metod_15.03.04_atppp_ep_up_2016 (Методические документы)

МИНОБРНАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования«Московский технологический университет»МИРЭАСОГЛАСОВАНОУТВЕРЖДАЮУчебно-методический советДиректор Института информационныхИнститута информационных технологийтехнологий____________________«____» ______________ 2016 г.____________________А.С. Зуев«____» ______________ 2016 г.Электропривод автоматизированногопроизводстваУчебное пособиеНаправление подготовки:15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»Профиль:«Автоматизация технологических процессов и производств впромышленности»Составитель:Д.т.н., профессор Лизогуб В. А.МОСКВА12016Учебное пособие «Выбор электродвигателей электроприводовоборудования с ЧПУ» предназначено студентам, в качестве пособия итехнического руководства при выполнении домашних расчётно-графическихработ и выпускных квалификационных работ с целью изучения и решениязадач проектирования узлов приборостроительного и машиностроительногоавтоматизированного оборудования с электроприводами, в том числе станков ироботов с ЧПУ.Пособие содержит анализ техники привода, выбор и расчёт элементовприводных узлов, выбор электродвигателя, расчёт мощности.Приведены каталожные данные по электродвигателям постоянного ипеременного тока для приводов главного вращательного движения и дляприводов подачи.Пособие предназначено для студентов по направлениям специализаций:15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств»»2СодержаниеВведение1Электропривода постоянного и переменного тока1.1 Электропривода постоянного тока1.2 Электропривода переменного тока1.3 Преобразователи частоты и компоненты управления приводов КЕВ2Электродвигатели приводов главного движения2.1 Асинхронные электродвигатели c короткозамкнутым роторомпеременного тока2.2 Электродвигатели асинхронные глубокорегулируемыепеременного тока (АСД) для приводов главного движения и подачи2.3 Каталог электродвигателей, приводной и системной техники РФ, КЕВ2.4 Электродвигатели глубоко регулируемые постоянного токасерии 2П и 4П3 Электродвигатели приводов подач3.1 Электродвигатели глубоко регулируемые переменного тока дляприводов главного движения и подачи3.2 Электродвигатели постоянного тока серии ПБСТ3.3 Электродвигатели серии ДП и ДПУ (постоянного тока)3.4 Электродвигатели серии ПГТ (постоянного тока)3.5 Высокомоментные электродвигатели серии ПБВ, ДК-1,ПФ (постоянного тока)3.6 Электродвигатели унифицированные синхронные серии ДВУ, СХ2ПТаблица 3 .

Технические характеристики ПИ типа ЛИР – 158АТаблица 4. Технические характеристики ПИ типа ЛИР – 276Таблица 5. Технические характеристики ЭП F5- B, F5-M/F5-SТаблица 6. Тормозное сопротивление в ЭП для АСД с F5-M/F5-SТаблица 7.Технические данные ЭП КЕВ класса 400 Втипоразмеров 18,…,22Таблица 8. Технические характеристики ЭП с шаговыми двигателямиТаблица 9. Технические данные поворотных столов с синхроннымидвигателями RSM-36-1283x150Таблица 10.

Технические характеристики редукторов PSF4Линейный двигатель типа LSM-32Таблица 11.Технические характеристики линейных приводов LSM-32Таблица 12- Технические характеристики УЧПУСписок использованных источников3444679911171820202021222223232424252526262727282930ВведениеИсточником движения в станочном оборудовании и промышленныхроботах являются электроприводы, предназначенные для преобразованияэлектрической энергии в механическую вращения валов, винтов, шпинделей.Совокупность механизмов включая электродвигатель доисполнительного органа станка называется приводом.Различают привод главного движения, привод подач, приводвспомогательного движения и т.п.Создание регулируемых электроприводов привело к упрощениюконструкции механической части привода, увеличению ее жёсткости,улучшению динамических характеристик и повышению кинематическойточности.1 Электропривода постоянного и переменного тока1.1 Электропривода постоянного токаРегулирование частоты вращения ω в приводах главного движения сдвигателями постоянного тока (ДПТ) станков и оборудования с ЧПУосуществлялось в 2-х зонах: в 1-й, преобразованием напряжения якоря (ПНЯ)Uя, и во 2-й, по внешнему возбуждению (ПНВ) Uв (рис.

1а).IUcяПНЯIIа)КТСUсвRртR pcUзтUя М UвДПТПНВб)КТТRcРСUзтRтРТUуКвоUя1R э(Тэ р+1)IяСФJприв*рRостR occДатчик токаУзелт окоо гран ичен.ТГв)Рисунок 1 - Двух зонное регулирование частоты вращения ω для ДПТглавного привода и схемы преобразователей управления в различных режимахзависимости от момента нагрузки М и передаваемой мощности Р: а) до ωnom спостоянным моментом М=const в зоне I, от ωnom с постоянной мощностью4Р=const в зоне II; б) схема преобразователей напряжения ПНЯ и ПНВ натиристорах для ДПТ, например ЭПУ2Д; в) структурная схема регулятора ωтипа ЭПУ2М для якорной цепи управления ПНЯ с пропорционально интегральными усилителями в контурах тока (ускорения) и скорости.Преобразователи ω (М, Iв) строились на двух принципах: 1) для главногодвижения, применялись 3-х фазные ПНЯ якоря Uся и преобразователи ПНВвозбуждения Uсв (рис.1.б); 2) для приводов подач, только с 3-х фазным ПНЯ, ивысоко моментными двигателями типа ПБВ, ДПМ, БИ, и др.

(рис.1.в).Параметры частот вращения n(М, Фв), моменты М, мощность P идругие, могут определяться, по уравнениям (1), (2), (3), …. , (10):n =Uя/Сe – Iя•Rя/СeКо = Uя/Сe – М •Rя/Сe •См •Ко = nхх –∆n;(1)n1= n/iр - частота вращения на выходном валу редуктора ;(2)М = См • Iя =Км • Фв • Iя - момент на валу ДПТ;(3)М1 = М• iр - момент на выходном валу редуктора;(4)P = М• n - мощность на валу ДПТ;(5)P1 = P • ηр - мощность на выходном валу редуктора;(6)P0 = P/ • ηр • ηпн - мощность на входе преобразователя;(7)ηпн – к.п.д.

преобразователей напряжения ПНЯ, ПНВ;(8)ηр – к.п.д. редукторов в нагрузке ДПТ;(9)где Iя – ток в якорной обмотке (А);Rя – активное сопротивление якорной цепи (ом);Ко – коэффициент общего усиления в замкнутой системе регулированияn;nхх – частота вращения холостого хода, с изменением ∆n при нагрузке;Сe = Ке•Iв – коэффициент, учитывающий конструктивные параметры КеДПТ и зависимость магнитного потока Фв от тока в обмотке возбуждения Iв(А);См=Км•Iв – коэффициент, учитывающий конструктивные и обмоточныепараметры Км ДПТ и зависимость момента М(Нм) от тока в обмоткевозбуждения Iв (А).Входная мощность P1 подаваемая на ДПТ, например главного движения,относительно выходной на валу редуктора Р определяется с учетом к.п.д.двигателя ДПД и редуктораP1 = Uя• Iя + Uв • Iв = Р/ηд • ηр ,(10)где ηд – к.п.д.

электродвигателя (ηд ≤ 0,92) и к.п.д. редуктора (ηр ≤ 0,83).Для высоко моментных ДПТ, при регулировании до nн в большомдиапазоне (D ≥ 10000), необходимо ограничение прерывистых токов вколлекторной цепи Uя, и снижение уровня сетевого напряжения Ucя до 110 ~70В, например, с введением дополнительного трансформатора.51.2 Электропривода переменного токаНачиная с 2002г. производство ДПТ значительно снизилось. Их сталивытеснять асинхронные электродвигатели (АСД) с короткозамкнутым ротором,и синхронные двигатели (СД), с ротором на постоянных магнитах.В том числе в системах автоматизации различного оборудования нашлиширокое применение и шаговые электродвигатели (ШЭД), как сиспользованием многозубцовых стальных роторов, так и на основе постоянныхвысоко коэрцитивных магнитов, установленных на роторе.Последнее, не только позволило значительно увеличить высокий моментвращения, но и сохранять достаточный момент фиксации ротора приотключении питания ШЭД.Таким образом, двигатели переменного тока, как АСД, так и СДоказались наиболее предпочтительнее для применения в производстве, какнаиболее дешевые, надежные, и экономичные в эксплуатации [3,4,6].Широкое применение получили АСД с частотным регулированием, сиспользованиеммощныхтранзисторныхинверторовивысокопроизводительных программируемых логических контроллеров (ПЛК),непосредственно встраиваемых в системную шину, например в УЧПУ типаSienumerik 840D [6], для электро шпинделей скоростного фрезерования Pн =5~30 кВт., nн =8000~36000 об/мин.Рисунок 2.

Естественные механические характеристики электрическихдвигателей: а) ДПТ, б) АСД, в) СД.Для вентильного электропривода приводов подач, применялись ЭПБ-1, атакже типа MR, с синхронными двигателями ДВУ.Естественные механические характеристики электрических двигателей:а) двигателя постоянного тока с независимым возбуждением;б) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;в) синхронного двигателя (график 1), механическая характеристикаасинхронного пуска синхронного двигателя (график 2).6Параметры расчетов n, моментной нагрузки М, в ЭП с двигателямипеременного тока, также определяются по уравнениям (2), (4), (5), …, (9).Входная номинальная мощность, например, для АСД (см.