.jpg?imageView2/1/format/webp)
Tại một xưởng gia công kim loại ở Văn Châu, tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc, một máy cắt thanh đồng đứng xử lý các thanh đồng đường kính nhỏ thành các chi tiết cắt chính xác. Quy trình sản xuất bao gồm tự động cấp liệu, định vị, kẹp và cắt bánh mài mòn. Mặc dù mỗi chu trình cắt khá đơn giản, máy phải thực hiện hàng nghìn thao tác lặp đi lặp lại trong ca làm việc tám giờ.
Để cải thiện độ nhất quán trong cắt, giảm tác động cơ học và đơn giản hóa việc chuyển đổi sản xuất, FGI đã giới thiệu FD200 Compact Variable Frequency Drive vào hệ thống điều khiển điện của máy. Việc cải tiến này thay thế việc điều chỉnh tốc độ cơ học truyền thống bằng tốc độ động cơ điều chỉnh liên tục, mang lại khả năng kiểm soát linh hoạt hơn cho quá trình cấp liệu và cắt.
Ứng dụng này cho thấy FD200 Compact Variable Frequency Drive có thể cải thiện hiệu suất vận hành của máy móc gia công kim loại nhỏ gọn mà không cần sửa đổi lớn tủ điện hiện có.
Tại Văn Châu, một khu vực sản xuất phần cứng kim loại lớn ở tỉnh Chiết Giang, các bộ phận đồng thau thường được sản xuất thông qua các công đoạn cắt và gia công tần số cao.
Máy cắt thanh đồng đứng trong ứng dụng này xử lý các yêu cầu sản xuất sau:
| Tham số | Phạm vi hoạt động |
|---|---|
| Đường kính thanh đồng thau | 2–6 mm |
| Chiều dài cắt | 3–12 mm |
| Trọng lượng chi tiết riêng lẻ | Tối đa 3 g |
| Ca vận hành điển hình | 8 giờ |
| Phương pháp cắt chính | Bánh mài mỏng |
| Đánh giá động cơ trục chính | Động cơ 2 cực 1.5 kW |
Máy gồm năm phần chính:
Phễu vật liệu đứng:Giữ nhiều thanh đồng thau và sử dụng trọng lực để hỗ trợ cấp liệu tự động.
Cơ chế cho ăn:Động cơ có bánh răng điều khiển đĩa cấp liệu quay để định vị các thanh riêng lẻ.
Cơ chế kẹp:Cơ cấu vít hoặc cam cố định chi tiết trong quá trình cắt.
Trục cắt:Một động cơ tốc độ cao truyền động một bánh xe mài mòn mỏng qua hộp số dây đai.
Hệ thống xả:Thu gom các mảnh đồng đã cắt để xử lý tiếp theo.
Hai động cơ thực hiện các chức năng khác nhau. Động cơ cấp liệu xác định độ chính xác định vị trí và thời gian chu trình sản xuất, trong khi động cơ trục cung cấp công suất cơ học cần thiết cho việc cắt.
Với loại thiết bị này, tốc độ động cơ ổn định và khả năng khởi động-dừng phản hồi là đặc biệt quan trọng. Những biến động nhỏ về tốc độ cấp liệu hoặc điều kiện cắt có thể ảnh hưởng đến kích thước chi tiết, chất lượng cạnh và độ nhất quán tổng thể của sản phẩm.
Trước khi nâng cấp, máy dựa vào khởi động động cơ trực tiếp và điều chỉnh tốc độ ròng rọc dây đai cơ học. Cách sắp xếp này có một số hạn chế.
Khởi động trực tiếp động cơ bất đồng bộ có thể tạo ra dòng điện khởi động cao gấp nhiều lần dòng điện định mức của nó. Việc khởi động và dừng lặp đi lặp lại cũng tạo thêm áp lực cơ học lên dây curoa truyền động, ổ bi, ròng rọc và cơ chế kẹp.
Theo thời gian, những điều kiện này có thể góp phần làm trượt dây đai, rung trục chính và tăng yêu cầu bảo trì.
