pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 89
Текст из файла (страница 89)
На валу двигателя установлен тахогенератор ТГ, сигналы которого принимает блок регулятора скорости БРС и корректирует СИФУ. При такой схеме включения высокомоментного двигателя можно получить до нескольких тысяч ступеней частоты вращения во всем диапазоне регулирования. Система магнитных полюсов возбуждения высокомоментных двигателей изготовляется из магнитных металлокерамических материалов типа феррита бария (1БИ; 1БИС; 2,4БА; 3,1БА; ЗБА2), литых магнитотвердых тройных сплавов типа алии (А1 — % — 1"'е) или редкоземельных кобальт-самариевых сплавов типа КС37.
Из трех приведенных типов постоянных магнитов достаточно дешевы и широко доступны магниты из феррита бария и типа алии. Например, в высокомоментных двигателях типа ПБВ используют магниты из феррята бария, которые устанавливаются в намагниченном состоянии и не теряют своих магнитных свойств при повторных разборке и сборке. Постоянные магниты в двигателях типа ДК1 намагничиваются после сборки и теряют свои магнитные свойства при размыкании ' магнитных цепей, так как эти магниты выполнены из материала типа ални. Несмотря на этот недостаток, магниты типа алии имеют удельную магнитную энергию, в 3 — 10 раз ббльшую по сравнению с магнитами из феррита бария. Самой большой удельной магнитной энергией обладают редкоземельные магниты из кобальт-самария, они не размагничиваются при размыкании магнитной цепи, но дорогие по стоимости. а) 'Рвс.
13.18. Поперечный разрез шагового электродвигателя с ротором: а — активным; б — пассивным Технические характеристики высокомоментных двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, типов ДПУ, ДК1 и 2ПБВ приведены в табл. 13.9. Среди них электродвигатель типа ДПУ выполнен по лицензии фирмы Рапцс (Япония). Электродвигатели зарубежных стран. В металлорежущих станках с ЧПУ в качестве приводов подач используют электроприводы с высокомоментными электродвигателями, которые поставляют в Россию Болгария, Польша, Чехия, Словакия.
Электроприводы «Кемрон» с электродвигателем серии ПИ производства Болгарии, тиристорные регуляторы с электродвигателями серии К77 производства Польши и «Мезоматик» с электродвигателями серии ЗЯНАТ производства Чехии имеют аналогичные струк'- турные схемы (см.
рис. 13.17) . Диапазон регулирования угловой скорости 1:10000. Высокомоментные двигатели серии ПИ, К77 и ЗЯНАТ являются двигателями постоянного тока с возбуждением потока магнитными полюсами. Технические характеристики высокомоментных электродвигателей серии ПИ, К77, ЗЯНАТ приведены в табл. 13.10. Шаговые электродвигатели (ШД) применяют в приводах подач металлорежущих станков с программным управлением. Шаговые электродвигатели относятся к электромеханическим преобразователям синхронного типа, преобразующим импульсы электрической энергии в дискретные (скачкообразные) угловые перемещения ротора или линейные перемещения якоря с фиксацией в нужном положении.
Дискретность ШД приводила к возникновению вибраций во время перемещения и к ограничению точности позиционирования в пределах механического шага*. Разработанный в настоящее время принцип электрического дробления** шага привел к сохранению основной структуры импульсного управления и увеличению до любого требуемого числа электрических состояний, обеспечивая электрическое редуцирование шага и устраняя вынужденные колебания при движении. ШД в сочетании с цифровыми системами управления становится высокопрецизионным при позиционировании с регулируемыми скоростями движения.
По принципу действия ШД делят на двигатели с активным ротором и двигатели с пассивным ротором индуктивного типа. Двигатели с активным ротором (рис. 13.18,а) имеют постоянные магниты на роторе и выполняются чаще трех- или четырехфазными. Эти ШД могут быть с фиксирующим моментом, создаваемым постоянными магнитами при обесточенных обмотках, имеют большие значения шага (15', 18', 22,5' и более) и сравнительно невысокую частоту приемистости*** (до 500 шагов/с).
