Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мощность шагового сервопривода

Мощность шагового сервопривода. Подбор

Как выбрать мощность шагового сервопривода

Профессиональные советы по подбору оптимальной мощности шагового сервопривода.

Сервошаговые приводы — относительно недавняя разработка в области ЧПУ-станкостроения. Они отличаются от обычных шаговых приводов наличием обратной связи по положению ротора — на вал двигателя установлен оптический энкодер, передающий блоку управления данные о положении ротора. Эти данные затем используются для корректировки магнитного поля статора — при наличии точных координат ротора управление полем происходит значительно эффективней, появляется возможность устранить такие негативные явления как резонанс двигателя, увеличить крутящий момент, а главное — устранить наибольший недостаток шаговых двигателей — пропуск шагов при резком изменении нагрузки на ротор. Даже если шаг будет по той или иной причине пропущен двигателем, драйвер, опираясь на данные энкодера, сможет наверстать упущенное, как только представится такая возможность, в крайнем случае — обработка будет остановлена с ошибкой. Данные ценные свойства делают шаговые сервоприводы весьма удобными для применений в промышленной автоматизации, в том числе — для замены весьма громоздких и энергонеэффективных асинхронных двигателей.

Как подобрать мощность шагового сервопривода для замены асинхронного двигателя?

Если Вы воспользовались советом из соответствующей статьи, и в своем оборудовании решили заменить асинхронный двигатель сервошаговым приводом, Вам нужно будет подобрать привод соответствующей мощности. Но шаговые приводы не характеризуются таким параметром как номинальная мощность: мощность шагового двигателя не постоянна, она достаточно велика в момент удержания, несколько возрастает со скоростью до определенного момента («точки прорыва»), после чего начинает постепенно снижаться с увеличением ферромагнитных потерь. Крутящий момент с увеличением скорости резко падает, причем график падения условно-приближенно можно считать линейным.

Для подбора привода придется воспользоваться эмпирическими приближениями.

Чтобы выбрать походящий по мощности привод на шаговых двигателях, начните с определения момента, который должен выдавать мотор и нужной скорости вращения. Допустим, от привода требуется момент Md = 10 Нм на скорости 200 об/мин. Для расчета мощности двигателя P используем приближенную формулу:

P = Md × n × 0.1 = 200 Вт

Это приближение позволяет на практике оценивать мощность двигателя прямо с графика скорость-моментной характеристики мотора. Как правило же, мощность и скорость вращения используемого в настоящий момент асинхронного двигателя известна, и можно проделать обратную операцию — получить момент из обратной формулы:

Md = P / (n × ˜0.1) или, иначе, Md = P × z/6.28 × f

где z — число полных шагов на оборот, f — частота шагов в Гц, а затем по моменту и скорости вращения подобрать двигатель, опираясь на документацию и кривую момента.

Электродвигатель

Share via
Share via
  • LinkedIn
  • Facebook
  • Twitter
  • Messenger
  • WhatsApp
  • Mail

Чтобы преобразовать воздух в сжатый воздух, нужна энергия. Эта энергия поступает в виде электричества, генерируемого электродвигателем. Наиболее распространенным электродвигателем является трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Этот тип двигателя используется во всех видах промышленности. Он является бесшумным и надежным, благодаря чему входит в состав большинства систем, включая компрессоры.

Какие основные компоненты у электродвигателя?

Частота вращения

Эффективность

Класс изоляции

Материал изоляции в обмотке двигателя разделен на классы изоляции в соответствии с IEC 60085, стандартом, опубликованным Международной электротехнической комиссией. Каждый класс обозначается буквой, соответствующей температуре, которая является верхним пределом для области применения изоляции. Если верхний предел превышен на 10 °C в течение продолжительного периода времени, то срок службы изоляции сокращается примерно наполовину.

Максимальная температура обмотки, °С

Температура окружающей среды, °C

Повышение температуры, °C

Запас по тепловыделению, °C

Классы защиты

Классы защиты, согласно IEC 60034-5, определяют, насколько двигатель защищен от контакта и воды. Они указаны в виде букв IP и двух цифр. Первая цифра обозначает защиту от контакта и проникновения твердого предмета. Вторая цифра указывает на защиту от воды.

