| Двигатели постоянного тока для станков с ЧПУ |
|
Электрический привод с тиристорными преобразователями и двигателями постоянного тока является в настоящее время основным типом привода станков с ЧПУ. В силу целого ряда эксплуатационных преимуществ он практически вытеснил гидравлический регулируемый и следящий привод, а также электрогидравлический привод с шаговыми двигателями. Основные характеристики указанного электропривода определяются главным образом типом применяемого двигателями постоянного тока. Основным преимуществом двигателей постоянного тока, определяющим их широкое применение в станочных регулируемых и следящих приводах, является высокая линейность механических характеристик, что позволяет плавно регулировать частоту вращения вала двигателя в очень широких пределах (диапазон регулирования частоты вращения современных двигателями постоянного тока составляет 10 000 и более). К недостаткам двигателями постоянного тока, по сравнению с асинхронными электродвигателями переменного тока, относят большие габариты, меньший к. п. д., необходимость в щетках и коллекторе для подвода тока в обмотку якоря. Последнее существенно снижает их перегрузочную способность из-за ряда ограничений, связанных с процессами коммутации и опасностью образования кругового огня на коллекторе. Несмотря на эти недостатки, двигателями постоянного тока продолжают совершенствовать в направлении повышения быстродействия и увеличения перегрузочной способности, повышения к. п. д., равномерности вращения на низких скоростях и т. д. Потребности совершенствования технических характеристик регулируемых и следящих электроприводов станков с ЧПУ привели к разработке специальных двигателями постоянного тока. Общими особенностями двигателей для следящих приводов являются возможность длительной работы на малых скоростях при полном моменте, что требует, специальных мер для их охлаждения, а также возможность многократной перегрузки по току в течение небольшого времени, что связано с необходимостью достижения высокого быстродействия привода. В частности, специально для станочных следящих приводов были разработаны электродвигатели серии ПБСТ (серия П безобдувная станочная со встроенным тахогенератором), особенностью которых является наличие встроенного тахогенератора с большим числом (96) коллекторных пластин и коллектора якоря также с увеличенным числом пластин. Эти меры значительно повышают равномерность вращения вала двигателя на низких скоростях. Необходимый тепловой режим на этих скоростях обеспечивается за счет снижения электромагнитных нагрузок, т. е. за счет недоиспользования по току и напряжению, что приводит к увеличению габаритов таких двигателей по сравнению с нормальными двигателями общепромышленной серии П, но вместе с тем увеличивается и тепловая постоянная времени двигателя. Двигатели этой серии допускают перегрузку на 40% в часовом режиме, четырехкратную перегрузку по току в течение 1 мин и десятикратную - в течение 1 с. Были разработаны также специальные малоинерционные двигатели с гладким якорем серии ПГ (ПГТ - со встроенным тахогенератором). Уменьшение момента инерции, а следовательно, и постоянных времени (в 5 - 6 раз меньше, чем у обычных) достигается за счет уменьшения диаметра и увеличения длины якоря. Якорь такого двигателя имеет беспазовую конструкцию. Проводники обмотки якоря из меди прямоугольного сечения наклеиваются на гладкую наружную поверхность якоря (шихтованного из тонких стальных кружков), укрепляются стеклотканью и заливаются эпоксидной смолой. Такая конструкция обмотки обеспечивает малую индуктивность якорной цепи, что позволяет обеспечить хорошую коммутацию тока при больших нагрузках двигателя (допускается протекание 10 - кратных против номинального значений тока в переходных режимах). Беспазовая конструкция позволяет также, при определенном распределении обмотки на поверхности якоря, исключить пульсации момента, обычно имеющиеся при входе пазов в полюсную зону и выходе из нее. Увеличению перегрузочной способности таких двигателей способствуем хорошее охлаждение обмотки якоря, расположенной на его поверхности, обеспечиваемое за счет принудительной вентиляции (от отдельного вентилятора с приводом от асинхронного двигателя, укрепляемого на корпусе двигателя серии ПГТ). Двигатели с гладким якорем обеспечивают отработку максимальных ускорений порядка (2 ÷ 6)*104 рад/с2. Однако из-за сложности изготовления, высокой стоимости и малой надежности эти двигатели не нашли широкого применения в станкостроении, кроме того, из-за увеличенной длины они плохо встраиваются в станки. Более удобными для приводов подач станков с ЧПУ оказались высокомоментные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Относительно низкие значения номинальной частоты этих двигателей (500 - 1000 об/мин) и возможность длительной работы на малых оборотах с большими моментами позволяют обходиться без редукторов и связывать такой двигатель непосредственно с ходовым винтом рабочего органа. При этом значительно упрощается кинематика станка, увеличивается надежность и точность работы. Такие двигатели в настоящее время стали основными для приводов подач станков с ЧПУ.
|
