一種全數(shù)字直流調(diào)速模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種JDL/JDL100全數(shù)字直流調(diào)速模塊的脈沖板結(jié)構(gòu)，適用于造紙工 業(yè)、橡膠和塑料工業(yè)、印刷機(jī)主傳動(dòng)、乳機(jī)傳動(dòng)、紡織機(jī)械、傳輸機(jī)械、鋼鐵工業(yè)中的剪床驅(qū) 動(dòng)等應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在直流傳動(dòng)領(lǐng)域中，現(xiàn)有技術(shù)需要采用SIEMENS2000A以上裝置并聯(lián)才能實(shí)現(xiàn)， 整個(gè)系統(tǒng)的占用空間大，對(duì)國(guó)產(chǎn)元器件的支持控制差，無(wú)法驅(qū)動(dòng)更大的直流系統(tǒng)。
[0003] 如采用SIEMENSDCM(6RA8013-6DV62-0AA0)標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)控制單元，以下簡(jiǎn)稱(chēng) SIEMENS6RA80,在使用中存在以下缺陷：1)、SIEMENS6RA80的內(nèi)部電源默認(rèn)為400V供電， 其中采用了三相采樣電阻，在現(xiàn)有控制系統(tǒng)中為了改善輸出電流，大型直流電機(jī)一般采用 了高電壓、小電流的方式，根據(jù)不同的電壓等級(jí)采用不同的取樣電阻，因此需要對(duì)內(nèi)部電源 進(jìn)行改進(jìn)；2)、SIEMENS6RA80自帶觸發(fā)單元，在400V、800A的情況下都能正常使用，但隨著 電壓、電流的升高必須重新制作觸發(fā)單元；3)、對(duì)SIEMENS6RA80內(nèi)部檢測(cè)回路、保護(hù)回路、 勵(lì)磁功率等均需要重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種全數(shù)字直流調(diào)速模塊，包括傳動(dòng)控制單元、脈沖 板，其特征在于：所述的傳動(dòng)控制單元進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，包括以下操作步驟： 1) 、內(nèi)部電源的改進(jìn)：為了改善輸出電流，大型直流電機(jī)一般采用了高電壓、小電流的 方式，根據(jù)不同的電壓等級(jí)采用不同的取樣電阻，具體計(jì)算方式根據(jù)VCR電阻元件進(jìn)行計(jì) 算； 2) 、觸發(fā)單元的改進(jìn)：觸發(fā)單元的改進(jìn)包括線間耐壓距離計(jì)算、觸發(fā)變壓器選型計(jì)算、 脈沖板的測(cè)試； A) 、線間耐壓距離計(jì)算時(shí)，脈沖板高壓部分線間最高工作電壓為700V，即整流模塊輸 出直流電壓，參考GB4588. 3- 88《印制電路板的設(shè)計(jì)和使用》，以及傳動(dòng)裝置執(zhí)行的GB/ T3797,選取爬電距離為14mm;考慮到印制板的涂覆層能提高導(dǎo)線間的允許電壓，電壓為 700V的導(dǎo)線之間的耐壓距離小于14mm; B) 、觸發(fā)變壓器選型計(jì)算時(shí)，觸發(fā)變壓器輸入電壓為24V，變比為3:1，觸發(fā)變壓器耐壓 計(jì)算公式為Vp=K(2Ud+1000)， 其中：Ud為工作電壓；K為系數(shù)，取2~2. 5 ;脈沖板中Ud=700V，K取2， 最后得出Vp=4800V;根據(jù)對(duì)西門(mén)子主控板輸出脈沖頻率的測(cè)量，可選取變壓器的Fp=10000Hz，其技術(shù)參數(shù)如下表：
