Содержание
Предыдущий § Следующий
23.3. Вентильные двигатели для приводов подач роботов и манипуляторов
23.3.1. Общие положения
Среди новых двигателей важное место занимают бесконтактные вентильные двигатели (рис. 23.8, 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. 23.8,6) 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
Рис. 23.8. К пояснению работы вентильного
двигателя:
а — схема; б — форма и последовательность импульсов; СМ — двигатель; ДПР — датчик положения ротора
заданной последовательности работы ключей обеспечивается однонаправленный вращающий момент двигателя.
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.
В СССР разработаны конструкции вентильных двигателей серий ДВУ и 2ДВУ, предназначенных для электроприводов станков и роботов.
23.3.2. 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 0,25птах — с вращающим моментом, равным Мдо, и от 0,25птах до птах — с вращающим моментом, равным 0,8Мдо.
Основные технические данные двигателей серии 2ДВУ представлены в табл. 23.15.
В двигателях со встроенным удерживающим тормозом номинальный (фиксирующий) момент тормозов должен быть не менее Л/до. В стопорном режиме двигатель допускает перегрузку с моментом 4Л/до, в течение 0,5 с.
Уровень шума двигателей при максимальной частоте вращения в режиме холосто-
Рис. 23.9. Габаритные и установочно-при-
соединительные размеры двигателей серии
2ДВУ. Значения размера L приведены
в табл. 23.15
го хода должен соответствовать 3-му классу по ГОСТ 16372-84.
Уровень вибрации двигателей при работе в режиме холостого хода с частотой вращения птах соответствует: для двигателей 2ДВУП5А, 2ДВУ115, 2ДВУ115М -классу 0,71, для двигателей 2ДВУ115, 2ДВУ165-классу 1,12 по ГОСТ 16921-83.
Габаритные и установочно-присоедини-тельные размеры двигателей приведены на рис. 23.9; предельная длина L\ указана в табл. 23.15. Фланцы F55 —F265 соответствуют ГОСТ 18209-73. Выступающий конец вала - по ГОСТ 1208-73.
Предельные отклонения на установочные и присоединительные размеры соответствуют классу «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.
Таблица 23.15. Технические данные двигателей серии 2ДВУ
|
Тип двигателя |
Длительный момент, Нм |
об/мин |
Длительный момент МдО при п„ах, Нм |
Мощность при птах, кВт |
Момент инерции, кг ■ см2 |
Масса без датчика, кг |
Длина L, мм (рис. 23.9) |
|
2ДВУ55М |
0,13 |
6000 |
0,12 |
0,07 |
0,089 |
0,6 |
140 |
|
2ДВУ55 |
0,23 |
0,21 |
0,13 |
0,157 |
0,9 |
165 |
|
|
2ДВУ85М |
0,47 |
0,36 |
0,2 |
0,69 |
1,5 |
200 |
|
|
2ДВУ85 |
1,0 |
4000 |
0,72 |
0,3 |
1,23 |
2,5 |
230 |
|
2ДВУ115А |
2,3 |
1,8 |
0,75 |
3,1 |
5 |
270 |
|
|
2ДВУ1158 |
3,5 |
3000 |
2,9 |
0,9 |
4,2 |
6 |
290 |
|
2ДВУ115М |
4,7 |
3,8 |
1,1 |
5,2 |
7 |
310 |
|
|
2ДВУ115Ь |
7,0 |
5,6 |
1,75 |
7,3 |
9 |
350 |
|
|
2ДВУ1658 |
13 |
2000 |
11 |
2,3 |
39 |
16 |
439 |
|
2ДВУ165М |
17 |
14 |
3 |
51 |
19 |
464 |
|
|
2ДВУ165Ь |
23 |
19 |
4 |
69 |
23 |
517 |
|
|
2ДВУ2158 |
35 |
30 |
6,3 |
134 |
38 |
572 |
|
|
2ДВУ215М |
47 |
40 |
8,4 |
176 |
45 |
622 |
|
|
2ДВУ215Ь |
70 |
48 |
10 |
239 |
56 |
696 |
|
|
2ДВУ2658 |
100 |
72 |
15 |
442 |
86 |
685 |
|
|
2ДВУ265М |
130 |
91 - |
19 |
581 |
109 |
760 |
|
|
2ДВУ265Ь |
170 |
106 |
22 |
720 |
132 |
835 |
Таблица 23.16. Технические данные тахогенераторов, входящих в комплект ПДФ
Таблица 23.18. Технические данные преобразователей
|
Параметр |
ПДФ-8 |
ПДФ-9 |
|
Тип тахогенератора |
ТС-45 |
ТС-71 |
|
Крутизна выходной ха- |
2,5 |
2,5 |
|
рактеристики, |
||
|
мВ/(об/мин) |
||
|
Нестабильность выход- |
2,5 |
1,5 |
|
ного напряжения, % |
||
|
Температурный дрейф, % |
-2,0 |
-2,0 |
|
Номинальная нагрузка, |
20 |
20 |
|
кОм |
||
|
Момент инерции ротора, |
0,06 |
0,51 |
|
кг • см2 |
||
|
Диапазон частоты вра- |
0-6000 |
0-6000 |
|
щения, об/мин |
||
|
Общая масса, кг |
0,6 |
1,9 |
Примечание. Возможное число импульсов датчика пути на один оборот — 250, 500, 625, 1250, 2500.
