
- •Введение
- •Этапы выполнения курсовых проектов
- •Варианты заданий на курсовой проект представлен в табл. 1.1
- •Обзор программных средств моделирования систем
- •Общее описание станков
- •3.1. Типы металлорежущих станков
- •3.2. Привод главного движения
- •3.3. Привод подачи
- •4. Разработка привода главного движения
- •4.1. Естественные характеристики двигателя независимого возбуждения
- •4.2. Расчет переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм электропривода
- •4.2.1. Переходный процесс в механической части электропривода с идеально жесткими связями
- •4.2.2. Угол поворота вала двигателя и время работы в установившемся режиме
- •4.2.3. Среднеквадратичное значение тока (момента)
- •4.3. Расчет энергетических показателей электропривода
- •4.4. Проверка электропривода на заданную производительность по нагреву и перегрузочной способности двигателя и преобразователя
- •4.5. Расчет погрешности
- •5. РАзработка привода подачи
- •5.1. Построение электроприводов подач станков с чпу
- •5.2. Моделирование металлорежущего станка
- •5.3. Описание модели
- •5.4. Расчет параметров настройки
- •5.5. Настройка системы
- •5.6. Полученные результаты
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Двигатели серии 4а высокоточные
- •Двигатели серии аи основного исполнения
- •Широкорегулируемые электродвигатели типа 4пф
- •Двигатели постоянного тока серии 2п
- •Вентильные двигатели для приводов подач
- •Вентильные двигатели серии 2дву с возбуждением от редкоземельных магнитов
- •Оглавление
Двигатели постоянного тока серии 2п
Серия 2П машин постоянного тока охватывает высоты осей вращения от 90 до 315 мм и диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт. Машины этой серии предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах. Машины с высотами оси вращения 90–200 мм соответствуют ТУ 16-514.211-75, машины с высотами оси вращения 225–315 мм – ТУ 16-514.230-77.
Электрические машины серии 2П заменяют машины серии П, а также специализированные машины серий ПС(Т), ПБС(Т), ПР.
По сравнению с предшествующими сериями у машин серии 2П повышена перегрузочная способность, расширен диапазон регулирования частоты вращения, улучшены динамические свойства, уменьшены шум и вибрации, повышена мощность на единицу массы, увеличены надежность и ресурс работы.
Условия эксплуатации машин серии 2П: высота над уровнем моря – до 1000 м, температура окружающего воздуха от 5 до 40 °С, относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 25 °С и при более низких температурах без конденсации влаги. Окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Воздействие механических факторов внешней среды – по группе M1 ГОСТ 17516-72.
В табл. Г.1 представлена структура условного обозначения машин постоянного тока серии 2П.
Таблица Г.1
Структура условного обозначения ДПТ серии 2П
2П |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
В табл. Г.1 используются обозначения: 1 – название серии: вторая серия машин постоянного тока; 2 – исполнение по способу защиты и вентиляции: Н – защищенное с самовентиляцией, Ф – защищенное с независимой вентиляцией от постоянного вентилятора, Б – закрытое с естественным охлаждением, О – закрытое с внешним охлаждением от постоянного вентилятора; 3 – высота оси вращения, мм; 4 – условное обозначение длины сердечника якоря: М – средняя, L – большая; 5 – буква Г при наличии встроенного тахогенератора (в обозначении ДПТ без тахогенератора опускается); 6 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.
Двигатели выполняются с полным числом добавочных полюсов; ДПТ с высотами оси вращения 90 и 100 мм – двухполюсные, 112 мм – четырехполюсные.
В табл. Г.2 представлены вид защиты от воздействия окружающей среды и способы охлаждения ДПТ серии 2П.
Двигатели со степенью защиты IP22 имеют центробежный реверсивный вентилятор, насаженный на вал якоря со стороны, противоположной коллектору.
