Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Справочник по эл.машинам том 2 > 23.3. Вентильные двигатели для приводов подач роботов и манипуляторов

23.3. Вентильные двигатели для приводов подач роботов и манипуляторов

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-

part13-15.jpg

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

part13-16.jpg

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

part13-17.jpg

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.

part13-18.jpg

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

part13-19.jpg

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