Таблица 23.17. Технические данные тормозов
Конструктивное исполнение по способу монтажа-IM3O81 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 Мдо по сравнению с исполнением УХЛ4 на одну ступень.
Степень защиты двигателей от воздействия окружающей среды — IP54 по ГОСТ 17494-72.
Примечание. Охлаждение преобразователей—принудительное от однофазной сети 220 В.
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
Средний срок службы двигателей (без учета выключателя ПДФ8 и тормоза), лет, не менее .... 15
Средний срок службы до первого
Средний срок службы до первого капитального ремонта, лет . . 8
Вероятность безотказной работы двигателя (без учета тормоза и комплекта ПДФ8) за время, равное 10000 ч, не менее .... 0,9
Технические данные комплектов ПДФ8 и ПДФ9 магнитоэлектрических тормозов типа НЗТБ13, а также преобразователей типа ЭТБ представлены в табл. 23.16 — 23.18.
23.3.3. Вентильные двигатели серии ДВУ с ферритовыми магнитами
Двигатели ДВУ 165 и ДВУ215 предназначены для электроприводов подач станков и роботов.
Условное обозначение двигателей серии ДВУ: ДВУ — двигатель вентильный управ-
Таблица 23.19. Технические данные двигателей серии ДВУ
|
Тип двигателя |
Нм |
птах> об/мин |
■'дО. А |
Масса, кг |
М6-мент инерции 10"* кг-м2 |
|
ДВУ1658 |
7 |
1500 |
2,7 |
22,5 |
55 |
|
2500 |
4,5 |
||||
|
ДВУ165М |
10 |
1000 |
2,7 |
26,1 |
73 |
|
2000 |
5,4 |
||||
|
ДВУ1651. |
13 |
1000 |
3,5 |
32,2 |
90 |
|
2000 |
7 |
||||
|
ДВУ2158 |
17 |
1000 |
4,2 |
46,2 |
193 |
|
2000 |
8,4 |
||||
|
ДВУ215М |
23 |
1000 |
5,8 |
62,4 |
262 |
|
2000 |
11,5 |
||||
|
ДВУ215Ь |
35 |
1000 |
9,2 |
75,6 |
331 |
|
2000 |
18,4 |
ляемый; 165, 215 — диаметр окружности расположения центров отверстий на крепительном фланце; S, M, L —условная длина сердечника статора.
В комплект двигателей ДВУ165 и ДВУ215 входят комплект ПДФ-9 с датчиком положения и датчиком пути типа LTSa-llc и безлюфтовый тормоз типа НЗТБ. Технические данные тормозов приведены в табл. 23.17 двигателей ДВУ - в табл. 23.19.
Технические данные датчика пути типа
LTSa-llc
Номинальная рабочая частота
питающего напряжения, кГц 2,5 Рабочий диапазон частот питающих напряжений, Гц ... 400—10000 Напряжение, В:
входное....... 12
выходное....... 6
Коэффициент передачи . . . 0,5
Мощность, мВт..... 2,2
Наибольшее допустимое отклонение при повороте на 360°,
угл. мин........ 7
Активное сопротивление обмоток, Ом:
статора....... 41
ротора........ 17,3
Режим работы двигателей — S1 по ГОСТ 183-74 с моментом на валу Мао при частотах вращения от 0 до 0,25nmax и с моментом не менее О,8А/до при частотах вращения от 0,25итах до птах.
При частоте вращения птах двигатели на частотах вращения 1500 и 1000 об/мин должны допускать работу в режиме S1 с моментом на валу Мяо, а двигатели на частотах вращения 2500 и 2000 об/мин — работу в течение 1 мин с моментом на валу О,5Мдо.
Двигатели допускают работу в режимах S1-S8 по ГОСТ 183-74 с моментом не более 4Л/До в течение времени, при котором превышение температуры обмоток статора — не более 100°С.
Питание двигателей должно осуществляться от полупроводникового преобразователя с явно выраженным звеном постоянного тока напряжением от 494 до 572 В.
В переходных режимах в течение 0,2 с двигатели обеспечивают следующие перегрузки :
при птах — не менее 2,5Мдо;
при 0,5птах — не менее 3,5А/До;
при 0,25птах — не менее 4А/д<).
Двигатели допускают перегрузку по току не менее 5/до без размагничивания. Расчетная кратность пускового момента — не менее 10 для двигателей ДВУ165 и не менее 15 для двигателей ДВУ215. Кратность максимального момента — не менее 5.
Средние расчетные ускорения с нормированным дополнительным моментом инерции на валу двигателей приведены ниже:
|
Тип двигателя |
Дополнитель- |
Среднее |
|
ный момент |
ускорение |
|
|
инерции, |
рад/с2 |
|
|
ДВУ1658 . . . |
0,006 |
3000 |
|
ДВУ165М . . |
0,011 |
1800 |
|
ДВУ165Ь . . . |
0,015 |
1800 |
|
ДВУ2158 . . . |
0,022 |
1700 |
|
ДВУ215М. . . |
0,032 |
1700 |
|
ДВУ215Ь . . . |
0,050 |
1400 |
Конструкция двигателей серии ДВУ по способу монтажа - IM3081 по ГОСТ 2479-79.
Способ охлаждения двигателей — IC0040 по ГОСТ 20459-75.
Степень защиты двигателей — IP54 по ГОСТ 17494-72.
Изоляция двигателей класса нагревостой-кости F - по ГОСТ 8865-70.
В лобовую часть обмотки статора встраиваются терморезисторы типа СТ14-2-145, имеющие следующие основные технические данные:
Классификационная температура, "С...........130
Сопротивление терморезистора при температуре на 5°С ниже клас-
сификационной температуры, Ом,
не более.........550
Сопротивление терморезистора при температуре на 5 °С выше классификационной температуры, Ом, не менее.........1330
Двигатели изготовляют с числом полюсов, равным 6, схема соединения обмотки статора — звезда с выводом нулевой точки.
Количество выводных концов: 4 — от обмотки статора; 2 — от терморезисторов; 2 — от тормоза; 1 — от заземления.
Таблица 23.20. Габаритные, установочно-присоединительные размеры, мм, двигателей
ДВУ165 и ДВУ215
|
Тип двигателя |
h |
ho |
'зз |
/И |
dx |
d22 |
^25 |
h4 |
*зо |
*зз |
||
|
ДВУ1658 |
473 |
12 |
130 |
60 |
31 |
142 |
8 |
40 |
||||
|
ДВУ1658Е |
||||||||||||
|
ДВУГ65М |
60 |
3,5 |
525 |
70 |
28 |
|||||||
|
ДВУ165МЕ |
||||||||||||
|
ДВУ165Ь |
577 |
|||||||||||
|
ДВУ165 LE |
||||||||||||
|
ДВУ1258 |
588 |
|||||||||||
|
ДВУ1258Е |
||||||||||||
|
ДВУ125М |
80 |
4 |
660 |
111 |
32 |
-15 |
180 |
75 |
35 |
190 |
10 |
|
|
ДВУ125МЕ |
||||||||||||
|
ДВУ125Ь |
732 |
|||||||||||
|
ДВУ1251ЬЕ |
Примечание. Буква Е в обозначении типа указывает на наличие встроенного тормоза.
Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей даны в табл. 23.20.
Средний уровень звука двигателей при работе на естественной механической характеристике в режиме холостого хода при частоте вращения 0,5птах не должен превышать 60 дБ (по шкале А).
Уровни вибрации двигателей при работе на естественной механической характеристике в режиме холостого хода с частотой вращения 0,5птах должны соответствовать классу 1,12 по ГОСТ 6921-83.
Двигатели должны иметь токоввод, который осуществляется через один силовой и один слаботочный соединители типа 2РТГ и отдельный токоввод и выключатель
Показатели надежности
Средний срок службы двигателей (расчетный) без учета тормозов и выключателей при наработке 40000 ч, лет, не менее .... 15
Среднее время восстановления работоспособного состояния двигателей, ч:
по обмотке статора .... 30 по намагничиванию ротора . . 8 по замене подшипников . . 8
Вероятность безотказной работы двигателей без учета тормозов и выключателей за 10000 ч, не менее..........0,9
Наработка на отказ (без учета тормозов и выключателей), ч, не менее..........15 000
 |
|
|
|