Асинхронно електрозадвижване в машини с ЦПУ
Асинхронните двигатели с катерица са едни от най-често срещаните променливотокови двигатели. В задвижванията на различни агрегати се използват предимно трифазни асинхронни електродвигатели, които са свързани към трифазна промишлена променливотокова мрежа. Токът, преминаващ през намотките на статора, създава въртящо се магнитно поле. Въртейки се около ротора, магнитното поле пресича проводниците на неговата намотка, предизвиквайки ЕМП в тях. Съответно, ток започва да тече в ротор с късо съединение. Когато токът на ротора взаимодейства с въртящото се магнитно поле на статора, се появяват сили (поточна връзка на статора и ротора), принуждавайки ротора да се движи след магнитното поле. Генерираният електромагнитен въртящ момент е пропорционален на магнитния поток на полето на статора и тока на ротора.
Асинхронни машини за общо промишлено приложение
EMF и честотата в намотката на ротора зависят от скоростта на въртящото се поле, пресичащо проводника на намотката на ротора, т.е. от разликата в честотата на въртене на полето no и ротор nr. Колкото по-голяма е разликата (n0 - np), толкова по-голяма е едс. и колкото по-висока е неговата честота на промяна. Следователно необходимо условие за възникване на въртящ момент в асинхронен двигател е неравенството (асинхронността) на честотите на въртене n0 и np.Ето защо двигателят се нарича асинхронен (несинхронен). Разликата между честотата на въртене на полетата на статора и ротора се характеризира с коефициента на приплъзване s = (n0 - nr) / n0.
Ако асинхронната машина е с нормално изпълнение, тогава при номинален режим на работа приплъзването трябва да бъде в диапазона 0,01-0,1. С появата на натоварване върху вала на двигателя той се увеличава, което води до увеличаване на тока в намотката на ротора иследователно електромагнитния момент. Колкото по-ниска е стойността на приплъзване, толкова по-икономичен е двигателят. Въртящото се поле, което създава статорната намотка, може да бъде двуполюсно, четириполюсно и т.н. Броят на двойките полюси се определя при проектирането на статорната намотка. При същата честота на тока в намотката на статора, многополюсното поле ще се върти по-бавно, пропорционално на броя на двойките полюси, което често се използва при стъпково управление на скоростта.
Важни експлоатационни характеристики на асинхронните машини, работещи в задвижванията на главното движение на металорежещи машини, са тяхната максимална способност за претоварване и кратността на стартовия момент (отношението на максималния въртящ момент към номиналния).
Капацитетът на претоварване Km е отношението на максималния момент Mmax, развиван от двигателя, към номиналния Mn. Това съотношение обикновено е Ki = Mmax / Mn = 1,8 - 2,5. Моментът, разработен от двигателя при стартиране (np \u003d 0), се нарича начален въртящ момент.
Съотношението на началния въртящ момент към номиналния се нарича кратност на началния въртящ момент Kp \u003d Mstart / Mn. Множеството на началния въртящ момент е 1,1 -1,8.
Колкото по-голям е капацитетът на претоварване Km, толкова по-висока е способността на двигателя да претоварва. По-голям начален въртящ момент Kp съответства на двигатели със значителен момент на натоварване на вала.
Стартирането на асинхронен двигател с ротор с катерица е придружено от доста голям скок в стартовия ток. Понякога може да бъде седем до десет пъти над номиналната стойност. Обикновено с директен старт се стартират двигатели с ниска мощност.Тези двигатели включват и задвижващи двигатели за металорежещи машини. Стартирането на мощни асинхронни задвижвания е придружено от голям спад на напрежението, така че те се стартират чрез различни стартови устройства илиоставете го на празен ход.При някои механизми понякога се изисква плавно ускоряване на двигателя. В този случай стартирането с тиристорен контролен блок е най-ефективно, което ви позволява плавно да увеличавате честотата на захранващото напрежение.
Скоростта на въртене на асинхронни двигатели с ротор с катерица обикновено се регулира или чрез промяна на броя на двойките полюси, или чрез промяна на честотата и величината на захранващото напрежение на статора на машината. Първият метод позволява съвсем просто да се извършва само стъпаловидно регулиране и колкото по-голям е броят на двойките полюси на навиване, толкова по-ниска е скоростта на въртене. При втория метод се постига плавно регулиране в широк диапазон, но са необходими специални сложни и скъпи електронни системи за управление.
При машини се използват главно общи промишлени асинхронни двигатели от единична серия 4A и AI (фиг. 2.4).
Мощният диапазон на произвежданите едносерийни двигатели напълно отговаря на всички нужди на машиностроителната индустрия. Тези серии включват и асинхронни двигатели със специална конструкция: с повишена точност по отношение на монтажните размери; с вградена електромагнитна спирачка; с повишен стартов момент.
Маркировката на асинхронен двигател показва неговия дизайн, материала на крайните щитове и рамката, височината на оста на въртене, монтажните размери, броя на двойките полюси и климатичната версия. Например 4A80A2UZ е асинхронен електродвигател от четвърта серия (4A). Тип на изпълнение - затворен (А), височина на оста на въртене 80 мм, брой двойки полюси - два (2) изпълнение за умерен климат (UZ).
В много машини за подаване на масло и охлаждащи течности широко се използват електрически помпи от серията P и PA, съчетаващи центробежна помпа инерегулиран задвижващ асинхронен двигател. Мощността и съответно габаритните размери на електрическите помпи зависят от количеството течност, подадено за единица време. Обикновено тяхната мощност е 0,1-0,6 kW.
Електрошпиндели
Асинхронните двигатели също са широко разпространени
където: 1 - вал, 2 - ротор, 3 - лагери, 4 - отвор за подаване на въздух, 5 - тръба, 6 - въздушна камера, 7, 8, 9 - въздушни канали, 10 - фитинг, 11 - аксиален лагер, 12 - канал за отработен въздух.
електрошпиндели, използвани в шлифовъчни машини. Електрошпинделът е вграден асинхронен електродвигател, на чийто вал е закрепено шлифовъчно колело без междинни зъбни колела. Скоростта на въртене на електрошпинделите е 13 000-14 000 об/мин и повече. Такава висока скорост се постига чрез захранване на намотката на статора с високочестотни токове. Следователно електрошпинделите се управляват от специални устройства, които преобразуват токове с индустриална честота (най-често 50 Hz) във високочестотни токове (до 1000-2000 Hz).
Един от най-важните възли, които ограничават допустимата скорост на шпиндела, са опорите, в които се върти. В момента обикновено се използват три вида опори: хидравлични, топкови и въздушни. Електрическите шпиндели на въздушни лагери имат най-малко загуби и най-голяма издръжливост. На фиг. 2.5 показва разрез на такъв електрошпиндел.
Валът 1 на вградения електродвигател се върти в лагери 3 с въздушно смазване. Между края на вала и опорния лагер 11 се създава въздушна възглавница. Лагерите 3, състоящи се от месингови вложки и графитни вложки, са залепени в предния и задния щитове на корпуса на електрошпиндела. Чрез фитинг 10 и канали 9, 7 се подава въздухкамера 6, откъдето влиза в смазаната междина между въртящата се и неподвижната повърхност. Въздухът се подава към предния лагер през тръба 5 и отвор 4. Отработеният въздух се изпуска през канал 12. За нормално безпроблемно стартиране на електрошпиндела към него се подава въздух, за да се образува въздушна възглавница между втулките и шпиндела. Тези възглавници са предназначени да премахнат триенето и да намалят износването на лагерите по време на стартиране, те също така създават гладко въртене на шпиндела.
Като честотни преобразуватели за захранване на високоскоростни двигатели на електрошпиндели се използват както електрически машини (серия GIS), така и електронни статични честотни преобразуватели.
Във връзка с напредъка в областта на създаването на електронни честотни преобразуватели, асинхронните електродвигатели се използват не само в главните задвижвания, но и поради възможността за плавно регулиране на тяхната скорост на въртене в широк диапазон в захранващите задвижвания на съвременни металорежещи машини.