在心中。同时感谢我班的兄弟姐妹们，谢谢你们对我的帮助，与你们在一起的大学美好时光我将永生难忘～ 我还要特别感谢我的家人，他们是我平时学习和生活的支柱。 33