Таблица Г.2
Типоразмер двигателя |
Степень защиты от окружающей среды |
Способ охлаждения |
2ПФ (2ПФГ) (h = 132–315 мм) |
IP22 |
ICO7 |
2ПБ (2ПБГ) (h = 90–200 мм) |
IP44 |
ICO040 |
Двигатели со степенью защиты IP44 имеют внешний центробежный вентилятор, который насажен на конец вала, противоположный приводу, и закрыт штампованным или сварным кожухом из листовой стали толщиной 1–2 мм (в зависимости от высоты оси вращения). Внутри таких ДПТ на валу, со стороны, противоположной коллектору, размещается вентилятор-мешалка.
Соединение с приводом двигателей серии 2П производится эластичной, зубчатой или клиноременной передачей. Все ДПТ изготовляются с рабочим концом вала со стороны, противоположной коллектору. Защищенные и закрытые ДПТ горизонтального исполнения без тахогенератора могут быть выполнены по согласованию с заводом-изготовителем с двумя рабочими концами вала.
Двигатели изготовляются с независимым возбуждением. Напряжение возбуждения 110 или 220 В независимо от номинального напряжения якоря. По требованию заказчика ДПТ могут изготовляться со смешанным возбуждением.
Двигатели типа 2П...Г выполняются с тахогенератором типа ТС1. Тахогенераторы имеют закрытое встроенное исполнение (якорь генератора жестко закреплен на валу якоря ДПТ). Возбуждение тахогенератора – от постоянных магнитов. Крутизна напряжения тахогенератора 0,033 В/мин–1, нагрузочное сопротивление – не менее 2 кОм. Режим работы ДПТ – продолжительный S1. По согласованию с предприятием-изготовителем ДПТ могут использоваться для работы в режимах S2–S8.
Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке возбуждения: для ДПТ типов 2ПФ, 2ПБ – 2Iном в течение 60 с; для типов 2ПФ – 3Iном в течение 10 с; для типа 2ПБ – 4Iном в течение 10 с.
Направление вращения ДПТ параллельного и смешанного возбуждения - правое или левое; ДПТ независимого возбуждения - реверсивные.
Частота вращения регулируется изменением напряжения на якоре (в сторону уменьшения) и ослаблением потока возбуждения (в сторону повышения).
В табл. Г.3 представлены технические данные двигателей серии 2П.
Таблица Г.3 |
|||||||||||
Технические данные двигателей серии 2П с высотами оси вращения 90–200 мм |
|||||||||||
Типо-размер |
Мощ-ность, кВт |
Напряжение, В |
Частота вращения, мин–1 |
КПД, % |
Сопротивление обмотки при 15°С, Ом |
Индуктивность цепи якоря, мГн |
Масса, кг |
Момент инерции, кг·м2 |
|||
номинальная |
максимальная |
якоря |
добавочных полюсов |
возбуждения |
|||||||
2ПБ132М, 2ПБ132МГ |
3,7 |
110 220 440 |
