■陳興橋 孫召明

〔山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份有限公司，山東濟(jì)南 250032〕

在國內(nèi)現(xiàn)有棉短絨加工當(dāng)中，剝絨機(jī)的主要工作是最大限度地把殘留在棉籽上的短絨剝離下來，同時減少鋸片對棉籽的損傷，達(dá)到短絨與棉籽分離的目的。通常情況下其喂籽裝置的電機(jī)都是人工調(diào)節(jié)變頻器上的喂籽頻率來實(shí)現(xiàn)的。喂籽調(diào)節(jié)裝置的工作原理可使喂籽輥?zhàn)詣訜o級變速，以便精細(xì)調(diào)節(jié)棉籽喂入量。喂籽量的大小是靠帶動喂籽輥的電機(jī)旋轉(zhuǎn)得快慢進(jìn)行自動控制的，只有通過調(diào)節(jié)電位器，改變喂籽電機(jī)的給定頻率，調(diào)節(jié)喂籽電機(jī)的快慢，才能使喂籽輥的喂入量獲得精確的調(diào)整。在現(xiàn)有的配置下，要讓喂籽處于合適的量而充分發(fā)揮剝籽電機(jī)及鋸軸電機(jī)的最好狀態(tài)是比較困難的。

一、剝絨機(jī)喂籽出現(xiàn)的主要問題及解決的必需性

由于棉籽的品質(zhì)不一，在手動調(diào)定一個喂籽頻率后，可能會出現(xiàn)以下問題：當(dāng)儲籽箱中喂籽量不足，沒有棉籽被喂到撥籽輥的情況下，喂籽電機(jī)空轉(zhuǎn)造成浪費(fèi)；當(dāng)喂籽過量時，又可能使撥籽電機(jī)或者鋸軸電機(jī)的電流上升直至堵轉(zhuǎn)，甚至燒壞電機(jī)。由此一種剝絨機(jī)喂籽機(jī)構(gòu)頻率自動調(diào)定系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，本調(diào)節(jié)系統(tǒng)使剝絨機(jī)喂籽部分能夠自動按照設(shè)定頻率調(diào)節(jié)喂籽頻率，既使剝絨機(jī)性能穩(wěn)定、可靠地喂籽，又能降低剝絨工作中的電能消耗，降低事故率，提高設(shè)備安全性，產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。

剝絨機(jī)喂籽機(jī)構(gòu)頻率自動調(diào)定系統(tǒng)，包括驅(qū)動喂籽電機(jī)的變頻器，所述變頻器的電流主速指令端連接有外部電流輸入電路，該外部電流輸入電路連接用于檢測撥籽電機(jī)電流的檢測設(shè)備，即輸入控制變頻器速度的電流信號。從上述結(jié)構(gòu)可以看出，本頻率自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對撥籽電機(jī)的電流進(jìn)行采樣，以撥籽電機(jī)的電流來控制變頻器的輸出，由于撥籽電機(jī)位于剝絨機(jī)構(gòu)的前側(cè)，兩者直接關(guān)聯(lián)，因此，這種控制方式的可靠性非常好。相比較而言，撥籽輥電流調(diào)定能直接反映到喂籽電機(jī)上，從而可以有效地滿足自動控制的基本要求，相比較手動調(diào)定變頻器頻率的方式，操作更簡單，工作也更可靠，并且不會因此產(chǎn)生擁堵，維護(hù)更方便。

上述剝絨機(jī)喂籽機(jī)構(gòu)頻率自動調(diào)定系統(tǒng)，其特征在于電流檢測設(shè)備為加裝在撥籽電機(jī)主電路上的電流互感器，所述外部電流輸入電路上還設(shè)有電流數(shù)顯表，所述外部電流輸入電路通過開關(guān)電路接入所述電流主速指令端，為了更有效地進(jìn)行調(diào)試以通過開關(guān)電路的通斷，使變頻器在開環(huán)和閉環(huán)兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)換。通過在棉花加工廠試驗(yàn)驗(yàn)證，取得很好的效果，解決了一系列的問題，下面就剝絨機(jī)喂籽裝置實(shí)現(xiàn)自動頻率調(diào)定的關(guān)鍵電器件和原理做如下介紹。

