[发明专利]变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法

说明书

技术领域

本发明属于机床节能技术领域，涉及一种变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法。

背景技术

随着机械加工能量效率的研究和应用正在全球迅速兴起，需要分析机床各组成部分或环节的能量损耗。在进行机床能耗试验、机床电机效率试验以及研究机床节能技术时，都需要检测机床主轴电机输出功率的大小。由于机床主轴电机已与机床固联，因而想要直接检测主轴电机的输出功率非常困难。

数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。目前我国变频调速的数控机床使用量愈来愈大，正逐步淘汰普通机床。

普通机床电机输出功率的LKP检测方法，解决了异步电机拖动的普通机床主轴电机输出功率的检测问题，在机床界得到了较多的引用和应用。但是由于变频调速数控机床中，变频器供电的主轴电机的功率损耗除由标准的正弦交流电所引起的各项损耗外，还包括由谐波电流所引起的一些附加损耗组成；在变频调速过程中，供电频率的变化，还将导致电机阻抗、机械损耗等发生变化；LKP检测方法没有考虑谐波损耗以及由供电频率改变引起的变化，导致该方法无法适用变频调速数控机床。因此，如何快速有效地对变频调速数控机床主轴电机输出功率进行在线检测，是目前变频调速数控机床节能技术研究领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法，通过测量主轴电机的输入功率、电压和频率并结合主轴电机额定值和空载值，便可在线检测主轴电机在不同状态下的输出功率，以解决现有技术中难以有效地对变频调速数控机床主轴电机输出功率进行在线检测的问题。

为解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法，包括以下步骤：

1)获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据：包括主轴电机的基频f_N、额定电压U_N、额定功率P_N、额定效率η_N、变频器对电机的补偿电压△U；

2)获取基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式P₀₁(f)，以及基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式P₀₂(f)，f为变频器对主轴电机的供电频率；

3)实时测量变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的输入电压U_a、供电频率f_a以及输入功率P_i；

4)由上述数据计算得到主轴电机在当前状态下的空载功率P_0a以及参数b；

5)计算得到当前状态下变频调速数控机床主轴电机的输出功率P₂，并将输出功率P₂作为变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测的输出；

P2=-PN+PN2+4b(Pi-P0a)2bPN.]]>

作为上述方法的一种具体实施方式，所述步骤4具体为：所述主轴电机在当前状态下的空载功率P_0a的计算公式为：