2200 2360 2120 |
4000 4000 4000 |
79,5 81 80,5 |
0,104 0,346 1,38 |
0,059 0,224 1 |
202 54,5 |
2,4 7,9 32 |
95 100 |
0,038 |
4,5 |
110 220 440 |
3150 3150 3150 |
4000 4000 4000 |
81 81,5 82 |
0,046 0,185 0,74 |
0,029 0,148 0,486 |
202 54,5 |
1 4,2 16,7 |
|||
2ПБ132L, 2ПБ132LГ |
3,2 |
110 220 440 |
1600 1600 1600 |
4000 4000 3750 |
82 82,5 82,5 |
0,12 0,518 2,02 |
0,089 0,323 1,67 |
216 50 |
2,9 11,6 46 |
105 110 |
0,048 |
4,5 |
110 220 440 |
2360 2200 2360 |
4000 4000 4000 |
84 84 85 |
0,055 0,269 0,88 |
0,039 0,22 0,64 |
189 43 |
1,3 6,5 21 |
|||
5,3 |
220 440 |
3000 3150 |
4000 4000 |
85,5 85,5 |
0,167 0,562 |
0,124 0,407 |
216 50 |
4 13,6 |
|||
2ПФ132L, 2ПФ132LГ |
4,2 |
110 220 440 |
950 1000 1000 |
4000 3000 2500 |
72 73 73 |
0,167 0,67 2,8 |
0,124 0,445 1,96 |
76 20,6 |
14 55 |
108 |
0,048 |
5,5 |
110 220 440 |
1500 1600 1600 |
4200 4200 3750 |
79 80,5 80,5 |
0,08 0,269 1,08 |
0,066 0,22 0,915 |
76 20,6 |
23 |
|||
7,5 |
110 220 440 |
2200 2120 2200 |
4000 4000 4000 |
83 83,5 86 |
0,055 0,167 0,67 |
0,039 0,124 0,445 |
167/43 76/20,6 |
1,1 3,5 13,8 |
|||
11 |
220 440 |
3000 3150 |
4000 4000 |
85,5 86,5 |
0,08 0,322 |
0,066 0,27 |
76 20,6 |
1,8 7,1 |
Продолжение таблицы Г.3 |
|||||||||||
Типоразмер |
Мощность, кВт |
Напря жение, В |
Частота вращения, мин–1 |
КПД, % |
Сопротивление обмотки при 15°С, Ом |
Индуктивность цепи якоря, мГн |
Масса, кг |
Момент инерции, кг·м2 |
|||
номинальная |
максимальная |
якоря |
добавочных полюсов |
возбуждения |
|||||||
2ПФ132М, 2ПФ132МГ |
3 |
110 220 440 |
1060 1060 1060 |
4000 3000 2500 |
73,5 74 73 |
0,226 0,906 4,06 |
0,166 0,692 2,97 |
134 35 |
4,6 18,5 74 |
98 |
0,038 |
4 |
110 220 440 |
1500 1500 1500 |
4200 4200 3750 |
77,5 80,5 82,5 |
0,14 0,472 1,88 |
0,094 0,308 1,39 |
111 25,6 |
2,8 9,7 38,6 |
|||
6 |
110 220 440 |
2200 2360 2360 |
4000 4000 4000 |
83 83,5 85 |
0,067 0,226 0,906 |
0,049 0,166 0,692 |
175/46 111/25,6 |
1,4 1,6 18,5 |
|||
7,5 |
220 440 |
3000 3000 |
4000 4000 |
85 85 |
0,14 0,546 |
0,094 0,336 |
111 25,6 |
2,85 11 |
|||
2ПБ160М, 2ПБ160МГ |
4,2 |
110 220 440 |
1500 1500 1600 |
4000 4000 3750 |
83,5 84,5 85,5 |
0,081 0,326 0,99 |
0,056 0,208 0,72 |
177/46,4 201/53,1 |
2,6 10 31 |
146 152 |
0,083 |
6 |
220 440 |
2120 2200 |
4000 4000 |
86,5 87 |
0,145 0,59 |
0,101 0,43 |
177 46,5 |
4,5 18 |
|||
7,1 |
220 440 |
3000 3000 |
4000 4000 |
85,5 86,5 |
0,081 0,326 |
0,056 0,208 |
201 53,1 |
2,6 10,2 |
|||
2ПБ160L, 2ПБ160LГ |
3,2 |
110 220 440 |
1060 1060 1060 |
4000 3000 2500 |
82 82,5 83 |
0,096 0,385 1,54 |