二、關(guān)鍵電器件

電流數(shù)顯表首先是把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量（A/D轉(zhuǎn)換），再上計數(shù)器、寄存器、譯碼器，最后在液晶顯示屏或LED數(shù)碼管上顯示出來。

電流互感器由閉合的鐵心和繞組組成。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，它可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換成數(shù)值較小的二次電流。

交流變頻器是通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。它輸出的波形是模擬正弦波，主要用于三相異步電動機(jī)調(diào)速，既可以改變電壓，又可以改變頻率。

三、剝絨機(jī)喂籽裝置自控原理

圖1 變頻器的工作原理

圖2 電流互感器在撥籽電機(jī)電路中的應(yīng)用

變頻器自動控制中，可以采用電流主令，也可以采用電壓主令，在此處采用電流主令。撥籽電流與喂籽頻率具有一定的關(guān)聯(lián)性，依據(jù)這種關(guān)聯(lián)性能夠有效地控制喂籽電機(jī)，避免喂籽電機(jī)出現(xiàn)擁堵或者其它問題。而頻率與電流的關(guān)系是由電機(jī)的特性決定的，電機(jī)分恒轉(zhuǎn)矩、恒功率和1.5、平方、三次方遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載。就變頻器調(diào)速而言，電機(jī)的電流與頻率的關(guān)系如下（僅做定性分析，不做定量分析），在電機(jī)的額定頻率以內(nèi)，電機(jī)的電流與電機(jī)的頻率無關(guān)，此時，電機(jī)的電流只與電機(jī)的負(fù)載有關(guān)。在這段頻率范圍內(nèi)，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)特性（采用矢量控制）。在額定頻率至最高頻率以內(nèi)，電機(jī)的電流與電機(jī)的頻率有關(guān)，隨著電機(jī)運(yùn)行頻率的升高，電機(jī)電流呈非線性下降，此時的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的恒功率調(diào)節(jié)特性。本案例就是應(yīng)用的頻率與電流的恒功率調(diào)節(jié)特性這一原理，當(dāng)撥籽電機(jī)電流上升，喂籽頻率自動下降，當(dāng)電流下降到一定程度時，喂籽頻率自動上升，從而達(dá)到剝絨機(jī)喂籽頻率的自動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的保護(hù)，最大程度地滿足客戶產(chǎn)量的設(shè)置。

電流采集在電學(xué)中相對比較常見，有接觸式采集和非接觸式采集，例如利用電路附近的磁場進(jìn)行的采集，顯然這兩種方式都可以應(yīng)用在本方案中。所述電流檢測設(shè)備為加裝在撥籽電機(jī)主電路上的電流互感器，利用非接觸式采集也容易對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，調(diào)整、檢修都很方便。進(jìn)一步地說，如圖1所示，所述外部電路輸入電路上還設(shè)有電流數(shù)顯表其一方面用于電流變換，另一方面可以為操作者提供直觀的運(yùn)行信息。

如圖1和圖2，把手動/自動旋鈕SZ選擇到手動檔，設(shè)定合適的喂籽頻率，此頻率在變頻器面板上顯示；完成上一步后，把手動/自動旋鈕SZ選擇到自動檔，剝絨機(jī)以此手動設(shè)定的頻率為基準(zhǔn)，進(jìn)行自動調(diào)整。選擇喂籽電機(jī)自動喂籽檔后，撥籽電機(jī)電流變化通過圖2中互感器的0～5 A電流作為圖1中電流數(shù)顯表的輸入信號，電流數(shù)顯表輸出電流為4～20 mA。然后電流數(shù)顯表輸出的4～20 mA電流作為變頻器的輸入信號，變頻器通過計算算出輸入信號值所對應(yīng)的輸出頻率，驅(qū)動喂籽電機(jī)，完成自動調(diào)節(jié)喂籽頻率的目的。