Двигатели с пассивным ротором (рис. 13.18,6) имеют зубчатую структуру ротора, позволяют получить повышенную приемистость (до 1000 шагов/с) и малые значения шага (до 1 ). ~ Механический шаг ШД вЂ” наименьшее смещение зубцов одного полюса относительно зубцов другого полюса. ** Электрическое дробление шага— смещение ротора при изменении тока в двух соседних фазах ШД. ***Частота приемистости — частота коммутации фазных обмоток, при которых ШД легко управляется. При обесточенных обмотках ШД с пассивным ротором не имеет фиксирую|цего момента. Двигатель выбирают по номинальному моменту М„с учетом обеспечения заданной скорости перемещения и точности позиционирования при возможно лучших массогабаритных и энергетических показателях.
Увеличение углового шага способствует увеличению скорости перемещения, а уменьшение — повышению точности позиционирования, уменьшению массы ШД и потребляемой энергии. Момент ШД М=ИЖ'„/(ИО), где и"„— электромагнитная энергия, сосредоточенная в рабочем зазоре ШД, 0 — перемещение ротора ШД,'. С уменьшением полюсного деления уменьшается амплитудное значение переменной электромагнитной энергии при перемещении зубьев ротора относительно зубьев магнитных полю.сов, а это ведет к уменьшению тока и размеров фазных обмоток ШД, т. е. к уменьшению массы и потребляемой энергии.
Наиболее важной является статическая механическая характеристика ШД. На рис. 13.19, а показано расположение магнитных полюсов по окружности. Если примем, что зубцы магнитных полюсов А и А' совпадают с зубцами ротора (индуктора), тогда зубцы полюсов С и С' смещены на четверть периода углового шага (О~ —— ='/4гр), зубцы полюса В и В' — на половину периода углового шага (Ов — — '/~г~), а зубцы полюса П вЂ” на три четверти периода углового шага (О~ — — ~/4~). Здесь г~ — угол периода зубцовой нарезки шага. На рис.
13.19, б показана последовательность коммутации фазных обмоток. Чтобы индуктор вращался по часовой стрелке, необходимо поочередно подключать фазные обмотки ШД к сети с постоянным напряжением. Последовательность подключения фаз следующая: А- С-  — э-.0 А... Для вращения ротора против часовой стрелки необходимо изменить последовательность подключения фаз: А- 0- В- С- А ... За четыре такта коммута- ' ции четырехфазного ШД ротор переместится на один угловой шаг зубцовой нарезки «р. За счет смещения.
зубьев полюса достигается механическое редуцирование шага, а коэффициент механического дробления шага определяется в данном случае зависимостью й„= (р/сс, где г~ — угловое расстояние периода зубцовой нарезки, ", а — угловой механический шаг ШД о Обычно коэффициент механического дробления равен числу фаз ШД, поочередно коммутируемых.
Статическая механическая характеристика, Рис. 13.19. Расположение магнитных полюсов шагового электродвигателя и статическая механическая характеристика (рис. 13.19, в) строится при перемещении ротора на полпериода зубцового деления в одну и другую сторону от точки устойчивого равновесия (позиционирования) и удержании номинального электрического тока 1„, в одной фазной обмотке. В этом случае возникает электромагнитный момент, обычно изменяющийся по гармоническому закону: М (О)А = М„,„сов 2д —; О О и М(0) с — — М„,„соз 2л— О М(О)в = М„,„сов 2л — — я О 3 М(0),=М„.,„. з 2 — — —, (13,21) ~где М(0)А, М(0)~, М(0)в, М(О)~ — механическая характеристика при подключении к сети фазной обмотки соответственно магнитных полюсов А, С, В, й..., М,,„,„— максимальный статический момент ШД.