Например, IP23 означает: (2) защиту от твердых объектов размером более 12 мм, (3) защиту от прямых струй воды под углом до 60° от вертикали. IP 54: (5) защита от пыли, (4) защита от воды, распыленной со всех сторон. IP 55: (5) защита от пыли, (5) защита от струй воды низкого давления со всех сторон.

Читать еще:  Гул от двигателя при низких оборотах

Методы охлаждения

Методы охлаждения в соответствии с IEC 60034-6 определяют порядок охлаждения двигателя. Они обозначаются буквой IC, за которой следует серия цифр, представляющих тип охлаждения (невентилируемый, самовентилируемый, принудительное охлаждение) и режим охлаждения (внутреннее охлаждение, поверхностное охлаждение, охлаждение по замкнутой схеме, жидкостное охлаждение и т. д.).

Способ установки

Способ установки в соответствии с IEC 60034-7 определяет порядок установки двигателя. Он обозначается буквами IM и четырьмя цифрами. Например, IM 1001 означает: два подшипника, вал со свободными концами и корпус статора с ножками. IM 3001: два подшипника, вал со свободным концом, корпус статора без ножек и большой фланец с простыми фиксирующими отверстиями.

Что такое соединения по схеме звезды и треугольника?

Трехфазный электродвигатель может быть подключен двумя способами: звездой (Y) или треугольником (Δ). Фазы обмотки в трехфазном двигателе обозначены U, V и W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). Стандарты в Соединенных Штатах используют обозначения T1, T2, T3, T4, T5, T6. В случае соединения звездой (Y) «концы» фаз обмотки двигателя соединяются вместе, образуя нулевую точку в виде звезды (Y).

Фазное напряжение (фазное напряжение = напряжение сети/√3, например 400 В = 690/√3) будет приложено к обмоткам. Ток Ih в направлении нулевой точки становится фазным током, и, соответственно, через обмотки будет протекать фазный ток If = Ih. В случае схемы треугольника (Δ) выполняется соединение начала и конца разных фаз, которые образуют треугольник (Δ). В результате, на обмотках появляется напряжение сети. Ток Ih в двигателе является током сети, и он будет разделен между обмотками, чтобы обеспечить протекание через них фазового тока, Ih/√3 = If.

Один и тот же двигатель может быть включен на 690 В по схеме звезды или на 400 В по схеме треугольника. В обоих случаях напряжение на обмотках будет составлять 400 В. Ток в двигателе будет ниже при соединении со звездой на 690 В, чем при соединении треугольником на 400 В. Соотношение между уровнями тока равно √3. Например, на табличке двигателя может быть указано 690/400 В. Это означает, что соединение звездой предназначено для более высокого напряжения, а соединение треугольником – для более низкого. Более низкое значение тока, которое также может быть указано на пластине, соответствует соединению по схеме звезды, а более высокое – соединению по схеме треугольника.

2.1.4 Вращающий момент асинхронного двигателя

Согласно схеме замещения (рисунок 2.3) уравнение электромагнитной мощности имеет вид

.

Приведенное значение тока роторной обмотки

(2-17)

, (2-18)

где m – число фаз статора; .

При анализе электромагнитных процессов в машинах общего применения очень часто полагают с11, что существенно облегчает расчеты и мало сказывается на точности полученных результатов. Г – образную схему замещения при с11 называют упрощенной. Для данной схемы электромагнитный момент

(2-19)

В соответствии с этим выражением зависимость M=f(s), называемая механической характеристикой, имеет вид рисунка 2.4.

На рисунке максимальный (критический) момент, развиваемый при критическом скольжении sКр, при некоторых допущениях равен:

, (2-20)

. (2-21)

При пуске, когда s= +1, двигатель развивает пусковой момент MП. В номинальном режиме при sн двигатель имеет номинальный момент Мн.

Для расчета механической характеристики можно использовать упрощенную формулу Клосса

, (2-22)

где s – скольжение, при котором определяется момент М.

