(495)510-98-15
Меню
Главная »  Комплексная автоматизация производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31

Диапазон регулирования частоты вращения вала при постоянном моменте на валу 0,029 Н-м, не менее......1 : 100

Жесткость механических характеристик при регулировании,

%, не менее.......................4

Несимметрия механических, регулировочных и рабочих ха

рактеристик при реверсе, %, не более...........2

Масса двигателя, кг....................1,2

Масса коммутатора, кг...................1,8

Срок службы, годы....................12

Технические данные приведены для нормальных климатических условий при напряжении питания 27 В.

Электродвигатель работает в следующих режимах: Режим 1. Пуск и работа при нагрузочном моменте в диапазоне 0,0294-0,294 Н-м, где реализуется режим постоянной потребляемой от источника мощности при механической характеристике в виде линии равной мощности (Мп = const).

/ 2 3 4 S В


Рис. 7.10. Конструкция электродвигателя ДБ60-90-6

Режим 2. Реверс с любой частоты вращения в диапазоне нагрузочных моментов 0,0294-0,294 Н-м. Разгон при реверсе осуществляется при постоянстве момента на валу двигателя, затем по механической характеристике в виде линии равной механической мощности, далее электродвигатель работает по первому режиму.

Конструкция ВД (рис. 7.10) включает в себя электрическую машину (синхронный электродвигатель) /, синхронный тахоге-нератор 3 и датчик положения ротора 5. На валу 11 закреплены постоянные магниты системы возбуждения электродвигателя 10 и тахогенератора 9 и ротор 7 ДПР. В подшипниковых щитах размещены подпиточные узлы 8 и 12, из которых в процессе эксплуатации двигателя смазка поступает в подшипники. ДПР 5 совместно с корпусом 6 может поворачиваться относительно подшипникового щита 4, закрепленного в корпусе 2. Это позволяет установить оптимальный угол между ДПР и электри-

ческой машиной ВД и таким образом обеспечить максимальный КПД двигателя в номинальном режиме работы.

В качестве ДПР использован аналоговый датчик микросин-ного типа, описанный в § 5.1. Выходное напряжение ДПР изменяется в функции угла поворота ротора по синусоидальному закону, что позволяет получить глубокое регулирование частоты вращения вала двигателя, а две системы обмоток ДПР, сдвинутых в пространстве относительно друг друга, обеспечивают симметрию характеристик двигателя при реверсе. Постоянный магнит 10 индуктора электрической машины ВД выполнен из материала ЮНДК35Т5БА. Тахогенератор имеет шестифазную распределенную обмотку на статоре и четырехполюсный ротор. На


Рис. 7.11. Функциональная схема электродвигателя ДБ60-90-6

статоре электрической машины имеются две системы двухфазных обмоток. Обмотки каждой фазы расположены в одних и тех же пазах статора двигателя /.

Коммутатор ВД состоит из шести основных блоков (рис. 7.11). Блок / включает в себя мостовой выпрямитель переменного напряжения, на вход которого поступает напряжение с обмоток тахогенератора. Путем сравнения выпрямленного напряжения с напряжением уставки осуществляется регулирование частоты вращения вала в диапазоне 1 : 100. В функции блока / входит также выработка сигналов на переключение чисел витков обмоток электрической машины (ЭМ) двигателя при формировании механической характеристики, близкой к линии равной мощности. Кроме этого, блок 1 вырабатывает сигнал на управление частотой вращения электродвигателя в функции потребляемого тока. Блок 2 представляет собой источник переменного напряжения прямоугольной формы частотой 25 кГцдля



питания обмотки возбуждения (ОВ) датчика положения ротора и постоянного напряжения ±15 В для питания микросхем. Блок 3 предназначен для управления электродвигателем через ДПР. В нем суммируются все команды, поступающие из блока 1. По полученной в результате суммирования команде через бесконтактные ключи осуществляется коммутация выходных обмоток ДПР. На вход А блока 3 поступает от системы управления команда на реверс двигателя, по которой осуществляется переключение выходных обмоток ДПР, сдвинутых между собой


Рис. 7.12. Принципиальная схема силового блока одной из фаз электродвигателя ДБ60-90-6

на угол 26 с целью получения симметричных характеристик при любом направлении вращения. Блок 3 имеет также вход Б, на который могут поступать команды на управление двигателем по любому заданному закону от микропроцессора или ЭВМ. Блок 4 состоит из фазочувствительного выпрямителя и устройств формирования импульсов управления силовыми транзисторами блоков 5 и 6, которые аналогичны по схемной реализации и предназначены для коммутации тока в обмотках двигателя по командам блоков 1 и 4. Силовые блоки 5 и 6 построены по мостовой схеме.