C)、脈沖板的測(cè)試：脈沖板的測(cè)試包括常規(guī)檢查、功能測(cè)試、測(cè)試要求及使用說(shuō)明； (-)常規(guī)檢查的操作步驟如下： ① 、檢查焊點(diǎn)有無(wú)虛焊跡象，檢查各管腳間有無(wú)短路現(xiàn)象； ② 、檢查各二極管焊裝方向是否正確； ③ 、檢查各接線插座焊裝方向是否正確； ④ 、檢查所有元件型號(hào)參數(shù)與精度是否正確； (二)功能測(cè)試的操作步驟如下： ① 、測(cè)試設(shè)備、工具、材料：數(shù)字萬(wàn)用表1塊 ② 、測(cè)試步驟： i、 用萬(wàn)用表"二極管"檔檢查各二極管是否功能正常； ii、 用萬(wàn)用表"電阻"檔檢查各觸發(fā)變壓器是否功能正常(一、二次是否分別短路）； iii、 用萬(wàn)用表"電阻"檔檢查各變壓器串聯(lián)的電壓檢測(cè)電阻總阻值，是否在3. 4MD左 右； iv、 測(cè)試結(jié)束； ㈢測(cè)試要求： ① 、注意操作程序，嚴(yán)格按照測(cè)試步驟進(jìn)行，并做好測(cè)試記錄； ② 、測(cè)試結(jié)束后，測(cè)試設(shè)備放回原處，保持測(cè)試場(chǎng)地的清潔； (0)脈沖板使用說(shuō)明： ① 、功能：與西門(mén)子主控板配合使用，為整流回路提供脈沖信號(hào)，并為主控板提供電壓 檢測(cè)信號(hào)； ② 、端子說(shuō)明： X111 :正橋觸發(fā)變壓器一次信號(hào)輸入端子，聯(lián)接主控板； X211:反橋觸發(fā)變壓器一次信號(hào)輸入端子，聯(lián)接主控板； X311:電壓檢測(cè)信號(hào)輸出端子，聯(lián)接主控板； XII~16 :正橋脈沖信號(hào)輸出端子； X21~26 :反橋脈沖信號(hào)輸出端子； ③ 、PCB板布置： PCB板的左側(cè)從上到下依次設(shè)置有反橋觸發(fā)變壓器一次信號(hào)輸入端子（X211)、電壓檢 測(cè)信號(hào)輸出端子（X311)、正橋觸發(fā)變壓器一次信號(hào)輸入端子（XI11)，反橋觸發(fā)變壓器一次 信號(hào)輸入端子（X211)的右側(cè)上方從左到右依次設(shè)置有反橋脈沖信號(hào)輸出端子（X21)、反橋 脈沖信號(hào)輸出端子（X23)、反橋脈沖信號(hào)輸出端子（X25)、反橋脈沖信號(hào)輸出端子（X22)、反 橋脈沖信號(hào)輸出端子（X24)、反橋脈沖信號(hào)輸出端子（X26 );電壓檢測(cè)信號(hào)輸出端子（X311) 的右側(cè)從左到右依次設(shè)置有正橋脈沖信號(hào)輸出端子（X12)、正橋脈沖信號(hào)輸出端子（X14)、 正橋脈沖信號(hào)輸出端子（X16)、正橋脈沖信號(hào)輸出端子（XII)、正橋脈沖信號(hào)輸出端子 (X13)、正橋脈沖信號(hào)輸出端子（X15); 3) 、檢測(cè)回路的改進(jìn)：檢測(cè)回路的改進(jìn)包括電流檢測(cè)回路改進(jìn)、可控硅熱電阻改進(jìn)、散 熱風(fēng)機(jī)速度傳感器改進(jìn)； A) 、電流檢測(cè)回路改進(jìn)：電流檢測(cè)回路原裝置中輸入電流比較小，在改進(jìn)的過(guò)程中必須 使用原電路中的檢測(cè)回路，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)電流二次側(cè)電流為l〇〇mA，有此數(shù)據(jù)后，根據(jù)實(shí)際需要 任意選擇；例：一臺(tái)直流電機(jī)的型號(hào)為ZD3-450LP，可以選擇1600A/100mA; B) 、可控硅熱電阻改進(jìn)：為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性使用原裝熱電偶，加長(zhǎng)了原來(lái)熱電阻引 線，引線使用溫度傳感器的K型鐵氟龍線； C) 、散熱風(fēng)機(jī)速度傳感器改進(jìn)：如使用大功率的可控硅時(shí)，在系統(tǒng)軟件中有風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢 測(cè)及合使用時(shí)間檢測(cè)，此項(xiàng)檢測(cè)對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到關(guān)鍵性作用，同于本裝置的電流原 始比較小，沒(méi)有裝配過(guò)風(fēng)機(jī)傳感器，根據(jù)查詢(xún)現(xiàn)有線路板上的集成電路，在本系統(tǒng)中采用了 霍爾傳感器，型號(hào)為A3144E; 4) 、勵(lì)磁回路的改進(jìn)：勵(lì)磁回路的改進(jìn)要點(diǎn)是取樣電阻的選取，如下表所示，