Если одновременно сформировать токи в двух соседних фазных обмотках (например, в фазах А и В), силы которйх фиксируются в фазе А согласно косинусоидальному закону А„=1., созр, а в фазе  — согласно закону торый может принимать целые значения чисел (2,4,8, 16, 32, ...). Угол Л~ определяет ступени изменения тока в фазах А и В. Таким образом, происходит электрическое редуцирование шага, а дополнительное семейство механических характеристик будет описываться уравнением ~ст, так ,/й. нам,1с.ною 1плпак 1с.шпак У М(О) ™ст п1аксоз (2лО/~р лй/йн), (13.22) Рис. 13.20. Предельная динамическая 11), механи- ческая (2) характеристика шагового электродвига- теля где М„,„— максимальный статический момент; Ф вЂ” номер дробленого шага. Семейство статических характеристик определяет точку позиционирования ШД и дроблеописывается дифм У„, сто/~1Р= инальный момент ыбирается в прет инерции ротора.
У~=У„„з1п~, то в промежутке между механи- ный шаг. Движение ШД ческими характеристиками А и В появится ференциальным уравнение дополнительное семейство механических харак- = М(0) — М„, где ӄ— ном теристик, т. е. произойдет электрическое дроб- инерции нагрузки, который в ление шага сс на число, равное коэффициенту делах (1 — 2) Ур, Ур — момен электрического дробления шага й,=90'/Лр, ко- 13.11. Технические характеристики четырехфазных шаговых электродвигателей с активным ротором Приемис- тость 1„, шаг с О, В Статический момент, Н.м Вибрационные на- грузки Уном1 а, шаг, ' Тип двигателя Уном Х Х10, кг м Ускорение, м/с Частота, Гц номи- наль- ная макси- маль- ная макси- маль- ный номи- наль- ный 280 330 1 — 1000 27 230 22,5 180 130 110 70 50 30 160 140 90 70 50 50 †20 14 28 14 14 27 29 14 29 27 14 14 27 28 14 27 50 0,002 10 †20 5 — 2000 10 †20 10 †20 50 †15 10 †20 10 †20 50 †20 50 †20 0,004 0,008 0,012 0,01 50 — 600 50 †20 5 — 2000 100 100 400 220 70 115 450 650 650 500 630 0,003 0,04 1 — 3000 ДШ-0,025А ДШ-О,О4А ДШ-0,04В ДШ-0„1А ДШ-0,1В ДШ-О,25А ДШ-0,4А ДШ-1А ДШ-4А ДШ-6А ШДА-1 ШДА-1А ШДА-1ФК ШДА-2А ШДА-2АМ ШДА-2ФК ШДА-3 ШДА-ЗА ШДА-ЗФ ШДА-ЗФМ ШДА-4А ШДА-5А ШДА-5Ф ШДА-6 ШДА-6А ШДА-7А ШДМ-2Ф ШДМ-?Ф ШДМ-7ФА ДШ34-0,0025-22,5 ДШ40-0,006-22,5 ДШ40-0,01-22,5 ДШ48-0,025-22,5 ДШ80-0,16-22,5 0,00255 0,004 0,004 0,01 0,01 0,025 0,04 0,1 0,4 0,6 0,004 0,004 О,ООЗ 0,011 0,01 0,006 0,023 0,028 0,012 0,02 5 006 0„1 0,09 0,16 0,16 0,25 0,007 0,12 0,06 0,00255 0,006 0,01 0,025 0,16 0,8 0,9 0,85 1,5 1,45 2,0 3,2 7,0 8,2 10,0 0,35 0,65 0,4 1 1,1 0,5 1,1 1,6 1,1 1,3 2,8 3,9 2,5 3 5,8 7 0,5 2,65 2,65 О,З 2,5 2,5 3,7 6,4 125 100 32 100 100 50 50 20 50 50 70 100 40 70 300 430 430 340 230 2,45 3,43 3,43 18,6 18,6 56,4 123 412 1370 3900 30 30 10 ЗО ЗО 10 20 300 20 10 35 65 65 50 100 150 3 100 100 0,4 1 1 4 100 0,02 О,ОЗ 0,027 0,08 0,075 0,13 0,21 0,6 1,6 2,1 0,01 0,015 0,012 0,026 0,025 0,02 0,07 0,07 0,06 0,06 0,16 0,28 0,25 0,41 0,41 0,6 0,032 0,5 0,4 0,012 0,028 0,028 0,075 0,4 13.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
