Особенности применения синхронных электродвигателей для электроприводов станков с ЧПУ

Синхронные электродвигатели являются тоже двигателями переменного тока. Отличием этих двигателей от рас­смотренных выше асинхронных является равенство частоты враще­ния .магнитного поля статора и частоты вращения ротора. Статор конструктивно не отличается от статора асинхронного двигателя, а ротор представляет собой электромагнит постоянного тока. Синхрон­ные электродвигатели общепромышленных серий изготовляют с электромагнитным ротором; для подвода тока в цепь ротора требу­ются щетки и контактные кольца, что заметно снижает эксплуата­ционную надежность этих машин. Одним из главных недостатков таких машин заключается в тяжелые условия пуска. В связи с тем, что при прямом пуске машина не может развить скорость вращения ротора равной скорости вращения магнитного потока. Чтобы создать пусковой момент в специальных пазах полюсных нако­нечников ротора располагают обмотку, называемую пусковой. В прин­ципе эта обмотка подобна короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя и создает при пуске асинхронный момент. При nр — nа ротор попадает «в такт» с вращающимся магнитным полем и начинает синхронно с ним вращаться. Этим и объясняется назва­ние двигателя — синхронный.

Пуск синхронного двигателя может быть также осуществлен при плавно увеличивающейся частоте питающего напряжения от нуля до номинального значения с помощью тиристорных преобразователей.

Если синхронный двигатель перегрузить так, что его частота вращения заметно понизится, ротор «выйдет» из синхронизма и остановится. Синхронные двигатели применяют обычно в тех механизмах и устройствах, где необходимо весьма точно поддерживать постоянство частоты вращения. Хотя по сравнению с асинхронными двигателями они имеют более высокие коэффициент мощности (соs ф) и перегрузочную способность, но из-за сложности конструк­ции, трудности запуска и высокой стоимости синхронные двигатели переменного тока применяют в станкостроении весьма ограничено.

К числу синхронных относятся безколлекторные с и н-хронные электродвигатели, или, как их ранее называли, вентильные двигатели. Такие двигатели обладают всеми положительными качествами коллекторных двигателей постоянного тока и, кроме того, отличаются более высокой надежностью, долго­вечностью, легкостью в обслуживании, высокой частотой вращения, большой перегрузочной способностью, низким уровнем шума, умень­шением момента инерции ротора и лучшей теплопередачей в обмотке, расположенной на статоре.

Рис. 2.6  Шаговый двигатель

Рис. 2.6 Шаговый двигатель

Где: 1 — секции статора, 2 — зубчатый ротор

Вентильный двигатель оснащен коммутатором (преобразователем частоты), управляемым в функции положения ротора. На статоре такого двигателя располагается трехфазная обмотка переменного тока, а ротор (якорь) является возбудителем. Действие коммутатора в вентильном двигателе аналогично функции щеточноколлекторного узла машин постоянного тока. Он служит для распределения по­стоянного тока и преобразования его в переменный. Коммутатор присоединяется к выводам статора. Последовательность переклю­чения тока статора определяется датчиком положения ротора.

В приводах подач применяют многофазные и многополюсные синхронные шаговые двигатели. В отличие от обычных синхронных двигателей их роторы не имеют пусковой коротко- замкнутой обмотки, что объясняется частотным пуском. Кроме того, шаговые двигатели имеют меньшие, чем у обычных синхронных дви­гателей, диаметры роторов и рассчитаны на большие электромаг­нитные нагрузки.

Принцип действия шагового двигателя (рис. 2.6) основан на . дискретном изменении магнитного поля в воздушном зазоре по- средством импульсного возбуждения обмоток. На внутренней поверхности статора 1 шагового двигателя расположены прямоугольные полюсы. Вдоль оси статора полюсы разделены на секции, каждая из которых имеет отдельную обмотку с выводами. Обмотки выпол­нены таким образом, что каждая смежная пара полюсов секции различается полярностью. В роторе 2 столько же полюсов, что и на статоре. Его полюсы также разделены на столько же секций, как и у статора, однако каждая из них смещена по окружности. И если полюсы первой секции ротора расположены точно против полюсов статора, то полюсы второй секции ротора оказываются смещенными относительно полюсов статора. При подведении к первой обмотке статора постоянного напряжения ротор не повернется, так как он установлен в положение максимального магнитного сопротивления. Если повернуть ротор на некоторый угол, а затем отпустить, то он вновь вернется в первоначальное положение. При включении второй обмотки секции статора ротор повернется в направлении меньшего магнитного сопротивления. Но как только полюсы второй секции ротора совпадут с полюсами статора, ротор остановится.

При отключении обмотки первой секции и включении п-и обмотки ротор, стремясь занять положение минимального магнит­ного сопротивления, будет поворачиваться на шаг, определяемый числом полюсов и схемой управления. Для изменения направления вращения такого двигателя необходимо изменить порядок включения обмоток статора.

Последовательность управляющих импульсов определяет ступен­чатый характер изменения напряжения на фазах двигателя и дис­кретное вращение поля в воздушном зазоре. При этом вращение ротора будет состоять из отдельных поворотов (шагов) на опреде­ленный угол.

Шаговые электродвигатели могут питаться от тиристорных или транзисторных преобразователей.

Они  широко применяются  в приводе по­дачи малых и средних станков. Да, они имеют КПД ниже, чем высокомоментный двигатель. Имеют погрешность позиционирования при изменении нагрузки, но они более просты, дешевы и надежны. Шаговый двигатель тоже очень удобен если необходимо регулировать большое количество координат.

Также если управляющий сигнал задан как последовательность импульсов (как в системе с ЧПУ), в приводах непрерывного движения целесообразно применять шаговый двигатель.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: