Частотник на токарном и сверлильном станке: первая настройка, пуск с кнопок, потенциометр и торможение без ошибки перенапряжения

Что нужно, чтобы привод вообще завёлся

Многие вопросы «частотник не запускается» решаются до первого пуска. Практики, которые принимали «китайцев» на станки, называют повторяющиеся неприятности.

• Выходная частота по умолчанию равна нулю. Привод стартует, на дисплее бежит надпись «работа», а вал стоит. Частоту нужно задать крутилкой на панели или потенциометром.
• Реверс запрещён. В одном из разборов у экземпляров привода реверс был запрещён параметром заводской настройки, хотя в руководстве значился разрешённым: при попытке включить обратное вращение мотор крутился вперёд. Перед настройкой кнопок реверса разрешите его в параметрах.
• Источник команд внешний. Панель работает как индикатор, а пуск ждёт сигнала на клеммах. Для проверки на столе переключите управление на панель, потом возвращайте на клеммы.
• Вход «1 или 3 фазы». Модель на 380 В, подключённая к розетке 220 В, не запустится. Для питания одной фазой берите привод с пометкой «вход 1 фаза 220 В» и выходом 3×220 В, а мотор собирайте треугольником. Как это выбирать и считать, разобрано в статье про мотор от розетки 220 В.
• Мощность на наклейке. Берите привод по номинальному току выхода и с запасом, а не по киловаттам в названии.

Какие параметры вписать

Названия и номера параметров у разных производителей не совпадают. Привод не знает, какой двигатель к нему подключён, и работает по тем цифрам, которые в нём записаны, поэтому данные берут с шильдика. Таблица перечисляет, что нужно найти в руководстве вашей модели; значения времени и частот в ней ориентировочные.

Время разгона и торможения подбирают опытом: на токарном станке с тяжёлым патроном и чугунными шкивами начинают с большого значения и сокращают, пока привод не начнёт жаловаться.

Кнопки и потенциометр

Кнопки. Простейшая схема управления: клеммы «вперёд» и «назад» замыкают на общую клемму. Есть два принципа. С переключателем на два положения привод работает, пока клемма замкнута, и останавливается, когда её размыкают. С кнопками без фиксации нужен трёхпроводный режим: отдельная кнопка «стоп» и кнопки «пуск», которые запоминаются приводом. Не каждый дешёвый привод умеет этот режим: пользователи описывают случай, когда модель вообще не работала с кнопками без фиксации. Способ управления выбирают в параметрах по руководству.

Если в станке уже стоят магнитные пускатели и кнопки, их катушки можно использовать как цепь управления: в одном разборе владелец токарного станка оставил родные кнопки и пускатели, а их контакты завёл на клеммы пуска и реверса привода. Освещение и насос смазки, которые питались от прежней схемы, переделывают отдельно: привод к ним отношения не имеет.

Потенциометр. Его подключают как делитель: крайние выводы к клемме питания потенциометра (5 В или 10 В, в зависимости от модели) и к общей, средний вывод к аналоговому входу. Номинал указан в руководстве, обычно для 10 В это 2–10 кОм; сопротивление можно взять чуть выше, но заметно ниже не стоит, чтобы не перегрузить источник привода. Практики используют многооборотный проволочный потенциометр: он точнее и живёт дольше обычного. Провод к потенциометру прокладывают отдельно от силовых кабелей и берут экранированный.

Если выносная панель съёмная, на некоторых моделях её можно вынести обычным патч-кордом: это руководство должно подтвердить для вашей модели.

Когда мотор «не тянет» после настройки

• Падают обороты под нагрузкой. На 50 Гц привод тянет как обычный мотор. На 100 Гц оператор описывает ситуацию, когда небольшой токарник «придавили» подачей, обороты упали и не восстановились даже после снятия нагрузки. Выше номинальной частоты момент падает, и работать приходится осторожно. Ограничьте максимальную частоту значением, при котором станок рассчитан работать.
• Малые обороты. Самовентилируемый мотор на 10–15 Гц плохо охлаждается: при долгой работе на малых оборотах следите за нагревом или ставьте независимый вентилятор.
• Нарезание резьбы. Для остановки шпинделя в нужной точке (глухое отверстие, резьба) нужна быстрая остановка, а не выбег. Пользователи ставят время торможения в одну-две секунды и добавляют тормозной резистор, другие тормозят механически.

Торможение: откуда берётся ошибка перенапряжения

Когда привод снижает частоту быстрее, чем падают обороты вала, мотор становится генератором и возвращает энергию в промежуточную цепь привода. Напряжение там растёт, и защита отключает привод ошибкой по перенапряжению. На дисплее она называется по-разному, например OV или OU: расшифровку ищут в руководстве модели. Опасность тут для привода, а не для оператора, но шпиндель при отключении просто выбегает.

Причина — не мощность двигателя, а инерция. Тяжёлый трёхкулачковый патрон, чугунные шкивы и прямой привод без коробки дают инерцию, которую привод не успевает гасить. Практики сравнивают разные станки: сверлильный и небольшие токарные обходились без резистора, а токарный с тяжёлым патроном ругался. В одном разборе авария при торможении за одну секунду пропала после увеличения времени до двух секунд, тогда как для станка с более тяжёлым патроном владелец допускал, что понадобится резистор.

Порядок действий, который называют операторы:

1. Увеличить время торможения. Самое дешёвое решение. Если останавливать станок за 5 секунд приемлемо, дальше ничего не нужно.
2. Проверить, что в приводе есть тормозной ключ (в руководстве его называют тормозным прерывателем или Brake chopper) и что он включён параметром. У мощных приводов он иногда отдельный блок.
3. Поставить тормозной резистор из таблицы руководства. Номинал и мощность указывают в документации. Слишком большое сопротивление гасит энергию вяло: мотор будто «бросает» и тормозит слабо. Слишком малое запрещает производитель, потому что оно перегружает тормозной ключ. В одном обсуждении владелец привода, у которого по документам минимальное сопротивление около 50 Ом, снизил его до 40 Ом, и торможение лучше не стало. Другой практик на 7,5-киловаттном приводе поставил первый попавшийся нагреватель, и привод тормозил вяло, пока сопротивление не приблизили к паспортному.
4. Торможение постоянным током (DC-инжекция), если оно есть в модели: подходит для небольших моторов, но греет обмотку.
5. Механический тормоз или электромагнитная муфта на быстроходном валу, если станку нужна мгновенная остановка. Для безопасности на механический тормоз ставят концевик, дублирующий кнопку «стоп».

Оценка энергии. Возьмём условный шпиндель с моментом инерции 0,1 кг·м² (двигатель, шкивы и патрон, приведённые к валу двигателя) на 3000 об/мин. Угловая скорость 3000 × 2π / 60 ≈ 314 рад/с, энергия E = ½ J ω² = 0,5 × 0,1 × 314² ≈ 4900 Дж. Остановка за 2 с означает в среднем около 2,5 кВт на резисторе, а за 5 с около 1 кВт. Эти числа ориентировочные: часть энергии теряется в двигателе и механике, а моменты инерции станков разные. Они показывают, почему «быстро остановить» и «мелкий резистор» несовместимы, и почему кратковременная мощность резистора выше средней.

Аварии привода на станочном моторе

Ставить ли контактор между приводом и мотором

Мотор на выходе привода на ходу не переключают. Если на станке остался контактор между приводом и мотором, его замыкают и размыкают только при остановленном приводе, иначе защита срабатывает на броске. В большинстве станков этот контактор просто убирают и заменяют кнопками на клеммах привода.