Khi thay đổi kích thước thanh đồng thau hoặc thông số vật liệu, người vận hành cần điều chỉnh tốc độ cắt để phù hợp với yêu cầu gia công.
Bố trí cơ khí ban đầu yêu cầu tắt máy, tháo nắp bảo vệ và thay thế ròng rọc dây đai. Mỗi lần điều chỉnh có thể mất khoảng 30 phút, tạo ra thời gian ngừng sản xuất không cần thiết cho sản xuất hàng loạt nhỏ và đa thông số kỹ thuật.
Khi bánh mài mòn dần mòn đi, đường kính ngoài của nó cũng giảm đi. Ở tốc độ trục quay không đổi, vận tốc cắt tuyến tính cũng giảm.
Điều này có thể góp phần tạo ra các lưỡi cói, mặt đầu không đều và mẻ mép. Ngoài ra, việc dừng tự nhiên mất vài giây, hạn chế khả năng rút ngắn chu kỳ sản xuất.
Tủ điện ban đầu cũng chủ yếu dựa vào rơ-le quá tải nhiệt. Khả năng bảo vệ của nó bị hạn chế khi xảy ra các điều kiện bất thường như kẹt vật liệu hoặc tắc nghẽn bánh xe mài mòn.
Những thách thức này làm nổi bật nhu cầu về một giải pháp điều khiển động cơ linh hoạt hơn.
Để khắc phục các hạn chế vận hành, bộ truyền động tần số biến đổi nhỏ gọn FD200 của FGI đã được tích hợp vào hệ thống điều khiển điện hiện có.
Việc cải tiến này đã giới thiệu điều chỉnh tốc độ biến thiên cho hệ thống truyền động cấp liệu và cắt trong khi vẫn giữ nguyên cấu trúc tủ nguyên bản. Điều này cho phép máy được cải thiện kiểm soát động cơ mà không cần phải tái cấu trúc cơ khí hoặc điện quy mô lớn.
| Mục | Cấu hình |
|---|---|
| Dòng sản phẩm | FGI FD200 |
| Loại ổ đĩa | Bộ truyền động điện áp thấp nhỏ gọn biến đổi tần số |
| Phương pháp điều khiển | Điều khiển V/F |
| Điện áp cung cấp động cơ | 380 V |
| Dòng điện động cơ đã cấu hình | 1.56 A |
| Tần số động cơ định mức | 50 Hz |
| Tham số tốc độ động cơ | 1.400 vòng/phút |
| Thời gian tăng tốc | 2 giây |
| Thời gian giảm tốc | 2 giây |
| Tần số mang | 8 kHz |
| Giới hạn tần số trên | 50 Hz |
| Tần số hoạt động điển hình | 23,7 Hz |
| Tốc độ động cơ tương ứng | Khoảng 690 vòng/phút |
Các chức năng điều khiển chính bao gồm:
Hoạt động dựa trên thiết bị đầu cuối:Lệnh Run được kết nối với các nút ngoài hoặc công tắc chân, hỗ trợ cả chế độ cắt một chu kỳ và cắt liên tục.
Điều chỉnh tần số linh hoạt:Người vận hành có thể điều chỉnh tần số hoạt động qua bàn phím hoặc tín hiệu tham chiếu analog để phù hợp với các thông số chi tiết khác nhau.
Điều khiển V/F:Bộ truyền động sử dụng điều khiển điện áp đến tần số để cung cấp đặc tính đầu ra động cơ phù hợp trên toàn dải tốc độ hoạt động.
Cấu hình thông số động cơ:Thông tin bảng tên động cơ được nhập vào ổ đĩa để phù hợp với đặc tính đầu ra của nó với động cơ được kết nối.
Sau khi vận hành, thiết bị hoạt động ở tần số khoảng 23,7 Hz dưới điều kiện làm việc ghi nhận, tương ứng với tốc độ động cơ khoảng 690 vòng/phút.
