Тема 1.1 Основи електропривода.

Тема 1.2. Механічні характеристики двигунів постійного струму [дпс].

1.Класифікація двигунів постійного струму.

2. Види двигунів ПС які використовуються в ЕП верстатів з ЧПУ та РТК.

3. Механічна характеристика, основні поняття.

1. Основні види двигунів постійного струму та їх класифікація.

Двигуни розрізняють по:

-Функціональному призначенню.

-Приводи головного руху .

-Приводи подач

-Системі збудження

- Електромагнітне збудження

- За допомогою постійних магнітів.

-Швидкодіянню

- Нормальне швидко діяння

- Підвищене швидко діяння.

По кількості обертів на валу.

Високо обертові

Низькооборотисті

По виду інертності

-Великим моментом інерції

-Малим моментом інерції.

Потипу конструкції.

-Традиційні (0з пазовим якорем) високомоментні.

-З гладким якорем

-Здосковим якорем.

- З полим якорем.

По способу захисту та охолодженню.

-Захищенні з само вентиляцією

-Захищенні з незалежною вентиляцією від постійного вентилятора

-Закриті з природнім охолодженням

-Закриті з зовнішнім обдувом.

Електродвигуни приводів головного руху виконують тільки з незалежними електромагнітним збудженням нормального швидко діяння Електромагнітне збудження дозволяють регулювати швидкість двигуна постійного струму без зміни потужності (регулювання з постійною потужністю). Двигуни головного руху мають традиційну пазову конструкцію якоря , номінальне швидко діяння і загальну систему збудження на статорі.

Двигуни електроприводів подач можуть бути як і з електромагнітним збудженням так і з збудженням від постійних магнітів. Основною перевагою двигунів з електромагнітним збудженням і пазовим якорем являється велика постійна часу .механічна міцність і висока надійність .Невисокий динамічний момент обумовлений обмеженням пускового струму по комутаційні спроможності двигуна а також розмагнічуючи властивостей потоку реакції якоря на потік головних полюсів. Якщо в механізм подачі який має редуктор використати високо обертовий двигун з великим моментом інерції то привід буде мати малу чутливість до зміни навантаження .

2. Види двигунів пс які використовуються в еп верстатів з чпу та ртк.

Високомоментні двигуни постійного струму із збудженням від постійних магнітів

Вони мають досить низьку номінальну частоту обертання, дозволяють одержувати великі крутні моменти при безпосередньому з'єднанні з тяговими пристроями виконавчих органів технологічного устаткування. Завдяки наявності збудження від постійних магнітів, ці двигуни витримують значні перевантаження, швидкодіючі. Відсутність обмотки збудження, яка нагрівається при роботі електродвигуна, забезпечує можливість збільшення сили струму якоря та крутного моменту без зростання габаритних розмірів двигуна.

Крокові електродвигуни

Є синхронними, змінного струму (імпульсними) двигунами, які перетворюють електричні керуючі сигнали від комутатора пристрою ЧПК у дискретні (крокові) провертання ротора. Промисловість виробляє силові та несилові крокові двигуни для приводів подач верстатів ЧПК та приводів ПР.

Одиничний кут повороту ротора при відпрацюванні одного імпульсу складає (1,5/360) -(1/240) частину оберту ротора. Ця особливість крокового двигуна дає можливість числом імпульсів задати кут повороту ротора , і через кінематичні зв'язки, величину пересування робочого органа. Несилові крокові двигуни мають досить малий крутний момент і тому використовуються у приводах технологічного устаткування разом з гідравлічними підсилювачами крутного моменту, які не тільки ускладнюють привод, але й вносять певні динамічні похибки.

Низькообертові двигуни постійного струму

Як відомо двигуни постійного струму по кількості обертань на валу класифікуються на високообертові і низькообертові двигуни.

Низькообертові двигуни вони встановлюються безпосередньо на гвинт. Ці двигуни мають суарний момент інерції менший ніж високообертові з редуктором. Тому при зміні навантаження сильніше впливає на зміну швидкості низькообертових двигунів. Крім того відсутність редуктора призводить до збільшення потрібного момента , в наслідок чого він має більші габаритиі масу.

Двигуни постійного струму з гладким якорем

На відміну від двигуна з зубчатим якорем двигун з безпазовим (гладким) якорем не має зубців на осерді якоря, а двошарова обмотка якоря розташована на гладкій поверхні осердя. Якір бандажується скляною стрічкою і заливається у вакуумі компаундом або пронизується лаком. Виконавчі двигуни з гладкою конструкцією якоря мають наступні переваги: магнітна індукція в повітряному проміжку двигуна у 2-3 рази більша, ніж при зубчатому якорі, в якому велике значення магнітної індукції неприпустиме через сильне магнітне насичення зубчатого шару якоря і різко зростаючих при цьому магнітних втрат; відкрите розташування провідників обмотки якоря на гладкому осерді і відсутність магнітних втрат в зубчатому шарі дозволяють істотно збільшити навантаження двигуна при заданих габаритних розмірах;великий немагнітний повітряний проміжок між осердями якоря і головних полюсів і відкрите розташування провідників обмотки якоря сприяють безіскристій роботі щітково-колекторного вузла і послаблюють дію реакції якоря, що підвищує надійність двигунів і стабілізацію їх характеристик.

Двигуни постійного струму з дисковим якорем

Уніполярна машина – це без колекторна машина постійного струму, в якій напрямок наведеної в якорі ЕРС залишається незмінним в процесі обертання якоря, що дозволяє отримувати постійний струм без комутації, а відповідно і без колектора.

