Вентильные двигатели для приводов подач

Среди новых двигателей важное место занимают бесконтактные вентильные дви­гатели (рис. Д.1, 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. Д.1, б), 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 заданной последовательности работы ключей обеспечивается однонаправленный вращаю­щий момент двигателя.

а) б)

Рис. Д.1. К пояснению работы вентильного двигателя:

а – схема; б – форма и последовательность импульсов;

СМ – двигатель; ДПР – датчик положения ротора

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.

Ранее разработаны конструкции вентильных двигателей серий ДВУ и 2ДВУ, предназначенных для электроприводов стан­ков и роботов.

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 0,25n_mах – с вращающим моментом, равным Мд₀, и от 0,25n_mах до n_mах – с вращающим моментом, равным 0,8.

В двигателях со встроенным удерживающим тормозом номинальный (фиксирующий) момент тормозов должен быть не менее Мд₀. В стопорном режиме двигатель допускает перегрузку с моментом 4Мд₀ в течение 0,5 с.

Уровень шума двигателей при максимальной частоте вращения в режиме холостого хода должен соответствовать 3-му классу по ГОСТ 16372-84.

Уровень вибрации двигателей при работе в режиме холостого хода с частотой вращения n_mах соответствует: для двигателей 2ДВУ115А, 2ДВУ115, 2ДВУН5М – классу 0,71, для двигателей 2ДВУ115, 2ДВУ165 – классу 1,12 по ГОСТ 16921-83. Предельные отклонения на установочные и присоединительные размеры соответствуют классу «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.

Технические данные тахогенераторов представлены в табл. Д.1.

Технические данные комплектов ПДФ8 и ПДФ9 магнитоэлектрических тормозов типа НЗТБ13, а также преобразователей типа ЭТБ представлены в табл. Д.2, Д.3.

Конструктивное исполнение по способу монтажа – IM3081 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 М_д0 по сравнению с исполнением УХЛ4 на одну ступень.

Таблица Д.1

Технические данные тахогенераторов, входящих в комплект ПДФ

Параметр	ПДФ-8	ПДФ-9
Тип тахогенератора	ТС-45	ТС-71
Крутизна выходной характеристики, мВ/мин–1	2,5	2,5
Нестабильность выходного напряжения, %	2,5	1,5
Температурный дрейф, %	–2,0	–2,0
Номинальная нагрузка, кОм	20	20
Момент инерции ротора, кг∙см2	0,06	0,51
Диапазон частоты вращения, мин–1	0–6000	0–6000
Общая масса, кг	0,6	1,9

Примечание. Возможное число импуль­сов датчика пути на один оборот – 250, 500, 625, 1250, 2500.

Таблица Д.2

Технические данные тормозов

Параметр	НЗТБ13-08	НЗТБ13-11	НЗТБ13-13	НЗТБ13-14
Тормозной момент, Н∙м	7	25	63	85
Напряжение включения, В	24	24	24	24
Потребляемая мощность, Вт	12	22	26	38
Время включения, мс	55	55	100	100
Время выключения, мс	18	18	100	100
Момент инерции, кг∙см2	2	12	30	95
Масса, кг	0,8	2,3	5,6	7,6

Таблица Д.3

Технические данные преобразователей

Параметр	Блок питания		Блок управления
	ЭТРБ-1	ЭТРБ-1М	ЭТПБ-1М	ЭТРБ-1М
Напряжение, В: входное выходное	380±38 520±52		520±52 0–520
Ток, А: номинальный максимальный	50 75	50 100	25 50	50 100
Глубина регулирования			1:10000
Габаритные размеры, мм	160×350×340		160×350×340

Примечание. Охлаждение преобразователей – принудительное от однофазной сети 220 В.

Степень защиты двигателей от воздействия окружающей среды – IР54 по ГОСТ 17494-72.

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 двигателей представлены в табл. Д.4.

Таблица Д.4

Показатели надежности двигателей

Показатель	Значение
Средний срок службы двигателей (без учета выключателя ПДФ8 и тормоза), лет, не менее	15
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