Рисунок 2.4 Зависимость M=f(s) для асинхронного двигателя

Формула Клосса вместе с выражением для определения частоты вращения ротора n=n1(1-s) позволяет получить механическую характеристику в виде зависимости n = f(M) (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 Механическая характеристика асинхронного двигателя

Более точные кривые M = f(s) и n = f(M) можно получить, если воспользоваться уточненной формулой Клосса:

, (2-23)

где ; c1=1+x1/xm; . (2-24)

В расчете можно принять a=2 [5].

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют зависимости потребляемой мощности Р1, первичного тока I1, коэффициента мощности cos1, момента на валу М2, скольжения s и КПД  от полезной мощности Р2 при работе с номинальными напряжением и частотой.

Читать еще:  Волга 31105 крайслеровский двигатель технические характеристики

Вид отмеченных характеристик представлен на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 Рабочие характеристики асинхронного

2.2 Задания на выполнение курсовой и контрольной работ по разделу «Асинхронные двигатели»

2.2.1 Задача 2 курсовой работы для студентов зт – IV «Расчет характеристик асинхронного двигателя»

Для трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором необходимо:

а) рассчитать и построить рабочие характеристики, т.е. зависимости частоты вращения n, вращающего момента М2, КПД , тока статора I1, потребляемой мощности P1 и коэффициента мощности cos1 в функции полезной мощности Р2;

б) определить величину критического скольжения sKР, максимального Мmax и пускового Мп моментов и их относительные значения Мm  и Мп  ;

в) рассчитать и построить зависимость электромагнитного момента от скольжения M = f(s) при изменении скольжения от нуля до единицы;

г) рассчитать и построить механическую характеристику двигателя n = f(M).

Числовые значения исходных величин берутся студентом из таблицы

2.1 согласно двум последним цифрам учебного шифра.

При этом обмотка статора двигателя соединена звездой, частота сети f1 равна 50 Гц. Параметры двигателя в таблице 2.1 приведены в относительных единицах (о.е.); для определения размерных величин сопротивлений нужно воспользоваться соотношениями:

r = r * zб ; x = x * zб; z = z * zб,

где r  , x  , z  — сопротивления в относительных единицах;

zб — базисное сопротивление, равное zб =

Для расчета механической характеристики целесообразно использовать уточненную формулу Клосса (2-23).

Вращающий момент асинхронного двигателя. Вывод формулы. Номинальный, критический и пусковой моменты

Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т. е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент Мном, соответствующий номинальному режиму, называется. номинальным моментом. Соответствующее ему номинальное скольжение составляет для асинхронных двигателей средней мощности sH0M = 0,02. 0,06, т.е. номинальная скорость nиом находится в пределах

Отношение максимального момента к номинальному км = = Mmах/Mном называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Обычно кт = 1,8.. .2,5.

При пуске в ход, т. е. при трогании с места и при разгоне, асинхронный двигатель находится в условиях, существенно отличающихся от условий нормальной работы. Момент, развиваемый двигателем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разгоняться. Таким образом, с точки зрения пуска двигателя важную роль играет его пусковой момент.

Отношение пускового момента Мп развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т. е. при n = 0, к номинальному моменту kп= Мпном называется кратностью пускового момента.

Максимальный момент Мтах называется критическим моментом асинхронной машины. Работа машины с моментом, превышающим номинальный, возможна лишь кратковременно, в противном случае срок службы машины сокращается из-за ее перегрева.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного потока с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном направлении. Найдем значение момента, создаваемого этими силами на валу машины.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, ровна:

где Мэм — электромагнитный момент действующий на ротор.

В соответствии со схемой замещения одной фазы машины:

Из этих выражений найдем:

Учитывая действующий ток ротора, ЭДС, индуктивное сопротивление получим:

Введем постоянную и пренебрегая моментом трения, представим выражение момента на валу в виде:

Если магнитный поток Ф выражен в веберах, ток I2— в амперах, то вращающий момент получится в ньютон-метрах (Нм).

Вращающий момент машины зависит от изменяющихся при нагрузке ф, I2и , но его можно представить в виде функции однойпеременной. В качестве такой переменной для асинхронного двигателя наиболее удобно выбрать скольжениеs.

Согласно ранее изученным формулам:

Тогда

Полагая, что частота сети неизменна введем

Получим следующее выражение для вращающего момента:

42. Энергетическая диаграмма АД.В электрической машине часть энергии теряется в виде тепла в различных частях — потери в обмотках, в стали, механические потери.

