本系統是基于環(huán)形繞線(xiàn)機設計的,通過(guò)對實(shí)地考察并與操作人員交談后發(fā)現:工人在操作環(huán)形繞線(xiàn)機時(shí)是將未繞線(xiàn)鐵芯放入 3 個(gè)滾動(dòng)輪中,具體操作是:
1)打開(kāi)儲線(xiàn)環(huán)本體燕尾鎖條,將儲線(xiàn)環(huán)開(kāi)口活動(dòng)段分開(kāi),讓未繞線(xiàn)鐵芯中心空位穿越儲線(xiàn)環(huán)開(kāi)口部分。
2)鎖上鎖條,踩下腳踏開(kāi)關(guān),使儲線(xiàn)環(huán)轉動(dòng),其最高轉速可達 700 r/min,中途需用手將繞線(xiàn)鐵心中的線(xiàn)頭拔到另一邊去。
由于繞線(xiàn)機轉速過(guò)快,工人需要很快的速度而又熟練的動(dòng)作去操作,這時(shí)就出現 2 種傷指現象:
1)已斷漆包線(xiàn)斷頭會(huì )插入手指,造成手指受傷。
2)高速運轉的銅絲會(huì )壓到手指,輕者手指皮外出,重者壓斷手指。
1、 變頻器工作原理
交流變頻器 的工作原理是:變頻技術(shù)是通過(guò)變頻器改變電源頻率,從而改變交流異步電動(dòng)機的轉速的一種技術(shù)。通過(guò)變頻器先進(jìn)行交流到直流的變換,再通過(guò)變頻器進(jìn)行直流到交流的變換,從而控制交流電機的轉速。而本項目的廣日 JG 系列環(huán)形繞線(xiàn)機對變頻器的控制是通過(guò)控制輸入變頻器的模擬電壓,進(jìn)而控制變頻器輸出電源的頻率,使交流電機的轉速跟隨輸出電源頻率的變化而變化。
2、 三相異步電動(dòng)機變頻調速
三相異步電動(dòng)機轉速公式為
n=60 f/p(1-s), (1)
式中,n 為三相異步電動(dòng)機的轉速,f 為供電頻率,p 為電動(dòng)機的極對數,s 為轉差率。
由式(1)可知,改變 f、p 及 s 均可達到改變 n 的目的。
異步電動(dòng)機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過(guò)電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那么磁通就過(guò)大,磁回路飽和,嚴重時(shí)將燒毀電機。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓,使電動(dòng)機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現象的產(chǎn)生。由于通用變頻器一般采用 V/f 控制,即變壓變頻(VVVF)方式調速,改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法。變頻調速是通過(guò)改變電動(dòng)機定子電源的頻率,從而改變其同步轉速的調速方法。其特點(diǎn)為:
1)效率高,調速過(guò)程中沒(méi)有附加損耗。2)應用范圍廣,可用于籠型異步電動(dòng)機。3)調速范圍大,特性硬,精度高。因此本研究選擇變頻調速方法。
3、繞線(xiàn)機系統基本組成
最初設計該系統主要由 51 單片機最小系統、光電隔離繼電器模塊和紅外線(xiàn)數字避障傳感器組成。其中 51 單片機最小系統包括:電源、外部晶振電路、復位電路和 STC89C52 芯片,后期經(jīng)過(guò)實(shí)踐,采用邏輯控制模塊更精準。該防護裝置主要由紅外線(xiàn)數字避障傳感器、邏輯控制模塊和繼電器降速模塊組成。
當操作人員的手進(jìn)入危險區域時(shí),紅外線(xiàn)數字傳感器將檢測到的信號反饋給邏輯控制模塊,邏輯控制模塊根據所反饋的信號輸出相應控制信號至繼電器降速模塊,繼電器降速模塊將不同阻值電阻串接進(jìn)腳踏調速回路中,實(shí)現降低繞線(xiàn)電機的轉速,從而起到安全防護作用。
4、繞線(xiàn)機系統裝置
繞線(xiàn)機系統裝置主要有 3 部分構成,即控制系統盒、工作臺上的傳感器布置及腳踏調速控制,如圖 2 所示。
圖 2 中,1 為繞線(xiàn)機工作臺,2 為控制盒,3 為機架,4 為儲線(xiàn)環(huán),5 為豎向支架,6 為第一橫向支架,7為第二橫向支架,8 為滑槽,9 為傳感器導軌,10 為腳踏調速器,11 為紅外傳感器,12 為超聲波傳感器。