Найпростіша дискова уніполярна машина складається з металевого диску , який виконує роль якоря – це і є двигун постійного струму з дисковим якорем. Диск закріплений на валу. верхня частина диска знаходиться між полюсами постійного магніту, на поверхню диска, в місці розміщення магніта, і на вал накладені щітки 4 і 2. якщо до цих щіток підвести напругу від джерела постійного струму, то струм через щітку 4, диск і вал буде проходити на щітку 2. Проходячи через диск, цей струм буде взаємодіяти з полем магніта і створить електромагнітний момент, який почне обертати дисковий якір, тобто машина буде працювати в двигуновому режимі. При обертанні диска напрямок струму в ньому буде залишатись незмінним, і від цього також незмінним буде напрямок обертання диска. Ця ж машина може працювати в генераторному режимі. Якщо шляхом привідного двигуна обертати дисковий якір, то в шарах при проходжені ними між полюсного простору буде наводитись ЕРС, напрямок якої незмінний.

Електродвигуни з дисковим друкованим чи штампованим якорем виготовляють багатополюсними з збудженням від постійних магнітів. Одна принципіальна відмінність цих двигунів – це відсутність обмотки якоря, тому ЕРС зазвичай невелика, але ці двигуни дають змогу отримувати значні струми. Двигуни з збудженням від постійних магнітів більш перспективні для станків з підвищеною точністю.

Двигуни постійного струму з полим якорем

Момент інерції полого якоря значно менше момента інерції звичайного якоря, що забезпечує добру швидкодію двигуна. Крім того, індуктивність обмотки якоря знижується, що також сприяє підвищенню швидкодії двигуна. Також зниження індуктивності обмотки покращує комутацію двигуна за рахунок зменшення реактивної ЕРС.Недолік розглянутого мало інерційного двигуна з полим якорем – наявність великого немагнітного проміжку між полюсами статора і нерухомим феромагнітним сердечником – внутрішнім статором. Цей проміжок складається з двох повітряних зазорів і товщини стакану якоря ( товщина шару обмотки якоря ).

Двигуни постійного струму з само вентиляцією.

В машинах зі штучним охолодженням використовують спеціальні прилади, зазвичай вентилятори, який створює в двигунах рух повітря, яке охолоджує нагріті частини двигуна. Значну групу таких двигунів складають двигуни з самовентиляцією, в яких вентилятор закріплений на валу двигуна, в процесі роботи він, обертаючись, створює аеродинамічний напір, який необхідний для проходу охолоджуючого повітря через двигун. Самовентиляція може бути зовнішньою і внутрішньою.

При зовнішній самовентиляції повітрям обдувається зовнішня поверхня корпусу статора (станина). Машина в цьому випадку має закрите виконання з ребристою поверхнею (для збільшення поверхні охолодження).

При внутрішній самовентиляції в корпусі і підшипникових щитах двигуна роблять спеціальні отвори ( жалюзі ), через які повітря з навколишнього простору потрапляє в середину двигуна, охолоджує її, а потім виштовхується з нього. На валу двигуна закріплений центробіжний вентилятор. Обертаючись разом з валом двигуна, він затягує через отвори в підшипниковому щиті повітря, створюючи в середині машини аеродинамічний напір, під дією якого повітря продувається через внутрішню порожнину двигуна. Повітря проходить через вентиляційні канали, зазор і між полюсний простір. При цьому він обдуває нагріті частини двигуна: сердечники статора і ротора (якоря), лобові частини обмоток, полюсні котушки. В результаті повітря отримує тепло від нагрітих частин і виходить через спеціальні отвори з іншого боку від вентилятора.

Двигуни з незалежною вентиляцією

В двигунах з регулюванням частоти вниз від номінальної при малих частотах обертання самовентиляція є малоефективною. Це призводить до сильного нагріву двигуна. Тому в таких двигунах краще використовувати незалежну вентиляцію, коли вентилятор має свій власний привод ( частота обертання якого не залежить від режиму роботи двигуна ). Незалежну вентиляцію використовують також для охолодження електричних двигунів, працюючи в вибухонебезпечному чи в хімічно активному середовищі. В цьому випадку вентилятор через трубопровід нагнітає повітря в двигун і по трубі виштовхує його назовні. Така система незалежної вентиляції називається розімкнутою. На відміну від замкнутої системи незалежної вентиляції, коли один і той самий об’єм газу циркулює в закритій системі, яка складається з двигуна, незалежного вентилятора, трубопровода і охолоджувача, в якому охолоджується нагрітий в машині газ

Таким чином на захищені електродвигуни з незалежною вентиляцією встановлюють додатковий вентилятор ( осьовий чи наїзник ), що збільшує габаритні розміри , ускладнює монтаж двигуна в механізм і потребує додаткового балансування. Ці двигуни встановлюються і механізмах головного руху, і достатньо віддалені від зони різання.

3) Найважливішою характеристикою двигуна є механічна n (M). Вона показує, як залежить частота обертання двигуна від розвиває моменту. Якщо до обмоток двигуна підведені номінальні напруги і відсутні додаткові резистори в його ланцюгах, то двигун має механічну характеристику, яка називається природною. На природної характеристиці знаходиться точка, що відповідає номінальним даними двигуна. На цих характеристиках двигун працює при пуску, гальмування, реверсі та регулювання частоти обертання.

Лекція