SU1027055A1

SU1027055A1 - Arcuate-stator electric drive of screw press

Info

Publication number: SU1027055A1
Application number: SU813318377A
Authority: SU
Inventors: Евгений Фролович Беляев; Павел Николаевич Цылев; Евгений Матвеевич Огарков; Александр Дмитриевич Коротаев
Original assignee: Пермский политехнический институт
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-07-07

Abstract

Т ГОСТАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОЛ ВИНТОВОГО ПРЕССА, содержаиий дуговой индуктор с двухслойной трехфазной otSMOT кой и полузаполненными . крайними пазами, ротор-маховик, жестко закрепленный на винтовом шпинделе, сочлененном с гайкой, смонтированной в ползуне а также систему управлени с датчиками положени ползуна, вывод которой под-, ключей к двухслойной трехфазной обмотке индуктора через-реверсивный тиристорный пускатель, причем датчики положени ползуна смонтированы на станине пресса, о т h и ч а ю « и и с тем/ что, с целью улучшени анергётических показателей он снабжен размещенны по концам дугового индуктора магнитными шунТами-компенсаторами , вьтолненны ш в:виде катушек из ферромагнитйого изолированного провода, число витков и сечение котсфого одинаковы и равны соотвественно числу витков и сечению провода секций двухслойной трехфазной обмотки, причем упом нутые ка1тушки pa3Mst2ieH j одной, стороной за гфелелами дугового индуктора по его торцам, а друго1Й - в W полузаполненное крайних пазах дугового индукторй, а катушки электрис :чески объедйнейы в три фазные груп тл к включены последовательно и сог ,лаено с соответствукхчими фазакта двухслойной.трехфазной обмотки. isi ч| о сл О1T HOSPITAL ELECTRIC PRINTER SCREW PRESS, containing arc inductor with two-layer three-phase otSMOT and which is semi-filled. extreme grooves, a rotor flywheel rigidly mounted on a screw spindle articulated with a nut mounted in a slide and a control system with a slide position sensor, the output of which is under-, keys to a two-layer three-phase winding of the inductor through a reversible thyristor starter, and the slide position sensors mounted on the base of the press, about h h and h ay "and with the fact / that, in order to improve the energy performance, it is equipped with magnetic shunt-compensators placed at the ends of the arc inductor; The coils of ferromagnetic insulated wire, the number of turns and the cross section of the wire are identical and equal, respectively, to the number of turns and wire cross sections of the two-layer three-phase winding, and the pa3Mst2ieH j coils one side, one side of the arc-inductor gfelely along its ends, and I draw my lines, and I draw my lines, I draw. the arc inductor slots, and the electric: coils in three phase groups are connected in series and coaxially, with the corresponding three-phase two-layer phase winding. isi h | about sl O1

Description

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к конструкци узлов привода оборудовани дл обр ботки давлением. Известен дугостаторный электропривод винтового пресса, содержавш дуговой индуктор с двухслойной трехфазной обмоткой и полузаполнен ными крайними пазами, жестко закре ленный на винтовом шпинделе, сочлененным с гайкой, смонтированной в ползуне, а также систему управлени с датчиками положени ползун выход которой подключен к двухслой ной трехфазной обмотке индуктора через реверсивный тиристорный пускатель , причем датчики положени ползуна смонтированы на станине пресса . Известный дугостаторный электр привод обладает невысокими энергетическими показател ми(КПД и коэффициент мощности), обусловленными потер ми на кра х незамкнутого дуг вого индуктора. Цель изобретени - улучиление энергетических показателей. Поставленна цель достигаетс тем, что дугостаторный электроприво винтового пресса, содержащий дуговой индуктор с двухслойной трехфаз ной обмоткой и полузаполненными крайними пазами, ротор-маховик, жестко закрепленный на винтовом шпинделе, сочлененном с гайкой, смонтированной в ползуне, а также систему управлени с датчиками положени ползуна, вывод которой подключен к двухслойной трехфазной обмотке индуктора через реверсивный тристорный пускатель, причем датчики положени ползуна смонтированы на станине пресса, снабжен расположенными по концам дугового индуктора магнитными шунтами-компенсаторами , выполненными в виде катушек из ферромагнитного изолированно го провода, число витков и сечение которого одинаковы и равны соответственно числу витков и сечению провода секций двухслойной трехфазной обмотки, причем упом нутые катушки размещены одной стороной за пределами дугового индуктора по его торцам , а другой - в полузаполненных крайних пазах дугового иацуктора, при этом катушки электрически.объединены в три фазные группы и включе ны последовательно и согласно с соответствующими фазами двухслойной .трехфазной обмотки. На фиг. 1 приведена блок-схема привода;.на фиг, 2 - схема соединени обмоток. Дугостаторный электропривод винтового пресса содержит четырехполюсный дуговой индуктор 1 с двухслойной трехфазной обмоткой 2 и магнитными шунтами-компенсаторами 3. В расточке дугового индуктора 1 размещен ротор-маховик 4, с которым механически соединен винтовой шпиндель 5. Последний сочленён с гайкой 6, расположенной в ползуне 7,.В процессе работы винтового прессеа контроль положени ползуна 7 осуществл етс посредством датчиков 8 положени , сигнал с которых поступает на вход системы 9 управлени , вывод которой подключен на вход реверсивного тиристорного пускател 10. Вторые входы системы 9 управлени и реверсивного тиристорного пускател 10 подключены к источнику 11 переменного напр жени . Выход реверсивного тиристорного пускател 10 подключен к обмоткам дугового индуктора 1. Дуговой индуктор 1 представл ет собой магнитопровод с пазами, в которых уложены фазные обмотки- А-Х, В-У, С-7,, образующие в совокупности |Трехфазную обмотку 2. Распределение секций фазных обмоток по пазам показано на фиг, 1, откуда видно, что секции трехфазной обмотки 2 полностью заполн ют пазы двух центральных полюсных делений, а пазы крайних полюсных делений секци ми этой обмотки заполнены наполовину. По концам дугового индуктора 1 установлены магнитные шунты-компенсаторы 3. Конструктивно каждый из магнитных шунтов-компенсаторов 3 представл ет собой шесть катушек 12 - 17 (первый шунт) и 18 23 (второй шунт), выполненных изоли:рованным проводом из ферромагнитного материала. Число витков и сечение провода всех катушек выбираютс одинаковыми и равными количеству витков и сечению провода секций основной трехфазной обмотки 2, Общее количество О катушек магнитных шунтов-компенсат .оров 3 составл ет двенадцать, равно числу пазов на крайних полюсных делени х дугового иднуктора 1 и уложены в три р да, в каждом из которых число катушечных сторон различно и уменьшаетс по мере удалени от краев дугового индуктора 1 (фиг. 1) , Стороны 12 - 17н и 18 - 23к упом нутых катушек 12-23 уложены в пазах крайних полюсных делений дугового интуктора 1. По п/б Гдл рассматриваемого дугового индуктора 1 по две р дом расположенных, начина от краев , катушки магнитных шунтов-компенсаторов 3 соединены между собой последовательно и включены согласно с соответствующими фазами основной рехфазной обмотки 2 (фиг . 