Вентильные двигатели для приводов подач

 

Среди новых двигателей важное место занимают бесконтактные вентильные дви­гатели (рис. Д.1, а),в которых коммутация обмоток в отличие от механического коммутатора (коллектора) осуществляется по сигналам датчика положения ротора, а возбуждение – располагаемыми на роторе постоянными магнитами.

Фазы статорной обмотки подключены к источнику постоянного тока через силовые ключи коммутатора, управляемые по сигналам датчика положения ротора.

В вентильных двигателях с постоянными магнитами наибольшее распространение получила трехфазная обмотка, соединенная звездой. Чувствительные элементы 1–6 датчика положения ротора (ДПР) при его вра­щении осуществляют включение транзисторных ключей коммутатора.

Как следует из диаграммы (рис. Д.1, б), последовательно включенные ключи 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6, образующие так называемые стойки, работают в противофазе. В целях исключения сквозных токов через стойку сигнальный сектор ДПР принимают равным 120°. Таким образом, в любой момент времени работают две фазы, а ток в фазах обмотки реверсируется в те моменты, когда ротор поворачивается на 180° относительно предыдущего положения той же фазы и при заданной последовательности работы ключей обеспечивается однонаправленный вращаю­щий момент двигателя.

а) б)

Рис. Д.1. К пояснению работы вентильного двигателя:

а – схема; б – форма и последовательность импульсов;

СМ – двигатель; ДПР – датчик положения ротора

 

Изменение направления вращения обеспечивается путем переключения входных цепей силовых ключей каждой стойки. Другой путь реверсирования двигателя заключается в переключении начала и конца каждой фазы.

В качестве источника питания используются сеть постоянного тока, аккумуляторная батарея, выпрямитель.

Ранее разработаны конструкции вентильных двигателей серий ДВУ и 2ДВУ, предназначенных для электроприводов стан­ков и роботов.

 

Вентильные двигатели серии 2ДВУ с возбуждением

От редкоземельных магнитов

 

Серия вентильных двигателей 2ДВУ предназначена для работы в приводах подач станков с ЧПУ, в приводах промышленных роботов и в автоматических системах.

Возбуждение двигателей 2ДВУ осуществляется от редкоземельных магнитов, рас­положенных в роторе; в статоре уложена трехфазная обмотка, которая питается от транзисторного преобразователя типа ЭТРБ-1 или ЭПБ-2.

Двигатели типа 2ДВУ55, 85 и 115 снабжены комплектом ПДФ-8, двигатели типов 2ДВУ165, 215 и 265 – комплектом ПДФ-9.

В состав каждого из них входят датчик положения ротора двигателя, импульсный датчик пути и бесконтактный тахогенератор. В двигатели могут быть встроены магнитоэлектрические тормоза типа НЗТБ13.

Двигатели 2ДВУ выполнены со способом охлаждения IC0041 согласно ГОСТ 20459-75. Нагревостойкость изоляции обмоток соответ­ствует классу F. В режиме S1 по ГОСТ 183-74 двигатели 2ДВУ обеспечивают продолжительную работу в диапазоне частот вращения двигателя: от 0 до 0,25n_mах – с вращающим моментом, равным Мд₀, и от 0,25n_mах до n_mах – с вращающим моментом, равным 0,8.

В двигателях со встроенным удерживающим тормозом номинальный (фиксирующий) момент тормозов должен быть не менее Мд₀. В стопорном режиме двигатель допускает перегрузку с моментом 4Мд₀ в течение 0,5 с.

Уровень шума двигателей при максимальной частоте вращения в режиме холостого хода должен соответствовать 3-му классу по ГОСТ 16372-84.

Уровень вибрации двигателей при работе в режиме холостого хода с частотой вращения n_mах соответствует: для двигателей 2ДВУ115А, 2ДВУ115, 2ДВУН5М – классу 0,71, для двигателей 2ДВУ115, 2ДВУ165 – классу 1,12 по ГОСТ 16921-83. Предельные отклонения на установочные и присоединительные размеры соответствуют классу «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.

Технические данные тахогенераторов представлены в табл. Д.1.

Технические данные комплектов ПДФ8 и ПДФ9 магнитоэлектрических тормозов типа НЗТБ13, а также преобразователей типа ЭТБ представлены в табл. Д.2, Д.3.

Конструктивное исполнение по способу монтажа – IM3081 по ГОСТ 2479-79.

