Лекция 2.4.Комплектные электроприводы постоянного тока

Требования по напряжению питания. Электроприводы должны обеспечивать работу при отклонениях напряжения питания на (–15%)–(+10%) номинального значения и частоты напряжения на ±2% номинального значения. Питание должно производиться от трехфазной сети переменного тока напряжением 220, 380, 440, 500В с частотой 50 (60)Гц.

Требования к основным техническим параметрам. Моменты М_ном двигателей, входящих в состав комплектных электроприводов, определяемые длительно допустимым по нагреву током двигателя, должны соответствовать шкале (Нм): 0, 35; 0, 47; 0, 7; 1, 0; 1, 3; 1, 7; 2, 3; 3, 5; 4, 7; 7, 0; 10; 13; 17; 23; 35; 47; 70; 100; 130; 170.

Максимальные частоты вращения электродвигателей n_max в зависимости от М_ном приведены в таблице 2.1.Там же приведены значения минимального среднего углового ускорения двигателя ε _min c дополнительной инерционной массой J_доп при частоте вращения 0, 5 n_max.

Таблица 2.1

В переходных режимах электродвигатели должны допускать в течение времени не менее 0, 2с значения максимального момента не менее указанных в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Значения допустимых погрешностей частоты вращения и коэффициента неравномерности для электроприводов подач при различных диапазонах регулирования приведены в таблице 2.3.Суммарная погрешность частоты вращения? с – это сумма максимальных абсолютных значений погрешностей при изменении нагрузки от 0, 15М_ном до М_ном, напряжения сети от 0, 9 до 1, 1 номинального, температуры окружающей среды от 20°С до 45°С.Каждая из составляющих погрешностей рассчитывается в процентах от установленной частоты вращения при номинальных значениях двух других параметров. Коэффициент неравномерности вращения k_н определяет в процентах максимальное отклонение мгновенного значения частоты вращения в пределах оборота от среднего.
Таблица 2.3

Электропривод должен иметь в своем составе датчик скорости (тахогенератор) с крутизной не менее 0, 02 В/(об/мин), с малой погрешностью отображения заданной(линейной) выходной характеристики и малой асимметрией выходной характеристики при изменении направления вращения.

Аналоговый или импульсный датчик перемещения, встраиваемый или пристраиваемый к электроприводу, выполняется, как правило, бесконтактным и обеспечивает погрешность преобразования не более 5? на полный оборот датчика.

Электромагнитный тормоз, встраиваемый при необходимости в электропривод, должен быть безлюфтовым и иметь момент не менее 0, 5 М_номдвигателя.

Диапазон регулирования скорости электропривода от 1000 до 10000.Этот диапазон определяется отношением максимальной скорости электропривода к минимальной, при которой сохраняются технические параметры в соответствии с таблицей 2.3.

Требования к конструкции. Силовой трансформатор; токоограничивающий, сглаживающий, уравнительные и другие дроссели; силовой преобразователь выполнены в виде самостоятельных конструктивных элементов, предназначенных для установки в шкафах управления.

Требования к надежности. Наработка на отказ комплектного электропривода не менее 4000ч.Срок службы не менее 10лет.

Комплектные электроприводы (исполнительные механизмы) на основе системы УВ-Д. В таблице 2.4 приведены основные технические показатели ряда серийно выпускаемых комплектных приводов на основе системы УВ-Д, предназначенных для промышленных исполнительных устройств, в частности устройств подачи станков и промышленных роботов. Все электроприводы являются реверсивными, возможен перевод двигателей в тормозной режим.

Таблица 2.4

В таблице 2.5 приведены основные технические показатели ряда серийно выпускаемых комплектных приводов на основе системы УВ-Д, предназначенных для исполнительных устройств главного движения промышленных станков.

Таблица 2.5

В приводах ЭПУ-1Д и ЭТРП-2 с целью расширения диапазона регулирования применяется двухзонное регулирование скорости: от номинальной скорости вниз регулирование производится изменением напряжения на якоре, от номинальной скорости вверх – изменением тока возбуждения (магнитного поля).

Функциональная схема электропривода ЭТРП -2 приведена на рис.2.18.

Рисунок 2.18

Привод состоит из следующих основных узлов: исполнительного двигателя постоянного тока ИДПТ; нереверсивного тиристорного управляемого выпрямителя в цепи якоря двигателя УВя для регулирования скорости в первой зоне; нереверсивного тиристорного управляемого выпрямителя в цепи обмотки возбуждения УВв для регулирования скорости во второй зоне; блока тиристорного реверсора БР для изменения полярности напряжения возбуждения при реверсировании двигателя; блока управления реверсором БУР; регуляторов скорости РС и тока РТ; тахогенератора постоянного тока ТГ в качестве датчика скорости; датчика тока якоря ДТ; релейного регулирующего элемента РЭ, осуществляющего передачу функции регулирования скорости блоку УВв при достижении скорости двигателя номинального значения.

Комплектные электроприводы (исполнительные механизмы) на основе системы ШИП-Д. В таблице 2.6 приведены основные технические показатели ряда серийно выпускаемых комплектных приводов на основе системы ШИП-Д, предназначенных для промышленных исполнительных устройств, в частности устройств подачи станков и промышленных роботов. Все электроприводы являются реверсивными.

Таблица 2.6

На рис.2.19 приведена функциональная схема привода ЭШИР-1.Якорь двигателя Я подключается к источнику постоянного напряжения силовыми тиристорными ключами К1 – К4 со схемами искусственной коммутации. Схема соединения ключей мостовая, в качестве источника постоянного тока используется трехфазный неуправляемый выпрямитель НВ. Порядок и относительная продолжительность включения ключей определяют направление и частоту вращения двигателя. Порядок включения силовых ключей (К1, К4) или (К2, К3), определяющий полярность напряжения на якоре, регулируется полярностью входного сигнала, а относительная продолжительность импульсов, определяющая среднее напряжение на якоре, регулируется уровнем сигнала.

Рисунок 2.19

Сигнал рассогласования между заданной с помощью напряжения uз и фактической частотами вращения (измеренной тахогенератором ТГ) усиливается регулятором скорости РС и подается на вход регулятора тока РТ. После сравнения с сигналом обратной связи от датчика тока двигателя ДТ сигнал с выхода РТ подается на входы транзисторных широтно-импульсных модуляторов ШИМ-1 и ШИМ-2.В них происходит сравнение сигнала от регуляторов с пилообразным напряжением генератора пилообразных напряжений ГПН и формируются импульсы для открытия и запирания силовых ключей К1 – К4.