На рис. 7.12 приведена принципиальная схема блока 5, осуществляющего коммутацию тока в обмотках /-2, V-2 одной из фаз двигателя. Мостовая стойка 5VTI, 5VT2 управляется непосредственно от блока 4. Стойки 5VT3, 5VT4 и 5VT5, 5VT7

подключаются к блоку 4 через бесконтактные реле 5VD15 - - 5VD22, которые управляются по сигналам блока /. Диоды 5VD5, 5VD7 и стабилитроны 5VD6, 5VD8 предназначены для исключения перенапряжений при коммутации силовых транзисторов, поскольку коэффициент связи между обмотками 1-2 и 1-2 не равен единице. Диоды 5VD9 и 5VD10 служат для защиты силовых транзисторов 5VT5 и 5VT7 от обратного напряжения, обусловленного ЭДС вращения в неработающей обмотке V-2.

В качестве микросхем 5А1 и 5А2 использованы микросхемы IHT251A. Работа схемы аналогична работе схемы, описанной в § 4.4. Нижняя ветвь гиперболической кривой формиру- Г К М I I I I 1 t I I ~ ется при последовательном wr \ ~ ~ соединении обмоток 1-2 и ,560° \ 1-2, ток в которых ком- 5200 \ ~~ мутируется транзисторами 4800 Ч; 5VT1, 5VT2, 5VT5 и 5VT7 4Ш - Щ'П----N------

(из блока / поступает сиг- Шо-юо-уз-----V------

нал на вход 5.1). Процесс Збоо-90-о,9------1------

формирования восходящей 32оо-во-о,8------1------

ветви гиперболы начинает- 2800 - w -о,7------1=-----

ся в момент снятия сигнала 2ш-бо-о,б-------гс;. --

на входе 5.1 и соответствен- 2000-50-0,5------

но появления сигнала на woo -w -ол --р\--

входе 5.2. В этом случае об- 1200-зо-о,з+-у------

мотка /-2 отключается от soo-20-0,2{--?-----------

источника питания, а тран- 400

зисторы 5VT3, 5VT4 и 5VT1, 0

5VT2 начинают коммути-!

ровать ток лишь в обмот

ке 1-2.

-100

-1,0-

-0,9-

-0,8-

-0,7-

-0,6-

-0,5-

-0,3-

-0,2

-0,1

L о

1 1

) I

4 6 8 10 12 № 16 1810гН-и

Рис. 7.13. Рабочие характеристики элек-На рис. 7.13 представле- тродвигателя ДБбО-90-6

ны пяРюиир УЯПЯКТРПИГТИКИ 1~ механическая характеристика; 2 - завися

ны раоочие характеристики мость кпд от момеита нагрузки. 3-м0щ-

ЭЛеКТрОДВИГатеЛЯ ДЬоО-УО-0. ность на валу

Имеющийся провал в кривой КПД ц(М) в режиме токоограничения обусловлен ростом динамических потерь в силовых переключающих злемен тах при импульсном регулировании тока. Как видно из рис. 7.13, переход на нижнюю ветвь гиперболы, когда работают обе последовательно соединенные обмотки, сопровождается ростом

КПД и поддержанием его на примерно одном уровне (около

60%).

Поскольку рассмотренный двигатель в диапазоне частот вращения 2000-6000 об/мин потребляет от источника питания постоянную (с известной степенью точности) мощность, наиболее целесообразным является его применение в роботах с автономным питанием.