本發(fā)明采用精密電阻進(jìn)行取樣，避免了電壓用分流器進(jìn)行反饋取樣，勵(lì)磁改裝后不準(zhǔn) 的情況； 所述的脈沖板設(shè)計(jì)包括以下操作步驟： 1)、直流混裝模塊的設(shè)計(jì)： A) 、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)電流按4000A考慮，設(shè)想形成2000-4000A通用結(jié)構(gòu)； B) 、電流與電壓的參數(shù)如下表所示：
C) 、可控硅的參數(shù)如下表所示：
D) 、選用壓板螺栓： 依據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版上冊(cè))210頁(yè)，表7-3《不控制預(yù)緊力的緊聯(lián)接，在靜 載荷時(shí)的許用軸向載荷》，可選用如下表所示的壓板螺栓，按40Cr鋼設(shè)計(jì)選用，
E) 、壓板計(jì)算： 最終數(shù)據(jù)要求： ① 在達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，壓板兩孔的相對(duì)變形量初定為8mm; ② 壓板按等強(qiáng)度梁設(shè)計(jì)以節(jié)約材料； ③ 壓板用彈簧鋼55Si2Mn，機(jī)械性能：強(qiáng)度極限〇b=1300MPa，屈服極限〇s=1200MPa， 延伸率S=6%，參見(jiàn)《機(jī)械制造基礎(chǔ)》60頁(yè)， 〔〇〕= 〇s/n=1200/l. 5=800MPa，〔 〇〕為許用應(yīng)力；n為安全系數(shù)，取 1. 5 ; 〔t〕= (〇? 8 ~1. 0)〔 〇〕=640 ~800MPa,取〔t〕=800 ; E=186~206GPa，E為彈性模量，參見(jiàn)《工程力學(xué)》102頁(yè)，取E=200GPa; ④ 按《機(jī)械工程手冊(cè)》1卷第4-81頁(yè)（表4. 3-8等強(qiáng)度梁的截面尺寸與撓度計(jì)算公式） 序號(hào)7所示的等"高截面簡(jiǎn)支梁中點(diǎn)受集中力"的截面情況設(shè)計(jì)壓板，理由：適合于小批量 加工，不用開(kāi)模具；
F) 、壓板外形尺寸計(jì)算： 已知數(shù)據(jù)： ①采用 55Si2Mn彈簧鋼〔〇〕=800MPa，〔t〕=800MPa,E=200GPa; ?h=15mm=0. 015m；
H)、風(fēng)機(jī)選型： 已知：風(fēng)速 6m/s，通風(fēng)面積=71728mm2=0. 0717m2， 計(jì)算：要求風(fēng)機(jī)流量：6*0. 0717=0. 4302m3/s=1549m3/h， 2)、并聯(lián)風(fēng)道整流模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： A) 、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)電流按5000A考慮，設(shè)想形成2000-5000A通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； B) 、電流與電壓的參數(shù)如下表所示：
D)、選用壓板螺栓： 依據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版上冊(cè))210頁(yè)，表7-3《不控制預(yù)緊力的緊聯(lián)接，在靜 載荷時(shí)的許用軸向載荷》，可選用如下表所示的壓板螺栓，
按40Cr鋼設(shè)計(jì)選用，為統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，取3寸管作為設(shè)計(jì)參照，選取螺栓公稱(chēng)直徑M20 ; E) 、壓板計(jì)算： ①壓板按等強(qiáng)度梁設(shè)計(jì)以節(jié)約材料； ?壓板能詵用雎普锎和fiOSi2Mn.神能指標(biāo)見(jiàn)下耒，
壓板選用彈簧鋼55Si2Mn，機(jī)械性能：強(qiáng)度極限〇b=1300MPa，屈服極限〇s=1200MPa， 延伸率S=6%