Электродвигатели

Для приводов главного движения в современных станках в качестве источника движения применяются регулируемые электродвигатели разных типов, позволяющие бесступенчато регулировать частоту вращения шпинделя и автоматически устанавливать необходимую скорость резания в соответствии с режимами резания. При этом механическая часть привода существенно упрощается.

Регулируемые электродвигатели позволяют менять частоту вращения выходного вала от нуля до некоторой максимальной величины n _max (для конкретного электродвигателя своя максимальная частота), но при этом выходные силовые характеристики двигателя меняются. Типовая диаграмма силовых возможностей регулируемых электродвигателей приведена на рис. 2.1. В зоне I регулирование частоты вращения двигателя от нуля до номинальной частоты n _Н происходит при постоянном номинальном крутящем моменте М _Н. Мощность двигателя при этом возрастает от нуля до номинального значения N _Н, которое является максимальным.

В зоне II частота вращения ротора регулируется от n _Н до n _max при постоянной номинальной мощности N _Н, а момент М _Н при этом уменьшается.

Зона III характеризуется дальнейшим ростом частоты вращения ротора с падением мощности и крутящего момента. Данная зона регулирования в станках практически не используется, или используется в крайне редких случаях, например, для обеспечения высокой шероховатости на обрабатываемой поверхности при очень малых припусках на обработку.

Рис. 2.1. Зависимость предельной мощности N и предельного момента М на выходном валу ротора электродвигателя от частоты вращения n

Выявить зоны регулирования можно по технической характеристике электродвигателя. Для двигателей постоянного тока серии 2ПФ и 4ПФ такие характеристики приведены в табл. П3 и табл. П5 (см. прил. 6), в которых для каждой марки двигателя указаны номинальная и максимальная частоты вращения.

В первой зоне регулирования с постоянным моментом М _Н на выходе изменение частоты вращения двигателя осуществляется изменением напряжения U от нуля до U _Н, а в зоне II (рис. 2.1) – изменением магнитного потока от Φ_Н до Φ_min. Такое управление двигателем удобно в практическом отношении, что отчетливо видно из формулы частоты вращения электродвигателя постоянного тока:

,

где U – напряжение постоянного тока; J –сила тока в обмотках якоря; R – сопротивление цепи якоря; C – конструктивная постоянная двигателя; Ф – магнитный поток возбуждения двигателя.

В настоящее время в отечественном станкостроении находят применение регулируемые асинхронные электродвигатели двух разновидностей. Первая разновидность – это специальные электродвигатели для приводов главного движения станков фирмы «Siemens» (Германия) серии 1 PH 7 и 1 PH 4, которые являются асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором с принудительным воздушным и водяным охлаждениями соответственно.

Типовые диаграммы мощности и числа оборотов рассматриваемых двигателей приведены на рис. 2.2, а их технические характеристики даны в табл. П7 и табл. П8, при условии, что обмотки статора включены по схеме «звезда». Диаграмма мощности характеризует перегрузочную способность двигателя при разных режимах его работы.

а)

б)

Рис. 2.2. Диаграммы мощности и числа оборотов при разных режимах работы двигателей:

а - серии 1 PH 7; б - серии 1 PH 4

На рисунках и в таблицах приложения приняты следующие обозначения:

· N _Н - номинальная мощность электродвигателя;

· n _Н - номинальная частота вращения ротора;

· S ₁ - продолжительный режим работы двигателя под постоянной нагрузкой;

· S _6-6 - непрерывный режим работы с прерывающейся нагрузкой и относительной продолжительностью включения в 60% при максимальной продолжительности цикла в 10 мин;

· S _6-4 - аналогично, но с относительной продолжительностью включения в 40%;

· S ₂ - режим работы с продолжительностью включения в 30 мин с последующей остановкой двигателя;

· n ₁ - максимальная частота вращения двигателя в режиме работы S ₁;

· n _6-6 - максимальная частота вращения двигателя в режиме работы S _6-6;

· n ₂, n _6-4 - аналогично для режимов работы S ₂ и S _6-4;

· N ₁, N ₂, N _6-4, N _6-6 - значения мощности двигателя для режимов работы S ₁, S ₂, S_6-4, S _6-6 соответственно.

Другой важной характеристикой двигателя является развиваемый им крутящий момент. Мощность N и крутящий момент М связаны между собой математической зависимостью:

N = Mω,

где – угловая скорость, с^-1; М – в Нм; N – мощность, Вт.

Если воспользоваться выражением ω = π n /30, получим формулу M = 9550 N / n, в которой мощность принята в кВт.

Для выбранного в процессе проектирования привода с электродвигателем переменного тока определенной мощности целесообразно построить совместную диаграмму мощности и крутящего момента, которая потребуется для проектирования механического редуктора. На рис. 2.3 приведена такая диаграмма для электродвигателя модели 1 PH7 131 - 2 NF, имеющего номинальную частоту вращения ротора 1500 мин^-1. На этой частоте двигатель имеет номинальную мощность N _Н = 11 кВт и номинальный момент M _Н = 70 Нм, которые может развивать двигатель в режиме S ₁. Верхние пунктирные линии показывают максимально возможные силовые характеристики электродвигателя в режиме S _6-4. В интервале частот вращения ротора от 43 до 1500 мин^-1 максимальный момент составляет 105 Н·м, а в интервале частот от 1500 до 4500 мин^-1 мощность двигателя возрастает до 16,5 кВт.

Рис. 2.3. Диаграмма мощности и крутящего момента для двигателя 1 PH 7131 - 2 NF

---

Дата добавления: 2015-07-17