Усло­вия эксплуатации двигателей в части воз­действия механических факторов по группе М8 ГОСТ 17516-72. Нормальные значения климатических факторов внешней среды для климатического исполнения О4 и УХЛ4 по ГОСТ 15150-69.

Для двигателей исполнения О4 допускается снижение момента М_д0 по сравнению с исполнением УХЛ4 на одну ступень.

Таблица Д.1

Технические данные тахогенераторов, входящих в комплект ПДФ

Параметр	ПДФ-8	ПДФ-9
Тип тахогенератора	ТС-45	ТС-71
Крутизна выходной характеристики, мВ/мин^–1	2,5	2,5
Нестабильность выходного напряжения, %	2,5	1,5
Температурный дрейф, %	–2,0	–2,0
Номинальная нагрузка, кОм
Момент инерции ротора, кг∙см^2	0,06	0,51
Диапазон частоты вращения, мин^–1	0–6000	0–6000
Общая масса, кг	0,6	1,9

Примечание. Возможное число импуль­сов датчика пути на один оборот – 250, 500, 625, 1250, 2500.

Таблица Д.2

Технические данные тормозов

Параметр	НЗТБ13-08	НЗТБ13-11	НЗТБ13-13	НЗТБ13-14
Тормозной момент, Н∙м
Напряжение включения, В
Потребляемая мощность, Вт
Время включения, мс
Время выключения, мс
Момент инерции, кг∙см^2
Масса, кг	0,8	2,3	5,6	7,6

Таблица Д.3

Технические данные преобразователей

Параметр	Блок питания	Блок управления
ЭТРБ-1	ЭТРБ-1М	ЭТПБ-1М	ЭТРБ-1М
Напряжение, В: входное выходное	380±38 520±52	520±52 0–520
Ток, А: номинальный максимальный
Глубина регулирования		1:10000
Габаритные размеры, мм	160×350×340	160×350×340

Примечание. Охлаждение преобразователей – принудительное от однофазной сети 220 В.

 

Степень защиты двигателей от воздействия окружающей среды – IР54 по ГОСТ 17494-72.

Обмотки статора соединены в звезду, нулевая точка выведена. Количество выводных концов: 4 – от обмотки статора; 2 – от цепи терморезисторов; 2 – от тормоза; 1 – вывод заземления.

Показатели надежности двигателей представлены в табл. Д.4.

Таблица Д.4

Показатели надежности двигателей

Показатель	Значение
Средний срок службы двигателей (без учета выключателя ПДФ8 и тормоза), лет, не менее
Средний срок службы до первого капитального ремонта, лет
Вероятность безотказной работы двигателя (без учета тормоза и комплекта ПДФ8) за время, рав­ное 10000 ч, не менее	0,9

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………………………………….. 3
1. Этапы выполнения курсовых проектов ………………………………………. 3
2. Обзор программных средств моделирования систем ……………………….. 6
3. Общее описание станков ……………………………………………………… 8
3.1. Типы металлорежущих станков ………………………………………….. 8
3.2. Привод главного движения ………………………………………………. 12
3.3. Привод подачи …………………………………………………………….. 14
4. Разработка привода главного движения …………………………………….. 17
4.1. Естественные характеристики двигателя независимого возбуждения.. 18
4.2. Расчет переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм

электропривода ………………………………………………………………….. 22
4.2.1. Переходный процесс в механической части электропривода

с идеально жесткими связями ………………………………………………….. 23
4.2.2. Угол поворота вала двигателя и время работы в установившемся

режиме …………………………………………………………………………… 26
4.2.3. Среднеквадратичное значение тока (момента) …………………….. 27
4.3. Расчет энергетических показателей электропривода ………………….. 28
4.3. Проверка электропривода на заданную производительность

по нагреву и перегрузочной способности двигателя и преобразователя ……. 29
4.4. Расчет погрешности ……………………………………………………… 31
5. Разработка привода подачи

5.1. Построение электроприводов подач станков с ЧПУ …………………. 35
5.2. Моделирование металлорежущего станка …………………………….... 39
5.3. Описание модели …………………………………………………………. 41
5.4. Расчет параметров настройки …………………………………………… 47
5.5. Настройка системы ………………………………………………………. 47
5.6. Результаты ………………………………………………………………… 49
Библиографический список …………………………………………………….. 51
Приложения ……………………………………………………………………… 52