Моментные двигатели 1FW3. Управление моментными двигателями


Тема 12 Шаговые и моментные двигатели

12.1. Принцип действия шаговых двигателей

В схемах автоматики, телемеханики и вычислительной техники наряду с автоматическими системами непрерывного действия, которые выполняются с помощью рассмотренных выше обычных двигателей, широко применяются системы дискретного (импульсного) действия. В таких системах используются специальные исполнительные двигатели, которые получили название шаговых.

Шаговые двигатели — это электромеханические устройства, которые преобразуют электрические импульсы напряжения управления в дискретные (скачкообразные) угловые и линейные перемещения ротора с возможной его фиксацией в нужных положениях.

Первые шаговые двигатели изготовлялись в виде электромагнита, приводящего во вращение храповое колесо (рис. 12.1), которое за одно включение электромагнита под напряжение (за один такт) перемещалось на вполне определенный угол — шаг, величина которого определяется величиной зубцового шага храпового колеса.

Рисунок 12.1. Шаговый двигатель с электромагнитом и храповиком

Для обеспечения реверса на валу двигателя устанавливалось два храповых колеса, повернутых на 180° друг относительно друга, и двигатель снабжался двумя электромагнитами. Несмотря на наличие ряда недостатков храповых шаговых двигателей, они и в настоящее время находят довольно широкое применение в схемах автоматики.

12.2. Шаговые двигатели с пассивным ротором

Применяемые в настоящее время шаговые двигатели в большинстве являются многофазными и многополюсными синхронными электрическими машинами. В отличие от обычных синхронных двигателей роторы шаговых двигателей не имеют пусковой короткозамкнутой обмотки, что объясняется частотным (а не асинхронным) их пуском. Роторы двигателей могут быть возбужденными (активными) и невозбужденными (пассивными).

Питание обмоток статора может быть либо однополярным, либо двухполярным. При однополярном питании напряжение изменяется от нуля до +U; при двухполярном — от + U до -U.

Современные электронные коммутаторы могут обеспечивать питание обмоток статора либо порознь, либо группами в различных сочетаниях. Каждому состоянию — такту коммутации, число которых зависит от способов включения обмоток, соответствует вполне определенные величина и направление вектора F результатирующей МДС двигателя, а следовательно, и вполне определенное положение ротора в пространстве.

На практике управление двигателя, при котором обмотки включаются поочередно равными группами по две, три и т.д., называют симметричным. Поочередное включение неравных групп обмоток называют несимметричным управлением.

Кроме однополярного и двухполярного, симметричного и несимметричного способов управления шаговыми двигателями различают еще потенциальный и импульсный способы управления.

При потенциальном управлении напряжения на обмотках изменяются только в момент поступления управляющего сигнала — команды. При отсутствии последующего сигнала управления одна обмотка или группа обмоток, возбужденные предшествующим сигналом, остаются под напряжением и ротор занимает вполне определенное фиксированное положение.

При импульсном управлении любая обмотка (или группа обмоток), возбужденная сигналом — импульсом управления, по истечении некоторого времени, определяемого длительностью импульса, автоматически обесточивается. Фиксация положения ротора в период паузы между импульсами обеспечивается либо внутренним реактивным моментом (при наличии активного ротора), либо специальными магнитными, электромагнитными или механическими фиксирующими устройствами.

На рис. 12.2 показан принцип работы двухфазного шагового двигателя типа ШД-2-1. Обмотки этого двигателя имеют выводы средних точек, что приводит к их расщеплению на две полуфазы и превращает двигатель из двухфазного в четырехфазный. В отличие от двигателей с обычной двухфазной обмоткой, управление которыми должно осуществляться разнополярными импульсами, управление рассматриваемого двигателя осуществляется однополярными импульсами, что значительно упрощает коммутатор.

Рисунок 12.2. Схема обмоток (а) и порядок коммутации (б) ШД типа ШД-2-1

studfiles.net

Моментные двигатели

Моментные двигатели

Моментным двигателемМоментные двигатели HIWIN называется электромеханический преобразователь, с большим выходным моментом.  В рабочем режиме ротор этого двигателя либо неподвижен, либо вращается с малой скоростью.

Моментные двигатели (Torque Motor)Моментные двигатели HIWIN широко используются в качестве исполнительных элементов в современных системах автоматики, телемеханики, измерительной техники и станкостроении. В этих областях моментные двигатели пришли на смену быстроходным двигателям с редуктором.

Достоинства высокомоментного двигателя (Torque Motor)Моментные двигатели HIWIN

  1. Отсутствие редуктора в кинематической цепи передачи движения к исполнительному органу позволяет сделать эту передачу безлюфтовой, и  устанавливать эти двигатели непосредственно на ходовой винт или в качестве привода поворотного стола, образуя жесткое движение и упрощение конструкции.
  2. Малые габариты и масса.
  3. Стабильные характеристики магнитного поля машины - поток постоянных магнитов не зависит ни от частоты вращения, ни от напряжения, ни от температуры.
  4. Наличие высокоэффективных постоянных магнитов обеспечивает высокие значения вращаего момента, а следовательно большие угловые ускорения в переходных режимах работы.
  5. Моментные двигатели обеспечивает равномерный ход при чрезвычайно малых частотах вращения.
  6. Наличие постоянных магнитов обеспечивает способность выдерживать большую перегрузку по току
  7. Машины с постоянными магнитами (благодаря отсутствию обмотки возбуждения и потерь в этих обмотках) имеют высокий КПД и облегчённые условия охлаждения

Моментные двигатели NIWIN - это синхронные низкооборотные высокомоментные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов с полым валом.

Двигатели HIWIN серии TMSДвигатели HIWIN серии TMS короткие, компактные и надежные. Используются в системах позиционирования, поворотных столах. Оптимальны для  механизмов с  большим моментом и высокой динамикой.

Имеют жесткое, безлюфтовое соединение между двигателем и нагрузкой. Регулирование с помощью сервоприводов HIWINСервоприводы HIWIN реализуют быстрый разгон и хорошую равномерность движения. Двигатели серии TMS имеют полую конструкцию вала и  хорошо подходит для решения задач в области автоматизации. В комплект поставки должны  входить, соединительные кабели.

В качестве достоинств моментных двигателей HIWIN можно также отметить следующее:

  • Полый вал, удобный для компактного подсоединения к исполнительным механизмам.
  • Отсутствие потерь информации при передаче движения.
  • Простое обслуживание.
  • Компактность
  • К двигателю может быть подобран соответствующий сервоусилитель, предназначенный для работы с ним.
  • Отсутствие подвижных контактов в двигателе  (двигатель без щеточный).
  • Использование кросс-роликового подшипника (cross-roller) позволило получить высочайшую жесткость при воздействии на вал двигателя  в осевом и радиальном направлении.
  • Возможная степень защиты корпуса двигателя -  IP65 (в качестве опции).
  • Встроенный тормоз (также доступен в качестве опции).

 

ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИК С ПЕРЕКРЕСТНЫМИ РОЛИКАМИ (cross roller)

В опорном подшипнике с перекрестными цилиндрическими роликами эти ролики расположены поперечно, каждый последующий ролик расположен перпендикулярно к предыдущему, в 90° пазе V-образной формы и отделен от других роликов сепаратором. Такая конструкция позволяет одному подшипнику принимать нагрузки по всем направлениям, радиальным  и осевым.

 

 Области применения моментных двигателей HIWIN

Классификация производств Область использования Особенности и  основные причины для использования
Точность Скорость Жесткость Компактность Простотаобслуживания

 Станки

 

Магазины смены  инструмента   +   + +
Привод подач и приводы главного движения +   + + +
Машины для сборки Машины по монтажу электрических компонентов + +   + +
Высокоскоростные  сборочные машины для электронных компонентов + +   + +
Различные монтажно-сборочные машины + +   + +
Другое производственное оборудование Химическое покрытие, очистка пластин, ионная имплантация +     + +
Высокоточные транспортные механизмы, измерительные системы, дефектоскопы +  +   + +
Измерительно-испытательное оборудование Электромеханическая узлы +     + +
Обследование электрических компонентов +     + +
Обследование оптических компонентов +     + +
Установки химического анализа   +     +
Другое измерительное / испытательное оборудование +     + +
Робототехника Роботы-манипуляторы в линиях сборки + + + + +
Различные виды транспортных роботов + +   + +
Измерительно / транспортные роботы в нано-производствах + +   + +

Станки

www.servosystem.ru

Моментные двигатели 1FW3

     Комплектные моментные двигатели 1FW3 являются синхронными двигателями с возбуждением от постоянных магнитов с полым валом, с жидкостным охлаждением и большим количеством полюсов. Рабочие характеристики принципиально близки известным синхронным двигателям.

Комплектные моментные двигатели поставляются в состоянии готовности, с установленным в статор ротором, ротор имеет на стороне A в высотах оси вращен ия 150 и 200 фланец с центрирующей кромкой и резьбовым отверстиям согласно конструктивному исполнению IM B14. При высоте оси вращения 280 фланец выполнен с центрирующей кромкой и сквозным отверстиями согласно конструктивному исполнению IM B35.

Вместе с системой приводов SINAMICS S120 моментные двигатели 1FW3 образуют эффективную систему с высокой функциональностью. Встроенный датчик для регулирования скорости и положения выбираются в зависимости от применения.

Преимущества

  • Большой крутящий момент при компактных размерах и небольшом пространстве для встраивания
  • Высокая перегрузочная способность
  • Никаких упругостей в механике привода
  • Отсутствие люфта
  • Высокая износостойкость, так как механические передачи отсутствуют в системе привода
  • Меньший момент инерции
  • Непосредственная связь с машиной через фланцевое крепление
  • Различные концепции монтажа
  • Экономия энергии благодаря сокращению механических потерь
  • Высокая точность позиционирования за счет прямого монтажа датчика положения на оси, точность до 5 угловых секунд

Область применения

Серия 1FW3 разрабатывалась как прямой (безредукторный) привод. Безредукторный привод - компактный унифицированный узел, в котором механическая мощность двигателя передается без промежуточных устройств непосредственно технологической машине.

  • Главные приводы экструдера
  • Привод шнека в термопластовых автоматах
  • Приводы валков в машинах для изготовления пленок
  • Каландры, вытягивающие, литейные и охлаждающие валки
  • Динамичные задачи позиционирования, например, поворотные столы, переключаемые ленточные контейнеры
  • Замена гидравлических двигателей
  • Приводы рулонов в бумагоделательных машинах
  • Приводы летучих ножниц для резки непрерывных материалов, пример: бумаги, текстиль, листовой металл
  • Волочильные машины
  • Приводы рубящих устройств
  • привода телескопа, робота, манипулятора

В комбинации с линейкой приводов SINAMICS S120 встраиваемые моментные электродвигатели могут использоваться как непосредственный привод для следующего оборудования:

  • агрегатные станки, поворотные столы, оси качания
  • круговые оси (ось A, B, C для 5-ти осевых обрабатывающих станков)
  • револьверный блок и барабанный блок для одно- и многошпиндельных станков
  • динамические магазины инструмента
  • токарные шпиндели во фрезерных станках
  • вальцовые и цилиндрические приводы
  • оси подачи и оси манипуляторов

Конструкция моментного двигателя

 Встраиваемый моментный электродвигатель 1FW6 состоит из следующих компонентов:

Статор моментного двигателя

Ферромагнитный сердечник с 3-х фазной обмоткой. Для лучшего отвода тепла возможно принудительное охлаждение двигателя через радиатор жидкостного охлаждения (главный радиатор).

Ротор моментного двигателя

 Цилиндрический полый вал из стали, укомплектованный по периметру постоянными магнитами. При использовании главного и прецизионного радиатора параллельно при одной системе охлаждения для простого подключения можно использовать адаптер для подключения охлаждения. Варианты исполнения системы охлаждения зависит от типового размера (наружного диаметра) двигателя.

Напряжение сети 3 AC 400 В,

Три варианта исполнения моментных двигателей:

  • водяное/воздушное охлаждение
  • полый вал
  • водяное/воздушное охлаждение
  • встраиваемое исполнение
  • водяное/воздушное охлаждение
  • гладкий вал

Номин.

обороты

Высота оси

 Номинальная

мощность, кВт

Номинальный

момент, Нм

 Номинальный

ток, А

Пусковой крутящий

момент Нм

 Моментные двигатели 1FW3

Водяное охлаждение

 Кол-во

пар полюсов

цена

Масса кг

150 200 4,7 310 13 315 1FW3201-1DE72-5AA0 14   127
7,9 517 21 525

1FW3202-1EE62-5AA0

1FW3202-1EE62-5AM0

1FW3202-1EE62-5AS0

14   156
11,8 750 30 790 1FW3203-1ХEХ2-ХAA0 14   182
15,7 1000 40 1050 1FW3204-1ХEХ2-ХAA0 14   223
23,6 1500 65 1575 1FW3206-1ХEХ2-ХAA0 14   279
31,4 2000 84 2100 1FW3208-1ХEХ2-ХAA0 14   348
280 39,3 2500 108 2625 1FW3281-1ХEХ3-ХAA0 17   628
55 3500 150 3675 1FW3283-1ХEХ3-ХAA0 17   731
78,5 5000 207 5250 1FW3285-1ХEХ3-ХAA0 17   885
102 7000 230 7150

1FW3287-2WE63-5AA0

1FW3287-2BE68-5AS0

17   1087
250 280 62,8 2400 153 2652 1FW3281-1ХGХ3-ХAA0 17   628
89 3400 223 625 1FW3283-1ХGХ3-ХAA0 17   731
125,6 4800 306 5250 1FW3285-1ХGХ3-ХAA0 17   885
175,3 6700 435 7350 1FW3288-1ХGХ3-ХAA0 17   1087
300 150 3,1 100 7,2 105 1FW3150-1ХHХ2-ХAA0 7   87
6,3 200 14 210 1FW3152-1ХHХ2-ХAA0 7   108
9,4 300 20,5 315 1FW3154-17H72-7AA0 7   129
12,6 400 28 420 1FW3155-17H72-7AA0 7   150
15,7 500 34 525 1FW3156-17H72-7AA0 7   171
200 9,4 300 23 315  1FW3201-17H72-7AA0 14   127
15,7 500 37 525  1FW3202-17H72-7AA0 14   156
23,6 750 59 790  1FW3203-17H72-7AA0 14   182
31,4 1000 74 1050  1FW3204-17H72-7AA0 14   223
47,1 1500 118 1575  1FW3206-17H72-7AA0 14   279
62,8 2000 153 2100  1FW3208-17H72-7AA0 14   348
500

150

5,2 100 11 105  1FW3150-17L72-7AA0 7   87
10,5 200 22 210  1FW3152-17L72-7AA0 7   108
15,7 300 32 315  1FW3154-17L72-7AA0 7   129
20,9 400 43 420  1FW3155-17L72-7AA0 7   150
26,2 500 53 525  1FW3156-17L72-7AA0 7   171

200

15,7 300 37 315 1FW3201-17L72-7AA0 14   127
26,2 500 59 525 1FW3202-17L73-7AA0 14   156
39,3 750 92 790 1FW3203-17L73-7AA0 14   182
52,3 1000 118 1050 1FW3204-17L73-7AA0 14   223
73,3 1400 169 1575 1FW3206-17L73-7AA0 14   279
96,8 1850 226 2100 1FW3208-17L72-7AA0 14   348
800 150 8,4 100 17 105 1FW3150-17P72-7AA0 7   87
16,7 210 32,5 210 1FW3152-17P72-7AA0 7   108
25,1 300 47,5 315 1FW3154-17P72-7AA0 7   129
33,5 400 64 420 1FW3155-17P72-7AA0 7   150
41,9 500 79 525 1FW3156-17P72-7AA0 7   171

Другие номинальные скорости по запросу, любое исполнение

 

ООО " Промышленная Автоматизация"

Вы можете заказать данное оборудование по e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Или написать что Вам необходимо!

www.promautomatic.ru

МОМЕНТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В моментных двигателях ротор, развивая необходимый момент, поворачивается лишь на весьма малые углы, составляющие долю его оборота. Таким образом, двигатель работает практически с неподвижным ротором или, как говорят, в режиме короткого замыкания.

В качестве моментных могут быть использованы двигатели различных типов как постоянного, так и переменного тока.

Например, у двигателя постоянного тока независимого возбуждения момент кроткого замыкания пропорционален приложенному напряжению. У асинхронного двигателя (трехфазного или двухфазного) момент определяется квадратом напряжения в цепи статора, причем в двухфазном двигателе достаточно регулировать ток в одной обмотке – обмотке управления и изменять момент за счет внесения асимметрии.

Наиболее рационально использование двухфазного синхронного двигателя с возбуждением от постоянного магнита и питанием обмотки статора постоянным током (рис.5.11). Изменяя соотношение токов от I1=max, I2=0 до I1=0, I2=max, можно обеспечить поворот ротора в пределах 900. При I1=max положение ротора будет совпадать с осью обмотки 1, при I2=max – с осью обмотки 2. В этом режиме по сути дела мы имеем двигатель постоянного тока, работающий без коллектора в пределах одного полюсного деления. В этом случае коллектор не нужен, так как нет необходимости в коммутации. Более того, коллектор крайне нежелателен, так как изменения сопротивления щеточного контакта приводит к нестабильности развиваемого момента и, как следствие, к колебаниям ротора около положения равновесия. В маломощных установках взамен синхронной машины можно применять поворотный трансформатор (без щеточного контакта). Если на обмотки статора подавать питание от дифференциального усилителя постоянного тока, а одну из обмоток ротора использовать в качестве обмотки возбуждения.

Рис.5.11

При необходимости поворота ротора на угол больше 900 уже требуется коммутатор. В этом случае целесообразно применять вентильный двигатель, коммутируя обмотки посредством полупроводниковых приборов за счет сигналов. Подаваемых от датчика положения оси ротора. Датчик может быть построен на тех же принципах, сто и рассмотренные выше датчики вентильного двигателя. Можно также использовать поворотный трансформатор.

Моментный двигатель в отличие от обычных (вращающихся) двигателей представляет собой в первом приближении не интегрирующее звено, а пропорциональное. Поэтому при необходимости иметь систему с астатизмом должны быть введены интегрирующие звенья. К пропорциональным звеньям следует также отнести и двигатели для микропремещений, рассмотренные в предыдущем параграфе.

Системы с моментными двигателями отличаются повышенным быстродействием. Так как двигатель не вращается, то его механическая энергия не оказывает влияния на динамику системы. Переходные процессы определяются в основном электромагнитной инерцией обмоток. Так как электромагнитная постоянная двигателя обычно существенно меньше электромеханической, то переходные процессы завершаются за боле короткие промежутки времени, чем при отработке перемещений.

studlib.info