Лекция 9.Комплектные электроприводы постоянного тока
Общие требования к комплектным электроприводам 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 Миом 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 nmax в зависимости от Мном приведены в таблице 2.1.Там же приведены значения минимального среднего углового ускорения двигателя emin с дополнительной инерционной массой Jдоп при частоте вращения 0,5 nmax .
Таблица 2.1
| Мном ,Нм | nmax, об\мин | Jдоп ,кг\м2 | emin,рад\с2 |
| 0,35-7 | 2000-3000 | 1,5-60 | 5000-3000 |
| 10-100 | 1500-2000 | 30-1250 | 1800-1000 |
| 130-170 | 1000-2000 | 1400-1500 | 900-750 |
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
| Диапазон скорости | Максимальный момент электропривода с транзисторным преобразователем | Максимальный момент электропривода с тиристорным преобразователем |
| (1-0,5) nmax | (1 - 2,5)МНОМ | (1 - 3)МНОМ |
| (0,5-0,25)nmax | ЗМН0М | (3 - 4)МНОМ |
| (0,25-0)nmax | ЗМН0М | (4 - 6)МНОМ |
Значения допустимых погрешностей частоты вращения и коэффициента неравномерности для электроприводов подач при различных диапазонах регулирования приведены в таблице 2.3.Суммарная погрешность частоты вращения А-с-это сумма максимальных абсолютных значений погрешностей при изменении нагрузки от 0,15МНОМ до МНОМ, 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 к„ определяет в процентах максимальное отклонение мгновенного значения частоты вращения в пределах оборота от среднего.
Таблица 2.3
| Частота вращения в долях от nmax | Погрешность суммарная Dс, % | Коэффициент неравномерности kи ,% |
| 0,1 | ||
| 0,1 | 0,1 | |
| 0,01 | 0,2 | |
| 0,001 | 0,25 | |
| 0,0001 | 0,3 |
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 без люфтовым и иметь момент не менее 0,5 Мном двигателя.
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 Шлет.
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
| Тип компл. привода | Мощ- ность СП, кВА | Тип двига- теля | Мощ- ность, кВт | Част. вращ. макс, Об/мин | Диап. регул. скор. замкн. привода | Силов. схема СП в цепи якоря | Примечание |
| ЭПУ- щ | Колл. 4ПО ДПУ ПБВ | 4ПО 2,2-5,5 ДПУ 2,5-6 ПБВ 2,1-5,2 | Две тири- сторные | Высокомом. двигатели ПБВ могут иметь встр. датчик перем. и эл.м. тормоз | |||
| ЭТЗИ-2 | Колл. 4ПБ 2ПБ | 1,2-2,1 | 3000- | Две тири- сторные 3-фазные нулевые | Пол. проп. 18 Гц | ||
| ЭПБ2 с блоком регул. БС4 | 0,24- | Беек. ДВМ 2ДВУ 2ДВМ | 2ДВМ 0,046- 4,2 2ДВУ 0,07- | 2000- 2000- | Управл. транзи- сторный инвертор | Двигатели имеют.встр. датчики скор. и перемещ. Возможен маг.эл. тормоз | |
| ЭПБ2 с блоком регул. БР1 | 1,9- | Беск. ДВМ ДВУ 2ДВУ 2ДВМ | 2ДВМ 0,046- 4,2 ДВУ 1,03- 8,2 2ДВУ 1,1- | 2000- 1000- 2000- | Управл. транзи- сторный инвертор | Двигатели имеют.встр. датчики скор. и перемещ. Возможен маг.эл. тормоз |
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
| Тип компл. привода | Тип двигателя Мощн., кВт Напр.номин. на якоре, В. | Частота вращен. двигат. максим., об\мин | Диапазон регулир. скорости замк.привода | Способ измен. направл. вращения | Управл. комплект. тиристоров |
| ЭПУ- 1Е(обр. св.по ЭДС) ЭПУ- 1М(обр. св.по скор. | 4П,2П 5-220кВт 220В,440В | Нереверс. Реверсивное. | |||
| ЭПУ- 1Д,М | 417,2П 5-220кВт 220В,440В | Нереверс. Реверсивное. | Двухзонное регулирова- ние скорости. | ||
| ЭТРП-1 | 2П 1,6-ЗОкВт 220В, 440В | 2120- | До 3 об\мин | Реверс напряжения на обмотке возбуждения (магнитного поля) | Раздельное |
| ЭТРП-2 | 2П 1,6-ЗОкВт 220В, 440В | 2500- | До 3 об\мин | Реверс напряжения на обмотке возбуждения (магнитного поля) | Раздельное. Двухзонное регулиро- вание ско- рости. |
В приводах ЭПУ-1Д и ЭТРП-2 с целью расширения диапазона регулирования применяется двух ! зонное 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.
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 PC 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 УВ„ 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
| Тип компл. привода | Мощн. силов. преобр. СП.кВа | Тип двига- теля | Мощ- ность двиг., кВт | Частота вращен. номин., обЛмин | Диапаз. регулир. скор. замкн. привода | Силов. схема СП в цепи якоря | Примечание |
| ЭШИМ-1 | 2,4 7,2 | ДПУ ДПМ 2ПБВ | ДПУ 2,5-6 ДПМ 2,3-6 2ПБВ 2,1- 5,2 | Гзооо 2500- 500- | Тир. ШИП, нерев. | Высоко- моментные двигатели 2ПБВ могут иметь встр. датчик перем. и эл. маг.тормоз. Двигатели ДПУ могут иметь встр. датчик скорости. | |
| эшим-2 | 3,8 - | ДНУ дпм 2ПБВ | дпу 2,5-6 ДПМ 4,25- 12,3 2ПБВ 3,8- 7,6 | 1800- 500- | Тир. ШИ11, реверс. | Тоже | |
| эшир-1 | ДК1 III.H | ДК1 0,18- 0,54 2П 0,17- 1,5 ПБВ 0,7- 1,1 | 750- 500- | Тир. ШИП, реверс. | Высоко- моментные двигатели ДК1 могут иметь встр. датчики скор.,пере- мещ. и эл. маг.тормоз. 11олоса нроп. при- вода 120Гц |
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 ИВ. Порядок и относительная продолжительность включения ключей определяют направление и частоту вращения двигателя. Порядок включения силовых ключей (К1,К4) или (К2,КЗ),определяющий полярность напряжения на якоре, регулируется полярностью входного сигнала, а относительная продолжительность импульсов, определяющая среднее напряжение на якоре, регулируется уровнем сигнала.
Сигнал рассогласования между заданной с помощью напряжения U3 и фактической частотами вращения (измеренной тахогенератором ТГ) усиливается регулятором скорости PC 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.