Проверяем двигатель по моменту на ходовом валу, приведенному к валу двигателя, т.е. должно выполняться условие:

                                                                  

     Номинальный момент, развиваемый двигателем:

                                                                                                             

                                                            

     Двигатель удовлетворяет условию проверки. 

    2.2. Технико-экономическое обоснование выбора типа электропривода.

 

     Во  всех отраслях народного хозяйства  проявляется тенденция роста  доли регулируемого электропривода, и в связи с этим становится все более актуальным вопрос о рациональных областях применения электропривода постоянного и переменного тока.

     Множество факторов должно быть учтено при решении  этой проблемы: степень удовлетворения технологическим требованиям, энергетические показатели, надежность в эксплуатации, габаритные и весовые показатели, ремонтопригодность, технологичность изготовления и наличие производственной базы для изготовления, стоимость изготовления, монтажа, наладки и эксплуатации, диапазон регулирования скорости, диапазон мощностей моментов и усилий, требования к источникам питания и ещё многое другое.

     Вопрос  эксплуатационной надежности. Коллекторный и щёточный аппарат в Ад, действительно, отсутствуют. Но это практически не сказывается на сравнительной надежности ДПТ и Ад в рассматриваемом случае их применения. дело в том, что при небольших частотах вращения и мощностях, ресурс и эксплуатационная надежность коллектора и щеточного аппарата не ниже, чем у подшипников электродвигателя. Поэтому отсутствие коллектора у Ад не увеличивает интервала между планово - предупредительными ремонтами и не сказывается сколь – ни будь заметным образом на эксплуатационных качествах электрооборудования станка. Что касается интенсивности отказов, то уже сегодня интенсивность отказов дПТ пренебрежимо мала в сравнении с таковой у весьма сложных полупроводниковых управляющих устройств.

     Вывод: при переходе на асинхронные следящие электроприводы следует ожидать только снижение эксплуатационной надежности электрооборудования станка.

     Вопрос  габаритов и охлаждения. КПД асинхронного двигателя существенно ниже, чем у электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов, что при одинаковых условиях охлаждения и одинаковом уровне изоляции вызывает повышение расхода активных материалов и поверхности охлаждения. Ситуация усугубляется и неравным единице коэффициентом мощности АД.

     Серийные  АД предназначены для работы с номинальной частотой вращения, т.е. с самовентиляцией, эти АД предельно использованы по активным материалам (сталь, изоляция), что значительно повышает вероятность их отказа; в электрооборудовании дорогих станков с ЧПУ необходимо будет применять двигатели с меньшим использованием активных материалов и, следовательно, с увеличенными габаритами (дополнительно к увеличению, вызванному утратой самовентиляции) в АД придётся встроить датчики обратных связей системы автоматического регулирования.

     Вывод: результирующий выигрыш в габаритах АД из - за отсутствия у него коллектора проблематичен; во всяком случае, он не может быть таким, чтобы ощутимо сказаться на конструкции механизмов станка.

     Момент  инерции двигателей Наличие потерь в статоре и в роторе АД в сочетании со стремлением минимизировать его воздушный зазор (с целью повысить его КПД и коэффициент мощности) существенно затрудняют выполнение его с большим отношением длины его ротора к диаметру. Поэтому у дПТ с беспазовым якорем (т.е. при упрощении проблемы коммутации) момент инерции при необходимости может быть сделан меньшим, чему АД.

     Для рассматриваемых станков вопрос момента инерции собственно электродвигателя уже, как правило, остро не стоит, ибо его снижение до уровня, существенно меньшего момента инерции приведенного к его валу механизма, теряет практический смысл.

     Вывод: если необходимо максимально возможное  ускорение, то и в этом случае дПТ имеет бесспорные преимущества перед Ад (так как у ДПТ кратковременные перегрузки по моменту могут превышать десятикратные значения); ускорения, развиваемые применяемыми в настоящее время станочными дПТ даже при номинальном токе якоря, достаточны для удовлетворения соответствующим требованиям станков.

     Выбор типа привода предопределяется требованиями, касающимися условий регулирования скорости, в частности, диапазоном регулирования.

     Рассчитаем  диапазон регулирования для привода  подачи. 
Скорости быстрого перемещения суппорта соответствует частота вращения 
винта привода подач:

    n

об/мин

     где - скорость быстрого перемещения суппорта (м/мин); m-шаг винта привода подач, (м);

     Максимальная  частота вращения винта привода  подачи:

    n об/мин

     Диапазон  регулирования рабочей скорости:

D=

     Общий диапазон регулирования:

D=

     Учитывая  малую мощность разрабатываемого электропривода, а также точностные и динамические требования, предъявляемые к приводу, выбираем регулируемый электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости вращения, серийно выпускаемый нашей промышленностью, ЭПУ1-2…Д, где номинальная частота вращения двигателя соответствует максимальной подаче .

     Электропривод серии ЭПУ1-2...д состоит из блока управления (преобразователя), электродвигателя постоянного тока, сглаживающего реактора, аппаратуры защиты при коротких замыканиях, задатчика скорости технологического. Электропривод конструктивно представляет собой комплектное устройство, выполненное в открытом исполнении и предназначенное для встройки в шкаф. Он предназначен для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока в диапазоне 1:1000.

     Электропривод предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях в следующих  условиях:

     - высота над уровнем моря не более 1000 м;

     - температура окружающего воздуха  (внутри шкафа) от 5⁰ до 45⁰ С.

     Электропривод конструктивно представляет собой  комплектное устройство, выполненное в открытом исполнении (степень защиты IРОО) и предназначенное для встройки в шкаф.

     Преобразователь имеет блочную конструкцию, обеспечивающую оперативную замену блоков и возможность  ремонта или замены отдельных  элементов.

     В электроприводе применены электроизоляционные  материалы класса нагревостойкости не ниже В.

2.3. Расчет силовой схемы электропривода.

 

     В этом разделе производятся: выбор  типа и расчет параметров силового трансформатора, проверка тиристоров принятых к установке в типовом  преобразователе; выбор катодного  дросселя, выбор устройств защиты преобразователя от токов короткого замыкания, длительной перегрузки и коммутационных перенапряжений.

2.3.1 Параметры трансформатора

 

     Трансформатор в управляемом вентильном электроприводе необходим для согласования напряжения сети с напряжением двигателя.

     Фазное  напряжение вторичной обмотки трансформатора определяется выражением:

,

где U_н - номинальное напряжение двигателя; k_с - коэффициент, устанавливающий зависимость между средневыпрямленным напряжением преобразователя и напряжением вторичной обмотки трансформатора, этот коэффициент зависит от схемы выпрямления; k₁ = 1,05... 1,1 — коэффициент запаса по напряжению сети; k₂ = 1,05... 1,2 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале; k₃ = 1,0... 1,05 — коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в вентиле, в обмотках трансформатора.

     Коэффициент трансформации трансформатора, токи фаз вторичной и первичной  обмоток трансформатора определяются

,   ,     ,                             

где I_н - номинальный ток двигателя.

     Типовая мощность трансформатора:

.                                                            

     Значения  коэффициентов для мостовой схемы: k_с = 2,34; b = 0,617; c = 0,817; q=2,45;  f = 2; d =3/π .

     Приведенное к вторичной обмотке активное сопротивление одной фазы трансформатора:

     Реактивное  сопротивление одной фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

,

где P_к% = (1…3,5)% - потери активной мощности трансформатора в режиме короткого замыкания; U_к% = 5…10 % - напряжение короткого замыкания трансформатора; Z_т – полное сопротивление одной фазы трансформатора, приведенного к вторичной обмотке; L_т = x_т/ω₀ – индуктивность фазы трансформатора; ω₀ = 2πf_с частота напряжения питающей сети.

     Фазное  напряжение вторичной обмотки трансформатора:

В.

    Коэффициент трансформации трансформатора:

,

     Токи  фаз первичной и вторичной  обмоток трансформатора:

А,          А,

     Мощность  трансформатора:

.

     Принимаем трансформатор с расчетными данными:

     Приведенное к вторичной обмотке активное сопротивление одной фазы трансформатора:

 Ом.

     Реактивное  сопротивление одной фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

 Ом.

     Индуктивность фазы трансформатора:

 Гн,

где рад/с – частота напряжения питающей сети.

2.3.2 Выбор катодного дросселя

 

     Пульсации выпрямленного тока существенно  ухудшают режим коммутации в двигателе  и увеличивают его нагрев. Амплитудные  значения гармонических составляющих выпрямленного напряжения Ud_nm зависят от среднего значения угла регулирования a и определяются следующим выражением

,

где U_d0 = k_сU_2ф – средневыпрямленное напряжение при угле регулирования, равном нулю; p = 6 – пульсность для трехфазной мостовой и шести фазной нулевой схем; р = 3 – для трехфазной нулевой схемы выпрямления; k = 1,2,3 – кратность гармоники. В симметричной мостовой и нулевой схемах наибольшую амплитуду имеет основная гармоника (k = 1)

        Максимальное выпрямленное напряжение преобразователя( ).

    

В

;

В,

     Определим индуктивность цепи выпрямленного  тока

Гн,

где P% = 2% - для компенсированных двигателей.

     Индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя):

L_др = L_d - L_я -L_т , где

Гн, из справочных данных.