2} . При таком включении в пазах крайних полюсных делений обеспечиваетс одинаковое направление тока в магнитых шунтах-компенсаторах 3 и етоонах секций трехфазной обмотки 2. Начала катушек 13, 15 и 17 и концы катушек 18, 20 и 22 магнитных шунтов-компенсаторов 3 заведены в коробку выводов дугового индуотора 1, где соедин ютс по схемам Узвезда или треугюльник и подключаютс к реверсивному тиристорному пускателю 10. Дугостаторный электропривод винтового пресса работает следующим образом. При подключении двухслойной трех фазной обмотки 2 и магнитных шунтов-компенеаторов 3 к источнику 11 переменного напр жени через реверсивный тиристорный пускатель 10 в з зоре, отдел ющем дуговой индуктор 1 от маховика-ротора 4, возбуждаетс бегущее магнитное поле. Это поле при своем движении индуцирует в маховике-роторе 4 ЭДС и электрический ток. Взаимодействие индуцированного в маховике-роторе 4 электрического тока с бегущим магнитным полем дугового индуктора 1 обуславливает возникновение электромагнитного усили и момента. Если величи на электромагнитного момента преBHiuaeT момент сопротивлени сил трени , то маховик 4, вместе с ним и винтовой шпиндель 5 приход т во вращение. Так как винтовой шпиндель 5 не имеет возможности осевого перемещени , его вращение с помощью гайки 6 преобразуетс в поступатель ное движение ползуна 7. Когда ползу 7проходит заданный путь разгона и скорость маховика-ротора 4 достигает величины, соответствующей необхо димой кинематической энергии, дуговой индуктор 1 и магнитные шунтыкомпенсаторы 3 с помощью датчиков 8 положени , системы 9 управлени и р версивного тиристорного пускател 1 отключаютс от источника 11 перемен ного напр жени . Дальнейшее движени ползуна 7 вниз происходит по инерци 8конце хода ползуна 7 происходит р бота пластического деформировани з готовки и электропривод винтового пресса посредством датчиков 8 полож ни , системы 9 управлени , тиристор ного пускател 10 включаетс на обратный ход. В дугостаторном электроприводе в тового пресса магнитные шунты-компенсаторы 3 устран ют возникновение пульсирующего магнитного пол продольного краевого эффекта. Вып®лнение магнитных шунтов-компенсаторов 3 в виде катушек, включенных последовательно и согласно с фазами двух слойной трехфазной обмотки 2, обеспечивает протекание по ним трехфазного переменного тока. Токи в катушечных сторонах магнитных шунтовкомйенсаторов 3, расположенных за пределами дугового индуктора 1, соз дают магнитодвижущую силу, котора в каждый момент времени равна по , величине, но противоположна по направлению магнитодвижущей силе, возбуждаемой на кра х дугового индуктора 1 токами двухслойной трехфазной обмотки 2 и катушечными сторонами магнитных шунтов-компенсаторов 3, расположенными в полузаполненных пазах крайних полюсных делений дугового индуктора 1. Это позвол ет существенно увеличить электромагнитное усилие и электромагнитный вращающий момент, а также КПД и коэффициент мощности. Кроме того, магнитные шунты-компенсаторы 3, выполненные из ферромагнитного провода, увеличивают проводимость путей, по которым замыкаютс линии магнитного пол , созданного токами ротора-маховика 4. Это приводит к увеличению индуктивного сопротивлени участков ротора-маховика 4, вход щих в зону дугового индуктора 1 и покидающих зону этого индуктора. Возрастание индуктивного сопротивлени ротора-маховика 4 в зонах входа его в дуговой индуктор 1 и выхода из этого индуктора обуславливает уменьшение в этих зонах токов и создаваемых ими тормозных электро ,магнитных усилий и моментов.и, тем самым, способствует дополнительному увеличению т гового усили и электромагнитного вращающего момента. Следовательно , магнитные шунты-ком- . пенсаторы 3 устран ют вредное вли ние процессов, обусловленных входом ротора-маховика 4 в дуговой индуктор 1 -и выходом его из этого . индуктора, тем самым, существенно повьдчает эффективность дугостатЬрного двигател . Магнитные шунты-компенсаторы 3 позвол ют увеличить в два раза линейную токовую нагрузку на крайних полюсных делени х дугового индуктора 1. Это эквивалентно увеличению длины дугового индуктора 1 на величину полюсного делени , пазы которого полностью заполнены секци ми двухслойной трехфазной обмотки 2. Вли ние этого влени особенно существенно в дугостаторных асинхронных двигател х с малым числом полюсов дугового индуктора 1 Так, напримёр , в четырехполюсном дуговом асинхронном двигателе установка магнитных шунтов-компенсаторов 3 позвол ет за счет возрастани линейной токовой нагрузки увеличить электромагнитное усилие, вращающий момент и электромагнитную мощности почти на 25%. С увеличением числа полюсов роль этого фактора несколько уменьшаетс . Так в восьмиполюсном дуговом асинхронном двигателе увеличение лийейной токовой нагрузки на крайних полюсныхThe invention relates to mechanical engineering, in particular to the design of drive units for pressure treatment equipment. The arc-driver electric drive of a screw press, containing an arc inductor with a two-layer three-phase winding and half-filled extreme slots, rigidly fixed on a screw spindle, coupled with a nut mounted in a slide, and also a control system with a position sensor, the output of which is connected to the slider, is known. the inductor through a reversive thyristor starter, and the sensors for positioning the slide are mounted on the frame of the press. The known arc power drive has low energy indices (efficiency and power factor) due to losses at the edges of the open arc inductor. The purpose of the invention is to improve the energy performance. The goal is achieved by the fact that an articulated electric screw press containing an arc inductor with a two-layer three-phase winding and half-filled extreme grooves, a rotor flywheel rigidly mounted on a screw spindle articulated with a nut mounted in a slide, and also a control system with position sensors slid , the output of which is connected to a two-layer three-phase winding of the inductor through a reversible tririst starter, with the slide position sensors mounted on the press frame, provided with Magnetic shunts-compensators made at the ends of the arc inductor, made in the form of coils of ferromagnetic insulated wire, the number of turns and the cross section of which are the same and equal to the number of turns and section of the wire of two-layer three-phase windings, and the coils are placed on one side outside the arc inductor along its ends, and the other in the semi-filled extreme slots of the arc and tack, while the coils are electrically combined into three phase groups and are connected in series and according to Asno with the corresponding phases of a two-layer three-phase winding. FIG. 1 shows a block diagram of a drive; FIG. 2 is a diagram of a connection of windings. The arc screw drive of a screw press contains a four-pole arc inductor 1 with a two-layer three-phase winding 2 and magnetic shunts-compensators 3. A rotor flywheel 4 is placed in the bore of the arc inductor 1, with which the screw spindle 5 is mechanically connected. The latter is coupled with a nut 6 located in a slide block 7 During operation of the screw press, the position of the slider 7 is controlled by means of the 8 position sensors, the signal from which is fed to the input of the control system 9, the output of which is connected to the reversing input thyristor starter 10. The second inputs of the control system 9 and the reverse thyristor starter 10 are connected to a variable voltage source 11. The output of the reversing thyristor actuator 10 is connected to the windings of the arc inductor 1. The arc inductor 1 is a magnetic circuit with grooves in which phase windings are placed — A – X, B – Y, C – 7, which together form the three-phase winding 2. Distribution The sections of the phase windings along the grooves are shown in Fig. 1, whence it is seen that the sections of the three-phase winding 2 completely fill the grooves of the two central pole divisions, and the grooves of the extreme pole divisions are half-filled with sections of this winding. At the ends of the arc inductor 1, magnetic shunt-compensators 3 are installed. Structurally, each of the magnetic shunt-compensators 3 consists of six coils 12-17 (first shunt) and 18 23 (second shunt) made by an insulated ferromagnetic wire. The number of turns and the cross-section of the wire of all coils are the same and equal to the number of turns and the cross-section of the main three-phase winding 2 sections. The total number O of the magnetic shunt-compensated coils of the inors 3 is twelve, equal to the number of grooves in the extreme pole divisions of the arc and multiplex 1 and laid in three rows, in each of which the number of coil sides is different and decreases with distance from the edges of the arc inductor 1 (Fig. 1), the sides 12-17n and 18-23 of said coils 12-23 are laid in the grooves of the extreme pole divisions of the arcintuctors 1. According to p / b Gdl of the considered arc inductor 1, two rows of located, starting from the edges, the coils of magnetic shunts-compensators 3 are interconnected in series and connected according to the corresponding phases of the main three-phase winding 2 (Fig. 2}. With this the inclusion in the grooves of the extreme pole divisions ensures the same direction of the current in the magnetic shunt compensators 3 and etoons of the three-phase winding sections 2. Beginning of the coils 13, 15 and 17 and the ends of the coils 18, 20 and 22 of the magnetic shunt compensators 3 are inserted into the box in vodov arc induotora 1, where are connected schemes Uzvezda or treugyulnik and are connected to the thyristor contactor 10. The reversible electric Dugostatorny screw press operates as follows. When a two-layer three-phase winding 2 and magnetic shunt compensators 3 are connected to an alternating voltage source 11, a traveling magnetic field is excited through a reversing thyristor starter 10 in a separation separating the arc inductor 1 from the flywheel-rotor 4. This field induces 4 EMF and electric current in the flywheel-rotor when it moves. The interaction induced in the flywheel-rotor 4 of the electric current with the traveling magnetic field of the arc inductor 1 causes the occurrence of electromagnetic force and moment. If the moment of resistance of the friction forces is greater than the electromagnetic moment of preBHiuaeT, then the flywheel 4, together with it, the screw spindle 5 comes into rotation. Since the screw spindle 5 does not have axial movement, its rotation by means of the nut 6 is converted into a forward movement of the slide 7. When the crawler 7 passes a given acceleration path and the speed of the flywheel-rotor 4 reaches the value corresponding to the required kinematic energy, arc inductor 1 and The magnetic shunt compensators 3 are switched off by means of the 8 position sensors, the control system 9 and the parallel thyristor actuator 1 from the alternating voltage source 11. The further movement of the slide 7 downwards occurs by inertia. The end of the stroke of the slide 7 occurs the work of plastic deformation of the preparation and the electric drive of the screw press by means of the position sensors 8, the control system 9, the thyristor starter 10 is turned back. In the electric arc actuator in this press, magnetic shunt compensators 3 eliminate the occurrence of a pulsating magnetic field of the longitudinal edge effect. The release of magnetic shunt-compensators 3 in the form of coils connected in series and in accordance with the phases of a two-layer three-phase winding 2, allows three-phase alternating current to flow through them. The currents in the coil sides of the magnetic shunt commutators 3 located outside the arc inductor 1 create a magnetomotive force, which at each moment of time is equal in magnitude but opposite in direction of the magnetomotive force excited on the edges of the arc inductor 1 by currents of two-layer three-phase winding 2 and the coil sides of the magnetic shunt-compensators 3 located in the half-filled grooves of the extreme pole divisions of the arc inductor 1. This allows you to significantly increase the electromagnetic force and electromagnetic torque, as well as efficiency and power factor. In addition, magnetic shunt compensators 3 made of ferromagnetic wire increase the conductivity of the paths along which the magnetic field lines created by currents of the rotor flywheel 4 close. This leads to an increase in the inductive resistance of the sections of the rotor flywheel 4 entering the arc inductor zone 1 and leaving the zone of the inductor. The increase in the inductive resistance of the rotor flywheel 4 in the areas of its entrance to the arc inductor 1 and the exit from this inductor causes a decrease in the currents and the braking electro, magnetic forces and moments created by them in these zones and, thus, contributes to an additional increase in tractive effort and electromagnetic torque Consequently, magnetic shunts com. Pensors 3 eliminate the adverse effect of the processes caused by the entrance of the rotor flywheel 4 into the arc inductor 1, and its output from this. inductor, thereby, significantly increases the efficiency of the arc-controlled motor. Magnetic shunt compensators 3 allow to double the linear current load on the extreme pole divisions of the arc inductor 1. This is equivalent to increasing the length of the arc inductor 1 by the magnitude of the pole division, the grooves of which are completely filled with sections of two-layer three-phase winding 2. The effect of this phenomenon Especially significant in arc-induction asynchronous motors with a small number of poles of an arc inductor 1 So, for example, in a four-pole arc asynchronous motor, the installation of magnetic shunt compensators 3 by increasing the linear current load, the electromagnetic force, the torque, and the electromagnetic power can be increased by almost 25%. With an increase in the number of poles, the role of this factor decreases somewhat. So in the eight-pole arc asynchronous motor the increase of the linear current load on the extreme pole