0,073 0,364 1,36 |
181 49,4 |
3,6 14 57 |
164 170 |
0,1 |
5,3 |
220 440 |
1500 1500 |
4000 3750 |
85,5 86,5 |
0,216 0,816 |
0,175 0,6 |
181 49,4 |
8 29 |
|||
7,5 |
220 440 |
2240 2240 |
4000 4000 |
88 88 |
0,096 0,385 |
0,073 0,364 |
181 49,4 |
3,6 14 |
|||
8,1 |
220 440 |
3350 3000 |
4000 4000 |
86,5 88 |
0,044 0,216 |
0,031 0,175 |
181 49,4 |
1,6 8 |
Продолжение таблицы Г.3 |
|||||||||||
Типоразмер |
Мощность, кВт |
Напряжение, В |
Частота вращения, мин–1 |
КПД, % |
Сопротивление обмотки при 15°С, Ом |
Индуктивность цепи якоря, мГн |
Масса, кг |
Момент инерции, кг·м2 |
|||
номинальная |
максимальная |
якоря |
добавочных полюсов |
возбуждения |
|||||||
2ПФ160М, 2ПФ160МГ |
4,2 |
110 220 440 |
800 750 750 |
3750 2500 1850 |
74,5 73 73 |
0,11 0,516 2,06 |
0,078 0,407 1,785 |
53,1 12,6 |
3,1 14 56 |
153 |
0,083 |
6 |
110 220 440 |
1000 1000 1000 |
4000 3000 2500 |
78 79 79 |
0,081 0,326 1,304 |
0,056 0,208 1,05 |
82 21,9 |
2,2 9 46 |
|||
7,5 |
220 440 |
1500 1600 |
4200 3750 |
83 83,5 |
0,145 0,516 |
0,101 0,407 |
53,1 12,6 |
4 14 |
|||
13 |
220 440 |
2240 2240 |
4000 4000 |
87 87 |
0,081 0,278 |
0,056 0,175 |
82/21,9 53,1/12,6 |
2,2 7,5 |
|||
2ПФ160L, 2ПФ160LГ |
5,6 |
110 220 440 |
750 800 800 |
3750 2500 1850 |
76 77,5 76,5 |
0,096 0,328 1,31 |
0,073 0,227 1,45 |
49,4 13,4 |
3,1 10,5 42 |
171 |
0,1 |
8 |
220 440 |
1000 1060 |
3000 2500 |
80 81 |
0,216 0,816 |
0,175 0,6 |
49,4 13,4 |
7 25 |
|||
11 |
110 220 440 |
1500 1500 1500 |
4200 4200 3750 |
84 84,5 84,5 |
0,024 0,096 0,385 |
0,017 0,073 0,364 |
49,4 13,4 |
0,78 3,1 12,5 |
|||
2ПБ180М, 2ПБ180МГ |
3,4 |
110 220 440 |
800 800 800 |
3000 2500 1850 |
80,5 81 81,5 |
0,121 0,486 1,95 |
0,071 0,296 1,17 |
150 40,9 |
4,2 17 68 |
221 227 |
0,2 |
4,5 |
110 220 440 |
1000 1000 950 |
3500 3000 2500 |
82,5 83,5 84 |
0,084 0,338 1,5 |
0,056 0,221 0,825 |
177 49,2 |
3,1 12,5 54 |
|||
7,1 |
110 220 440 |
1500 1500 1500 |
3500 3500 3500 |
86 86,5 86 |
0,038 0,15 0,688 |
0,025 0,092 0,482 |
177 49,2 |
1,4 5,5 25 |
Продолжение таблицы Г.3 |
|||||||||||
Типоразмер |
Мощность, кВт |
Напряжение, В |
Частота вращения, мин–1 |
КПД, % |
Сопротивление обмотки при 15°С, Ом |
Индуктивность цепи якоря, мГн |
Масса, кг |
Момент инерции, кг·м2 |
|||
номинальная |
максимальная |
якоря |
добавочных полюсов |
возбуждения |
|||||||
2ПБ180М, 2ПБ180МГ |
9,5 |
110 220 440 |
2120 2200 2200 |
3500 3500 3500 |
87 88 88,5 |
0,022 0,084 0,338 |
0,015 0,056 0,221 |
197 49,2 |
0,78 3,1 12 |
221 227 |
0,2 |
12 |
220 440 |
3350 3000 |
