Сравнительный анализ электроприводов производственных станков
Развитие производства электродвигателей и систем управления электроприводами дает возможность модернизировать оборудование металлообрабатывающей промышленности путем замены традиционного электропривода на электропривод с высокими регулировочными и энергетическими характеристиками в широком диапазоне угловых скоростей. В работе проведено сравнение электроприводов металлорежущих станков: электропривода на основе двигателя постоянного тока (ДПТ) с возбуждением от постоянных магнитов и электропривода с вентильным двигателем (ВД). Проанализированы механические, регулировочные и энергетические характеристики, отмечены особенности эксплуатации двух типов электропривода. Рассмотрен вопрос модернизации металлорежущих станков путем замены традиционного электропривода на основе ДПТ на электропривод с ВД. Результаты моделирования показали, что в номинальном режиме значения cosφ и КПД для электропривода с ВД составляют 0,95 и 89,64-98,82 %, для электропривода на основе ДПТ эти значения равны 0,6 и 50-98,55 % соответственно. Электропривод с ВД меньше по массе и габаритам, а также согласно закону векторного управления имеет лучшие энергетические характеристики по сравнению с электроприводом на основе ДПТ.
- Ключевые слова: электропривод, двигатель постоянного тока, вентильный двигатель, сравнительный анализ, модернизация производственных станков
- Опубликовано в разделе: Схемотехника и проектирование
- Для цитирования: Щагин А. В., Нгуен Тхань Зыонг, Чжо Сое Вин. Сравнительный анализ электроприводов производственных станков // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 2. С. 193–204. doi: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-2-193-204
Щагин Анатолий Васильевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Тхань Зыонг Нгуен
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Сое Вин Чжо
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
1. Ильинский Н. Ф. Основы электропривода. 3-е изд., стер. М.: Изд. дом МЭИ, 2007. 224 с.
2. Бурков А. П., Красильникъянц Е. В., Смирнов А. А., Салахутдинов Н. В. Совре-менные требования к электроприводам станков с ЧПУ // Вестник ИГЭУ. 2010. № 4. С. 59–64.
3. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб.: Корона принт, 2001. 320 с.
4. Герман-Галкин С. Г., Кардонов Г. А. Электрические машины: Лабораторные рабо-ты на ПК. СПб.: Корона принт, 2003. 256 с.
5. Castagnaro E., Bianchi N. High-speed synchronous reluctance motor for electric-spindle application // 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM). Gothenburg: IEEE, 2020. P. 2419–2425. doi: https://doi.org/10.1109/ICEM49940.2020.9270970
6. Sakunthala S., Kiranmayi R., Mandadi P. N. A study on industrial motor drives: Com-parison and applications of PMSM and BLDC motor drives // 2017 International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing (ICECDS). Chennai: IEEE, 2017. P. 537–540. doi: https://doi.org/ 10.1109/ICECDS.2017.8390224
7. Macahig N. A. A 6-wire 3-phase inverter topology for improved BLDC performance and harmonics // 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). New Orleans, LA: IEEE, 2020. P. 741–744. doi: https://doi.org/10.1109/APEC39645.2020.9124358
8. Современные вентильные электродвигатели с постоянными магнитами для привода нефтеперекачивающих насосов. Перспективы использования на объектах ТЭК / А. С. Адалев, С. А. Булгаков, А. С. Кибардин и др. // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2008. № 1 (11). С. 66–69.
9. Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность): курс лекций. СПб.: КОРОНА-Век, 2007. 336 с.
10. Электроприводы серии ЭПУ-1М: техническое описание и инструкция по эксплуа-тации. 11 с. // Завод «УКРМАШПРОМ» [Электронный ресурс]. URL: https://www.mashprom.com.ua/wp-content/uploads/ 2013/07/epu-1m_main.pdf (дата обраще-ния: 28.01.2022).
11. Schagin A. V., Nguyen D. T. Development of speed control system for BLDC motor with power factor correction // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Elec-trical and Electronic Engineering (EIConRus 2020). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2020. P. 2411–2414. doi: https://doi.org/10.1109/ EIConRus49466.2020.9038981
12. Nguyen D. T. Parametric identification of electric drives using the ordinary least squares method // 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic En-gineering (EIConRus 2021). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2021. P. 2640–2644. doi: https://doi.org/10.1109/ElConRus51938.2021. 9396566
13. Курносов Д. А. Развитие теории и принципов векторного управления вентильным электроприводом на базе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магни-тов: дис. … д-ра техн. наук. Челябинск, 2019. 220 с.
2. Бурков А. П., Красильникъянц Е. В., Смирнов А. А., Салахутдинов Н. В. Совре-менные требования к электроприводам станков с ЧПУ // Вестник ИГЭУ. 2010. № 4. С. 59–64.
3. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб.: Корона принт, 2001. 320 с.
4. Герман-Галкин С. Г., Кардонов Г. А. Электрические машины: Лабораторные рабо-ты на ПК. СПб.: Корона принт, 2003. 256 с.
5. Castagnaro E., Bianchi N. High-speed synchronous reluctance motor for electric-spindle application // 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM). Gothenburg: IEEE, 2020. P. 2419–2425. doi: https://doi.org/10.1109/ICEM49940.2020.9270970
6. Sakunthala S., Kiranmayi R., Mandadi P. N. A study on industrial motor drives: Com-parison and applications of PMSM and BLDC motor drives // 2017 International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing (ICECDS). Chennai: IEEE, 2017. P. 537–540. doi: https://doi.org/ 10.1109/ICECDS.2017.8390224
7. Macahig N. A. A 6-wire 3-phase inverter topology for improved BLDC performance and harmonics // 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). New Orleans, LA: IEEE, 2020. P. 741–744. doi: https://doi.org/10.1109/APEC39645.2020.9124358
8. Современные вентильные электродвигатели с постоянными магнитами для привода нефтеперекачивающих насосов. Перспективы использования на объектах ТЭК / А. С. Адалев, С. А. Булгаков, А. С. Кибардин и др. // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2008. № 1 (11). С. 66–69.
9. Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность): курс лекций. СПб.: КОРОНА-Век, 2007. 336 с.
10. Электроприводы серии ЭПУ-1М: техническое описание и инструкция по эксплуа-тации. 11 с. // Завод «УКРМАШПРОМ» [Электронный ресурс]. URL: https://www.mashprom.com.ua/wp-content/uploads/ 2013/07/epu-1m_main.pdf (дата обраще-ния: 28.01.2022).
11. Schagin A. V., Nguyen D. T. Development of speed control system for BLDC motor with power factor correction // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Elec-trical and Electronic Engineering (EIConRus 2020). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2020. P. 2411–2414. doi: https://doi.org/10.1109/ EIConRus49466.2020.9038981
12. Nguyen D. T. Parametric identification of electric drives using the ordinary least squares method // 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic En-gineering (EIConRus 2021). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2021. P. 2640–2644. doi: https://doi.org/10.1109/ElConRus51938.2021. 9396566
13. Курносов Д. А. Развитие теории и принципов векторного управления вентильным электроприводом на базе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магни-тов: дис. … д-ра техн. наук. Челябинск, 2019. 220 с.
Поделиться