делени х за счет установки магнитных шунтов-компенсаторов 3 приводит к увеличению электромагнитного усили « BpamaKWejno момента и электромагнитной мощности на 12,5%,divisions due to the installation of magnetic shunt-compensators 3 leads to an increase in the electromagnetic force “BpamaKWejno moment and electromagnetic power by 12.5%,

Выполнение Магнитных шунтов-ком- :, пенсат эрЬв 3 в виде катушек иэ ферромагнитного провода позвол ет весьма просто формировать произвольный закон уменьшени их сечени по длине. The implementation of Magnetic shunt-com-: pensat erbv 3 in the form of coils of a ferromagnetic wire makes it very easy to form an arbitrary law of reduction of their cross section along the length.

10 НеобхоАинюсть уменьшени сечени Мс1гнитных шунтов-компенсаторов 3 объ сн етс тем, что магнитное поле токов ротора-маховика 4 по мере . удалени от краев дугового индуктора 1 затухает по закону, близкому к 5 экспоненциальному. Поэтому в случае i10 It is necessary to reduce the cross-section of the Mcnite shunt-compensators 3 due to the fact that the magnetic field of the rotor-flywheel 4 currents in measure. away from the edges of the arc inductor 1 attenuates according to a law close to 5 exponential. Therefore, in the case of i

выполнени магнитных шунтов-компенсаторов 3 посто нного сечени их участки, расположенные на большем удалении от краев дугового индуктора 1, оказываютс незагруженными, т.е. ферромагнитный провод в этих зонах в магнитном отнсииении недоиспользуетс .. Выполнение магнитных шунтов-компенсаторов 3 переменного сечени позвол ет выровн ть магнитную нагрузку по их длине и улучшить использование ферромагнитного провода . , -,..-; ; , . . .the implementation of magnetic shunt compensators 3 of constant cross section, their areas located at a greater distance from the edges of the arc inductor 1, are unloaded, i.e. The ferromagnetic wire in these zones is underused in magnetic otlitsii. Performing magnetic shunt-compensators of 3 variable cross-sections allows to level the magnetic load along their length and improve the use of the ferromagnetic wire. , -, ..-; ; , . .

эффективность использовани изобретени достигаетс за счет улучшени знергетических показателей привода . ... ; . . . . . efficiency of use of the invention is achieved by improving the drive's energy performance. ...; . . . . .

Ч H

П гP g

Claims

DIGITAL SCREW PRESS ELECTRIC DRIVE, containing an arc inductor with a two-layer three-phase winding and half-filled. extreme grooves, the rotor-flywheel, rigidly mounted on a screw spindle, articulated with a nut mounted in the slider, as well as a control system with sensors slider position / position, the output of which is.

keys to the two-layer three-phase winding of the inductor through a reversing thyristor starter, and the position sensors of the slide are mounted on the press frame, so that in order to improve energy performance, it is equipped with magnetic shunts located at the ends of the arc inductor -compensators made in the form of coils from a ferromagnetic insulated wire, the number of turns and the cross section of which are the same and equal respectively to the number of turns and the cross section of the wire sections of the two-layer three-phase winding, and mentioning utye coil that serves one side beyond the arc induction g. torus at its ends, and the other in the half-filled extreme slots of the arc / L inductor, and the coils are electrically V / ly combined into three phase groups and connected in series and clearly with the corresponding phases of the two-layer three-phase winding.

according to