3500 3500 |
87,5 88,5 |
0,038 0,181 |
0,025 0,122 |
197 49,2 |
1,4 7 |
|||
2ПБ180L, 2ПБ180LГ |
4,2 |
110 220 440 |
750 750 750 |
3000 2500 1850 |
81 81,5 82 |
0,094 0,378 1,69 |
0,067 0,263 0,981 |
131 34,7 |
3,7 15 64 |
242 248 |
0,23 |
5,6 |
110 220 440 |
1000 1000 1000 |
3500 3000 2500 |
83,5 84 84,5 |
0,065 0,26 0,99 |
0,044 0,183 0,644 |
152/40,2 131/34 |
2,6 10,2 37 |
|||
8,5 |
110 220 440 |
1600 1600 1500 |
3500 3500 3500 |
86,5 87,5 87,5 |
0,025 0,094 0,44 |
0,018 0,067 0,326 |
131 34,7 |
0,92 3,7 17 |
|||
11 |
220 440 |
2200 2200 |
3500 3500 |
89 89,5 |
0,065 0,26 |
0,044 0,183 |
174 40,2 |
2,6 10,2 |
|||
2ПФ180М, 2ПФ180МГ |
9 |
110 220 440 |
800 750 750 |
3300 2500 1850 |
77 76,5 77,5 |
0,058 0,286 1,15 |
0,037 0,206 0,72 |
41/11 49,2/12,8 |
1,9 22 37 |
236 |
0,2 |
12 |
110 220 440 |
1060 1060 1000 |
3500 3300 2500 |
81 82 81 |
0,038 0,15 0,688 |
0,025 0,092 0,482 |
49,2 12,8 |
1,2 4,9 22 |
|||
15 |
110 220 440 |
1500 1500 1500 |
3500 3500 3500 |
84 85,5 85,5 |
0,022 0,084 0,338 |
0,015 0,056 0,221 |
49,2 12,8 |
0,68 2,7 10,9 |
|||
|
Окончание таблицы Г.3 |
|||||||||||
Типоразмер |
Мощность, кВт |
Напряжение, В |
Частота вращения, мин–1 |
КПД, % |
Сопротивление обмотки при 15°С, Ом |
Индуктивность цепи якоря, мГн |
Масса, кг |
Момент инерции, кг·м2 |
|||
номинальная |
максимальная |
якоря |
добавочных полюсов |
возбуждения |
|||||||
2ПФ180L, 2ПФ180LГ |
10 |
110 220 440 |
750 750 750 |
3300 2500 1850 |
77,5 79 78 |
0,065 0,203 0,99 |
0,044 0,145 0,644 |
72/20 46,7/13 |
2,2 7,3 32 |
257 |
0,23 |
14 |
220 40 |
1000 1000 |
3300 2500 |
82 83 |
0,136 0,585 |
0,084 0,462 |
46/13 72/20 |
4,4 20 |
|||
2ПБ200L, 2ПБ200LГ |
6 |
110 220 440 |
800 800 800 |
3000 2500 1850 |
83,5 84,5 84,5 |
0,055 0,22 0,925 |
0,037 0,15 0,652 |
137 37,1 |
2,4 9,4 38 |
282 288 |
0,3 |
8 |
220 440 |
950 1060 |
3000 2500 |
87,5 87 |
0,125 0,565 |
0,08 0,393 |
137 37,1 |
5,3 25 |
|||
11 |
220 440 |
1500 1500 |
3500 3500 |
88,5 89 |
0,083 0,286 |
0,053 0,168 |
180/42 137/37 |
3,7 12 |
|||
15 |
220 440 |
2360 2360 |
3500 3500 |
89,5 90 |
0,031 0,125 |
0,02 0,08 |
137 37,1 |
1,3 5,3 |
|||
2ПФ200L, 2ПФ200LГ |
15 |
110 220 440 |
750 750 800 |
3300 2500 1850 |
82 82,5 83,5 |
0,031 0,125 0,5 |
0,02 0,08 0,264 |
42 10,6 |
1,2 4,6 18,6 |
346 |
0,3 |
Примечания: 1. Сопротивления обмотки возбуждения приведены в виде дроби: в числителе указаны значения при номинальном напряжении возбуждения 220 В, в знаменателе – при 110 В.
2. Индуктивность дана при номинальном токе возбуждения.
Приложение Д