7.4. ВДПМ

Вентильные электродвигатели с позиционной модуляцией фазных напряжений предназначены для электроприводов, где требуется минимум пульсаций электромагнитного момента в пределах одного оборота вала. Конструктивно ВДПМ типа ДСДА-40-6 включает в себя электрическую машину и аналоговый датчик положения ротора. На статоре машины ВДПМ расположена двухфазная распределенная обмотка с укороченным шагом. На статоре выполнен скос зубцов на одно зубцовое деление. Диаметр расточки 50 мм, длина активной части машины 27 мм. Основные технические данные ВДПМ типа ДСДА-40-6 следующие:

Напряжение питания, В...................27 ± 3

Номинальный потребляемый ток, А.............3,2

Номинальная частота вращения, об/мии........... 2400

Номинальная мощность на валу, Вт.............40

КПД в номинальном режиме..........,.....0,57

Угол сдвига ДПР относительно осей якорных обмоток двигателя, эл. ... .......................О

Частота коммутации ШИМ, кГц..............5

КПД блока управления (коммутатора) с учетом потребляе-

, .-------..... ч---------J----f l - /- -ЧШ ии:И.ШЛС-

мой ДПР мощности при максимальном сигнале управления 0,78

Функциональная схема коммутатора ВДПМ типа ДСДА-40-6 соответствует схеме, описанной в главе третьей (см. рис. 3.1). Схема преобразователя построена таким образом, что позволяет увеличением сигнала управления Q 1 перевести ВД из режима позиционной модуляции в режим естественной 180-градусной коммутации. В кривой тока в секциях якорной обмотки при этом появляются высшие гармоники, которые приведут к некоторому снижению КПД электродвигателя. Для номинального момента нагрузки на валу снижение коэффициента полезного действия ВДПМ при переходе в режим естественной коммутации составило 7°/о- Это свидетельствует о преимуществах синусоидальной ШИМ с точки зрения энергетики привода. Следует отметить, что в режиме естественной коммутации снижаются динамические потери в преобразователе. Для оценки потерь на переключения силовых транзисторов в случае ШИМ рассмотрим выражение для определения динамических потерь, полученное в Главе третьей:

= тр<обяз

Рпер 2ЯЙЛ

Величина тв может быть в первом приближении записана в виде

ТР 2nfn

где fa - предельная частота переключений транзистора.

Учитывая, что собаз = 2я/баз> после тождественных преобразований получим

Положим в последнем выражении /баз = (1...3) -102 Гц; /б 1,3/(3/; (3,-= (3...5) 102; kp 0,2...1, что соответствует реальным параметрам схем коммутаторов ВДПМ.

Подставив указанные величины в выражение для потерь на переключения, получим

А,ер (0,15... 1,5). I0Vf .

Для высокочастотных транзиторов величина /п имеет порядок 107 и выше, а динамические потери практически во всем диапазоне реальных параметров ВДПМ составляют менее 0,3 % от базовой мощности. Это объясняет тот факт, что при переходе к естественной коммутации превалирующее влияние на энергетику ВД оказывает гармонический состав тока в секциях якорной обмотки. Для двигателя ДСДА-40-6 в случае позиционной модуляции по синусоидальному закону КПД преобразователя в номинальном режиме ниже, чем при естественной коммутации, на 3-4%, в то время как увеличение КПД двигателя от улучшения гармонического состава тока составляет 10%. Пульсации электромагнитного момента электродвигателя ДСДА-40-6 в режиме позиционной модуляции не превышают ±1 %

Как было показано в третьей главе, при регулировании частоты вращения путем уменьшения сигнала управления Q в ВДПМ с мостовыми коммутаторами растут пульсации электромагнитного момента ввиду искажения формы фазного тока. Эти искажения обусловлены временными задержками, необходимыми для исключения сквозных токов при коммутации транзисторов мостовой схемы. Это является недостатком таких ВДПМ и в ряде случаев ограничивает их использование в широкодиапазонных регулируемых электроприводах.

В связи с этим представляет интерес схема четырехсекцион-ного ВДПМ с параллельным подключением секций к источнику питания, которая по числу силовых полупроводниковых элементов имеет преимущество перед мостовой схемой и избавлена от указанного недостатка, поскольку не требует введения временных задержек при коммутации силовых транзисторов [59]. Секции L1 и L2 якорной обмотки ВД (рис. 7.14) принадлежат первой фазе, секции L3 и L4- второй фазе. Ток в них коммутируется транзисторами VT1-VT4, которые управляются сигналами аналогового ДПР через формирователь зоны коммутации (ФЗК). ФЗК формирует зону коммутации, большую 180° эл. Огибающая выходного напряжения ДПР через блок ФЧВ поступает на широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), куда подаются также пилообразные импульсы с генератора пилообраз-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.