На диаграмме: Р1 — мощность, подводимая из сети. Основная часть её за вычетом потерь в статоре, передаётся электромагнитным путём на ротор через зазор; Рэм называется электромагнитной мощностью.

Читать еще:  Что такое перегрев двигателя на авто

Потери в статоре складываются из потерь в обмотке и в стали:

Рис. 42. Энергетическая диаграмма АД.

рс1 и рс2. рс1 теряется на вихревые токи и перемагничивание сердечника. Потери в стали имеются и в сердечнике ротора, но они невелики и их можно не учитывать, т.к. n во много раз больше скорости магнитного потока относительно ротора n — n, если n соответствует устойчивой части естественной механической характеристики.

Механическая мощность, развиваемая на валу ротора, меньше Рэм на значение роб2потерь в обмотке ротораРмх = Рэм — роб2 Мощность на валу Р2 = Рмх — рмх , где рмх — мощность механических потерь, равная сумме потерь на трение в подшипниках, на трение о воздух и трение щеток о кольца.

Электромагнитная и механическая Р равныРэм = ωМ, Рмх = ωМ, где ω и ω — скорости синхронная и ротора, М — момент, развиваемый двигателей, т.е. момент, с которым вращающееся поле действует на ротор.

Добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных узлах и другими причинами. При полной нагрузке потери Рд принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

Т.к. общие потери зависят от нагрузки, то и КПД является функцией нагрузки. Машина конструируется так, чтобы максимум ее коэффициента полезного действия h имел место при нагрузке, несколько меньше номинальной. Для большинства двигателей к.п.д. равен 80-90%, а для мощных двигателей 90-96%.

43. Устройство синхронного двигателя. Схема замещения, уравнения энергетического состояния фазы обмотки статора, векторная диаграмма синхронного дв.Основными частями статора являются неподвижный пакет маг­нитопровода и трехфазная обмотка. Пакет магнитопрово­да изготовлен в виде полого цилиндра, набранного, так же как и магнитопровод трансформатора, из тонких листов электротехнической стали. Листы имеют форму колец с пазами, симметрично расположенными вдоль внутренней окружности. В пазы пакета статора уложены стороны многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки. Пакет статора с обмоткой запрессован в алюминие­вый или чугунный корпус-оболочку, неподвижно закрепляемый при установке машины на фундаментной плите. С корпусом прочно соеди­нены два боковых литых щита со сквозными центральными отверстия­ми для подшипников, в которых вращается вал ротора.

Начала и концы фаз обмотки статора присоединены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе. Боль­шинство машин имеет коробку выводов с шестью зажимами, что по­зволяет соединять фазы обмотки треугольником или звездой.

Применяются два типа роторов синхронных машин — неявнопо-люсный, или с неявно выраженными полюсами, и ротор явнополюс-ный, или с явно выраженными полюсами. В первом случае сердечник ротора представляет массивное цилиндрическое тело из стали (бочка ротора), вдоль его поверхности выфрезерованы пазы, в которых заклады­вается обмотка возбуждения. Пазы и обмотка возбуждения размещают­ся так, чтобы получить по возможности синусоидальное распределение индукции в зазоре между сердечниками ротора и статора. Общий вид неявнополюсного ро­тора показан на рис.

Явнополюсный ротор состоит из мас­сивного стального колеса, посаженного на вал. К его ободу по внешней поверхности крепятся стальные сердечники полюсов. Последние, а иногда и обод выполняются из листовой стали. Для малых машин и при не слишком большом числе полюсов вместо колеса на вал насаживается стальная втулка, к которой крепятся полюса. Обмотка возбуждения в виде катушек разме­щается на сердечниках полюсов. Такая конструкция ротора позво­ляет разместить на нем большое число полюсов, что необходимо для машин с небольшой скоростью вращения.

44. Регулирование реактивной мощности синхронного двигателя осуществляется изменением тока возбуждения Iв

1) Номинальный режим Iв= Iв ном. cosφ=1.

2) Iв Iв ном cos φ

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.011 с) .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector