Электропривод трехкоординатный асинхронный Размер 2М-5-21.

Назначение и область применения

Размер 2М-5-21 ИДАФ.655174.002 — первый серийно выпускавшийся (с начала 1980-х гг., г. Новосибирск) трехкоординатный асинхронный глубокорегулируемый комплектный электропривод с частотно-токовым регулированием для металлорежущих станков.

Наибольшее применение получил на токарных станках с ЧПУ завода «Красный Пролетарий»:

• 16К20Ф3 С19
• 16К20Ф3 С32
• 16А20Ф3 С39

Всего выпущено около 20 000 комплектов.

Электропривод разработан в 1970-х гг. с применением инновационного для того времени метода построения САР — векторного управления — на элементной базе того периода. В эксплуатации выявился ряд уязвимостей, главная из которых — низкая надёжность силовой части транзисторного инвертора.

Ключевые слабые места:

• Силовые транзисторные ключи КС12 выходят из строя наиболее часто;
• Подбор отечественных транзисторов требует перебора сотен экземпляров;
• Импортные аналоги практически не подбираются по параметрам.

С появлением современных высоконадёжных силовых компонентов, в частности интеллектуальных IGBT-модулей, стала возможна модернизация инвертора — первый и наиболее эффективный этап повышения надёжности привода (на порядок).

Технические данные электропривода «Размер 2М-5-21»

Электропривод асинхронный глубокорегулируемый комплектный «Размер 2М-5-21» ИДАФ.655174.002 (в дальнейшем — электропривод) предназначен для работы в системах автоматического регулирования частоты вращения:

• двух двигателей подач,
• одного двигателя шпинделя

токарных станков с ЧПУ.

Условия нормальной эксплуатации

• Температура окружающей среды: 1…35 °C (274…308 К);
• Относительная влажность: ≤ 80 % при 25 °C (298 К);
• Атмосферное давление: 86,6…106,7 кПа (650…800 мм рт. ст.);
• Вибрация: 1–35 Гц, амплитуда ≤ 0,1 мм.

Питание и устойчивость к отклонениям сети

• Питание: трёхфазная сеть ~380 В, 50 Гц, с обязательным заземлением;
• Допустимые отклонения напряжения: +10 % / –15 %;
• Допустимые отклонения частоты: ±1 %;
• Потребляемая мощность: ≤ 20 кВА.

Электроприводы подачи

Приводы подачи работают в четырёх квадрантах.

Управление и интерфейсы

• Управляющее напряжение: ±10 В (постоянное), пульсации ≤ 2 %;
• Входное сопротивление: ≥ 2 кОм;
• Логические сигналы:
  • «1»: 9–13 В,
  • «0»: 0–1,5 В

  при сопротивлении нагрузки 820 Ом.

Обратная связь по положению

Информация о положении вала передаётся импульсными сигналами:

• Основные: sin, -sin, cos, -cos — со сдвигом фазы (90 ±10)° эл.,
• Нуль-метки: НМ, -НМ.

Характеристики сигналов:

1. Разрешение: 2000 имп./об (Δ = 1,25δ) или 1000 имп./об (Δ = 2,5δ), где δ = 0,0001 оборота;
2. Нуль-метка: 2 импульса за оборот;
3. Скважность:
   • sin, -sin, cos, -cos: 2 ± 0,1;
   • НМ: 500 ± 100.
4. Точность измерения угла: ±10δ.

Механические и динамические параметры

• Максимальная скорость: 1000 или 1500 об/мин (в зависимости от типоразмера);
• Номинальный момент двигателей: 7–70 Н·м;
• Шаг ходового винта станка: 5 или 10 мм, сочленение — безлюфтовое;
• Устойчивость характеристик гарантируется при изменении:
  • нагрузки,
  • направления вращения,
  • температуры.

Параметры замкнутого по положению привода

1. Амплитуда колебаний вала на нулевой скорости при нагрузке 0,4 М_до: ≤ ±4δ;
2. Угол отклонения при набросе/сбросе 0,4 М_до: ≤ 20δ ± 2δ;
3. Диапазон регулирования: 0…n_max;
4. Минимальная добротность (при частоте квантования УЧПУ ≥ 100 Гц): 30 об/мин;
5. Продолжительный режим: допустимая нагрузка — 0,9 М_до.

Электропривод главного движения

Работает в четырёх квадрантах.

Основные параметры

• Двигатель: 4АБ2П132М4;
• Номинальный момент: 72 Н·м;
• Диапазон регулирования: 45…4500 об/мин;
• Мощность при 1500 об/мин: ≥ 11 кВт;
• Управляющее напряжение: ±10 В, пульсации ≤ 2 %;
• Входное сопротивление: 4,74 кОм;
• Время восстановления скорости при ступенчатой нагрузке (0 → 8,25 кВт): ≤ 1 с;
• Длительный момент/мощность в САР: 75 % от допустимого;
• Полоса пропускания (n = 1000 об/мин, без дополнительной инерции): ≥ 20 Гц.

Встроенная информационная электроника

Выдаёт следующие контактные сигналы:

1. Индикация нулевой частоты: Vо1, Vо2;
2. Достижение заданной частоты: Vз1, Vз2;
3. «Момент ограничен»: Мо1, Мо2;
4. Индикация включения:
   • «Главный привод включён»: ГПВ1, ГПВ2,
   • «Приводы подач включены»: ППВ1, ППВ2.

Защитные функции

• Отключение при перегрузке (свыше М_max для подач или М_ном для шпинделя): ≤ 1,0 с;
• Торможение при отключении сети — с максимальным темпом до полной остановки;
• Система контроля перегрева двигателей.

Состав электропривода «Размер 2М-5-21»

Платы основного комплекта

• ЗТ4, РТ8, РС14, РТ9, ФИ12, ИС4, АГ5, АП5, КТ7

Платы модификации «2М5-21/11»

• УТ6, РГП1, ИС15, ДОС2, АГП1, ИСП7, РПП1, КТН3

Прочие компоненты

• Силовые ключи: КС-12, КС-18;
• Блок питания: ИП-91.