如何用变频器控制偏心负载?(0~180°非连续旋转)

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如何用变频器控制偏心负载?(0~180°非连续旋转)

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2019-11-28 14:54:30

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如题,请教下大家如何用变频器控制偏心类负载(旋转角度在半圈之内,不会连续转动的)
目前客户有一项需求,用电机带偏心负载翻转。具体情况是负载较大,旋转的轴中心装在负载底面中央,而不是正中心。如下图所示:

负载翻转最大也只有180°,而且速度也不会很快。所以机械结构不会有问题,设备振动的问题也不存在。

但问题在哪呢,因为从翻转开始,由于偏心,轴上的力其实是在不断变化的。从0到90°这个过程中,大概到了60°附近就有有可能因为负载有好几百公斤,在重力的影响下就容易失速/超速/过冲等等(我也不知道这种情况怎么称这种情况)。但是反过来回翻,从90°到0°就很少有这种情况。

另外一个工位是完整的0到180度转,也是有这个问题。

我们的硬件是G120C变频器控制SEW变频电机,电气供应商目前的控制方式为普通的变频调速,以频率作为参数。只是目前频率设置的很低,超过9Hz就会出问题。但9Hz距工频太远,这就导致翻转节拍非常的慢。

我一开始的想法是是否可以通过转矩控制的方式来控制,但好像也不符合要求。因为由于重力的关系,轴上方向的扭矩应该=-MgRsinθ,最大值为90°时MgR。为了整个0~180度能转动,我一开始就要给MgR这么大扭矩。但这应该不合适吧,因为刚开始的时候θ很小,需要的Mgrsinθ比MgR要小很多,速度应该不好控制。

我现在也有点怀疑电机是否选择小了,导致扭矩不够导致失速。但是电机根本没有任何报警。所以现在我也不知道如何去分析、解决这个问题。请各位大大不吝指教,谢谢!有案例最好,谢谢谢谢!



PS1:

硬件部分电机为SEW减速电机,含BE5抱闸,3kW,n=1455rpm,i=199,也就是说减速机轴的转速在7rpm多一点。变频器为G120C,配有制动电阻,用的速度控制(基本可以确定是简单的VF控制,因为无编码器)。

负载在250kG左右,重心距离旋转轴0.6m。


PS2:各位貌似对问题现象不了解,其实很简单,仔细想一下就能了解。

请看上图,把图上的旋转轴认为你的手指,长方形的负载想象成一本书。如果你手指用很大的力,保证书是慢慢旋转,那么ok,书可以保持匀速从上面0°转到下面180°。但是,如果你手指不用很大的力,让书自由活动。那么书在0°的时候静止,但是从开始转后,由于重力的作用,在书接近180°向下的时候速度会最快,并且之后像钟摆一样来回反复直到停止。

也就是说,书的速度是变化而且是越来越快,难以控制。我的项目的问题也是一样,如果我调速设置的很慢(类似于我用手指紧紧压住书本),我的负载可以匀速旋转。但如果我的调速频率大于某个值x,我的负载在80°附近时,由于重力做功的加速作用,速度就会加到很快,超过了x,类似于上面例子中手指让书自由落下的“失速”。

这个频率的数值是试验出来的,在我这种工况下,我的x就是9Hz。超过了9,在匀速转到80°附近,我的负载就会哗啦一下向下猛冲一下,直到再次稳定。

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