Автоматизированный электропривод главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
игателя постоянного тока с независимым возбуждением, в асинхронном электроприводе обеспечиваются путем изменения частоты напряжения и тока статорной обмотки. Формирование механических характеристик асинхронного двигателя при частотном управлении подчинено задачам обеспечения требуемой перегрузочной способности и жесткости характеристик во всем диапазоне регулирования скорости. Для реализации возможностей необходимо осуществлять питание статорной обмотки двигателя от управляемого преобразователя частоты.
Наибольшее число ступеней представляет собой технически более сложную задачу, чем регулирование выпрямленного напряжения, так как, как правило, требует дополнительных ступеней преобразования энергии.
Наименьшим числом ступеней преобразования энергии обладают вентильные преобразователи частоты. Они содержат ступень преобразования переменного тока в постоянный и ступень инвертирования. Эти две ступени в самостоятельном виде присутствуют в преобразователях частоты со звеном постоянного тока. В преобразователе частоты с непосредственной связью функции выпрямления и инвертирования совмещены в реверсивном преобразователе постоянного тока, выпрямленное напряжение или ток которого изменяются с требуемой частотой с помощью системы управления преобразователем. Как следствие, наиболее близким к системе ТП - ДПТ НВ массогабаритными показателями обладает система преобразователь частоты - асинхронный двигатель (ПЧ - АД) с преобразователем с непосредственной связью, а система с преобразователями, содержащими ступень постоянного тока, уступает по этим показателям системе ТП - Д. Однако различия по мере совершенствования тиристорных преобразователей частоты постоянно сокращаются.
Коэффициент полезного действия системы ПЧ - АД с вентильным преобразователем несколько ниже, чем в системе ТП - Д, если имеется звено постоянного тока, так как при этом преобразование напряжения и тока осуществляется дважды.
Коэффициент мощности в этой системе близок к значению коэффициента мощности в системе ТП - Д, если в качестве звена постоянного тока используется тиристорный преобразователь. Он достаточно высок только в системах с неуправляемым выпрямителем, однако при этом отсутствует возможность рекуперации энергии в сеть в тормозных режимах электропривода. Использование режимов рекуперации энергии может существенно снижать потребление энергии установкой за цикл работы, поэтому при сравнении вариантов системы этот фактор необходимо учитывать.
Из выше изложенного материала можно сделать следующий вывод, что для привода главного движения станков подходят как ЭП постоянного тока, так и ЭП переменного тока. Принимая во внимание следующие факторы:
) стоимость современных ПЧ сопоставима со стоимостью ТП;
) недостатки, связанные с двигателем постоянного тока;
можно заключить, что для привода главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81 наиболее рациональной системой электропривода будет - ПЧ - АД.
2.4 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода
Для создания глубокорегулируемого высокодинамичного электропривода наиболее целесообразным методом управления является векторное управление с ориентацией по вектору потокосцепления ротора. Функциональная схема такого ЭП в этом случае имеет наименьшее число перекрестных связей, а выражение момента асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и скорости сравнительно просты. При этом наиболее просто осуществляется регулирование скорости при стабилизации потокосцепления ротора. Для этого система управления должна содержать два канала регулирования: скорости и потокосцепления, а также блоки преобразования координат. Каждый из каналов имеет по два контура построенных по принципу подчиненного регулирования [7].
Современные преобразователи частоты с векторным управлением АД позволяют осуществлять как прямое управление скоростью, когда имеется обратная связь по скорости, так и косвенное, когда величина скорости рассчитывается по текущим значениям напряжения и тока. Для повышения точности поддержания скорости целесообразно применить датчик скорости. Кроме того, косвенным образом определяется потокосцепление. Эти расчеты производятся в специальном блоке - наблюдателе.
Функциональная схема автоматизированного электропривода фрезерного станка 6Н81 представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1
На рис. 2.1 приняты следующие обозначения:
ПФ1, ПФ2 - преобразователи фаз;
БПК1, БПК2 - блоки преобразования координат;
БВМ - блок выделения модуля потокосцепления ротора;
ТА - тригонометрический анализатор;
БК - блок коррекции;
РП, РС, РТ1, РТ2 - соответственно регуляторы потокосцепления yr, скорости wr и проекций обобщенного вектора тока статора isa, isb.
3. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
.1 Расчет нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма
Выбор мощности электродвигателя для привода главного движения фрезерного станка производится по наиболее трудоемкой детали, обрабатываемой на данном станке. Выбор мощности двигателя произведем по детали, обрабатываемой на данном типе станка.
Обрабатываемый материал - сталь конструкционная углеродистая.
Данные режущего инструмента:
тип инструмента - дисковая фреза из быстрорежущей стали;
диаметр фрезы - d = 60 мм;
число зубьев фре