Trong quá trình vận hành, các thông số điện được giám sát liên tục trong quá trình cắt để đánh giá độ ổn định hoạt động của bộ truyền động.
Kết quả đo được tóm tắt dưới đây.
| Đo lường | Giá trị ghi nhận | Phạm vi hoạt động |
|---|---|---|
| Điện áp bus DC | 523.3 V | 517.6–534.5 V |
| Điện áp đầu ra | 187 V | 155–191 V |
| Dòng điện đầu ra | 1.3 A | Tối đa 1.3 A |
| Tần số hoạt động | 23.70 Hz | 19.40–24.25 Hz |
Dòng điện đầu ra đo được là 1,3 A, so với dòng điện định mức của động cơ cấu hình là 1,56 A.
Điều này chiếm khoảng 83% dòng điện định mức, cho thấy động cơ hoạt động trong giới hạn dòng điện đã cấu hình trong điều kiện cắt quan sát được.
Điện áp bus DC đo được vẫn nằm trong khoảng 517,6 V và 534,5 V.
Biến thiên điện áp tương đối hẹp cho thấy hoạt động ổn định của bus DC trong quá trình gia tốc, giảm tốc và cắt được ghi nhận.
Tần số hoạt động dao động từ 19,40 Hz đến 24,25 Hz khi máy chuyển qua các giai đoạn sản xuất khác nhau, bao gồm cấp liệu, kẹp và cắt.
Các phép đo ghi lại cho thấy động cơ duy trì hoạt động ổn định mà không báo cáo về sự chết máy hoặc các lần bảo vệ trong quá trình được giám sát.
Những kết quả này cho thấy các thông số điều khiển V/F được chọn phù hợp với điều kiện vận hành quan sát được.
Việc ứng dụng bộ truyền động tần số biến thiên nhỏ gọn FD200 của FGI đã mang lại cải tiến trong điều chỉnh tốc độ, hành vi khởi động và dừng lại, độ đồng đều trong việc cắt và bảo vệ thiết bị.
Với điều khiển tần số biến thiên, người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi cài đặt tần số thay vì thay thế ròng rọc cơ học.
Quá trình chuyển đổi, trước đây cần khoảng 30 phút điều chỉnh cơ khí, giờ đây có thể hoàn thành chỉ trong vài giây thông qua các điều chỉnh tần số.
Điều này đặc biệt hữu ích cho các nhà sản xuất xử lý nhiều thông số kỹ thuật thanh đồng thau và đơn hàng số lượng nhỏ.
Cài đặt tăng tốc và giảm tốc 2 giây cho phép khởi động và dừng động cơ được kiểm soát.
Theo báo cáo ứng dụng, dòng điện khởi đầu đã giảm từ khoảng 5–7 lần dòng điện định mức khi bắt đầu trực tiếp xuống dưới gấp đôi dòng điện định mức sau khi nâng cấp.
Giảm tác động khởi động giúp giảm áp lực cơ học lặp đi lặp lại lên dây curoa, vòng bi và các bộ phận truyền động khác.
Giảm tốc có kiểm soát cũng mang lại quá trình dừng dễ dự đoán hơn so với dừng tự do tự nhiên.
Thiết lập tần số có thể điều chỉnh cho phép người vận hành bù trừ sự thay đổi đường kính bánh mài và duy trì điều kiện cắt phù hợp hơn.
Ở khoảng 23 Hz, ổ đĩa cung cấp hoạt động tốc độ thấp có kiểm soát trong điều kiện ứng dụng đã ghi. Khi bánh mài mòn xuống, vận tốc cắt tuyến tính của nó có thể được bù đắp bằng cách điều chỉnh tần số động cơ, trong phạm vi hoạt động cho phép.
Điều này giúp giảm biến động trong điều kiện cắt và hỗ trợ cải thiện chất lượng cạnh phôi, bao gồm giảm các lưỡi cạo, mặt đầu không đều và mép bị mẻ.
Dòng FD200 tích hợp nhiều chức năng bảo vệ, bao gồm:
Bảo vệ quá dòng
Bảo vệ quá áp
Bảo vệ chống thiếu điện áp
Bảo vệ quá tải động cơ
Bảo vệ quá nhiệt
Bảo vệ mất pha
Những chức năng này cung cấp khả năng bảo vệ điện toàn diện hơn so với chỉ rơle quá tải nhiệt ban đầu.
Dòng sản phẩm còn có thiết kế ống dẫn khí độc lập và bảng mạch phủ 3C3, cung cấp thêm sự bảo vệ chống ô nhiễm trong môi trường công nghiệp liên quan đến bụi kim loại và sương dầu.
Đối với các xưởng gia công đồng thau, các đặc điểm thiết kế này giúp hỗ trợ hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện sản xuất khắt khe.
FD200 Compact Variable Frequency Drive có cấu trúc tiết kiệm không gian và hỗ trợ lắp đặt trên ray hoặc gắn tường.
Kích thước nhỏ gọn giúp nó phù hợp để tích hợp vào các tủ điện hiện có khi không gian lắp đặt hạn chế.
Thiết bị đầu cuối kết nối nhanh giúp đơn giản hóa việc đi dây, trong khi chức năng sao lưu và phục hồi tham số giúp giảm công việc vận hành và bảo trì.
Đối với các nhà sản xuất muốn nâng cấp máy móc hiện có, đây là một lựa chọn cải tạo thực tế mà không cần phải cải tạo tủ máy một cách rộng rãi.
Ứng dụng cắt thanh đồng Wenzhou thể hiện giá trị của công nghệ truyền động biến đổi tần số nhỏ gọn trong sản xuất công nghiệp lặp đi lặp lại, tần số cao.
Bằng cách thay thế điều chỉnh tốc độ cơ học bằng điều khiển tần số điện tử, bộ truyền động tần số biến thiên nhỏ gọn FD200 của FGI cung cấp khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt hơn, khởi động và dừng kiểm soát và bảo vệ động cơ tích hợp.
Ngoài máy cắt thanh đồng thau, các yêu cầu điều khiển tương tự cũng có thể được tìm thấy trong:
Máy cắt thanh kim loại và dây kim loại
Thiết bị gia công và gia công kim loại nhỏ
Hệ thống cấp liệu và xử lý vật liệu tự động
Máy móc sản xuất phụ kiện
Thiết bị sản xuất luyện kim bột
Hệ thống truyền động băng tải và phụ trợ nhỏ gọn
Đối với các nhà sản xuất máy móc và chuyên gia nâng cấp thiết bị, dòng FD200 cung cấp giải pháp điều khiển động cơ nhỏ gọn cho các ứng dụng yêu cầu điều chỉnh tốc độ linh hoạt, vận hành ổn định và tích hợp điện đơn giản.
Trong các hoạt động cắt đồng tần số cao, những cải tiến nhỏ trong điều khiển động cơ có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể về khả năng sẵn có của thiết bị, tính linh hoạt trong sản xuất và tính nhất quán trong quá trình xử lý.
Việc ứng dụng thành công bộ truyền động tần số biến thiên nhỏ gọn FD200 của FGI trong máy cắt thanh đồng đứng cho thấy một bộ biến tần nhỏ gọn có thể thay thế điều chỉnh tốc độ cơ học truyền thống đồng thời cải thiện đặc tính khởi động động cơ và bảo vệ điện.
Với thiết kế nhỏ gọn, điều khiển V/F linh hoạt, chức năng bảo vệ tích hợp và lắp đặt tiện lợi, dòng FD200 mang đến giải pháp thực tiễn cho các nhà sản xuất máy móc gia công và các dự án hiện đại hóa thiết bị công nghiệp.
Bạn muốn cải thiện khả năng kiểm soát tốc độ và độ ổn định vận hành của máy móc công nghiệp? Liên hệ với FGI để khám phá FD200 Compact Variable Frequency Drive cho ứng dụng của bạn.
