Предимства от използването на многоскоростни двигатели

Замяната на конвенционалните едноскоростни двигатели с многоскоростни в много случаи значително подобрява технологичните и експлоатационните качества на машините и металорежещите машини и намалява трудоемкостта на тяхното производство.

Използват се многоскоростни двигатели:

• в задвижвания на машини и металорежещи машини, чиято скорост е желателно да се променя в зависимост от размера, твърдостта и други физични свойства на обработения материал или в зависимост от технологичните фактори. Те включват машини за рязане на метал и дървообработване, центробежни сепаратори, драга и други механизми за различни приложения;

• в машини, металорежещи машини и механизми с различни работни и обороти на празен ход (дъскорезници);

• за стартиране и спиране без резки удари на маси със значителна инерция (асансьори, подемници). В този случай работният процес протича при най -високата скорост на въртене, а стартирането и спирането на механизма — при ниски обороти, често с автоматично превключване на броя на полюсите;

• в задвижвания на машини и металорежещи машини с мощност, която се променя в зависимост от времето на деня, сезона и т.н. (помпи, вентилатори, товароустройства, конвейери и др.);

• в задвижвания на машини с няколко различни цели, всяка от които изисква различна скорост, например оборудване за нефтени кладенци, където най -ниската скорост се използва за изпомпване на нефт, а най -високата скорост се използва за монтаж на тръби;

• в механизми, чиято промяна на скоростта се определя от консумираната мощност. Пример са плосковалните валцовани фабрики, където първоначално, със значителна метална деформация, валцоването се извършва с ниска скорост, а довършителните операции с висока скорост.

• в блокове, където в допълнение към регулирането на скоростта на въртене на двигателя чрез превключване на броя на полюсите, допълнително увеличаване на границата за контрол на скоростта се извършва чрез промяна на честотата на захранващата мрежа.

Благодарение на използването на многоскоростни двигатели в електрически задвижвания на машини и металорежещи машини е възможно:

1) опростяване на дизайна на машините до изключване на скоростните кутии и захранванията;

2) увеличаване на производителността, производителността и лекотата на поддръжка на металорежещите машини;

3) подобряване на качеството на обработка на машината чрез намаляване на вибрациите и намаляване на неточността в работата на механизмите с голям брой предавки;

4) повишаване на ефективността на машината чрез намаляване на междинните звена на кинематичната верига;

5) промяна на скоростта в движение без спиране на машината;

6) опростяване на автоматичното управление на процесите на стартиране, спиране, заден ход и спиране;

7) опростяване на автоматичното управление на режимите на обработка в зависимост от технологичните фактори.

Стартирането на двигателя при по -ниска скорост на въртене също има предимството, че абсолютната стойност на пусковия ток в този случай по правило ще бъде по -малка от началните токове за по -високи скорости. Когато превключвате намотката от по -малък към по -голям брой полюси, т.е.когато скоростта на двигателя се забавя, рекуперативно спиране на двигателя, което съкращава времето за спиране на машината и не е свързано със загуби на енергия, какъвто е случаят с противоположното спиране.

Предлагат се широки възможности за използване на многоскоростни двигатели в голямо разнообразие от видове универсални и специални автоматизирани металорежещи машини: струговане, стругови стругове, пробиване, фрезоване, шлайфане, надлъжно и напречно рендосване, заточване и др.

Многоскоростните двигатели са най-широко използвани в задвижвания на металорежещи и дървообработващи машини.

Значителен обхват на регулиране на скоростта на универсалните металорежещи машини изисква редуктори или скоростни кутии с голям брой стъпки за управление. Когато процесът на регулиране се извършва само по един механичен начин, скоростните кутии са конструктивно много по -сложни и изискват по -сложна система за управление.

И двата фактора причиняват увеличаване на трудоемкостта и увеличаване на разходите за производство на скоростни кутии. Следователно в машинните инструменти широко се използва комбинирана система за контрол на скоростта, която е комбинация от електродвигател, чиито скорости се регулират в доста широк диапазон, със скоростна кутия или относително празен ход с по -висока ефективност в сравнение с по -сложни скоростни кутии.

Особено препоръчително е да използвате многоскоростни двигатели в металорежещи машини, при които можете да се ограничите до две, три или четири различни скорости при скорост на шпиндела на машината, равна на скоростта на двигателя. В този случай се използват вградени многоскоростни двигатели. Статорът на двигателя е вграден в бабката на машината, а шпинделът е свързан чрез съединител към вала на ротора на двигателя, или роторът на двигателя е монтиран директно върху шпиндела.

Такъв дизайн на машината се оказва изключително прост, нейната кинематична верига е най -късата, а двигателят е възможно най -близо до работния вал.

Ако скоростта на въртене на шпиндела на металорежещия инструмент не съответства на скоростта на въртене на многоскоростния двигател, последният се свързва към шпиндела чрез ремъчно или зъбно задвижване. Подобна кинематична диаграма се използва за операционни зали на стругове, фрези или малки пробивни машини. Добавянето на просто търсене към такава схема значително разширява обхвата на контрол на скоростта на машината, удължавайки кинематичната верига на машината само при ниски скорости на въртене.

Използването на многоскоростен двигател в електрическото задвижване на машинния инструмент, свързан директно с вариатора на скоростта, значително разширява възможността за плавно управление на скоростта на машината. Кандидатстване, nанапример двускоростен двигател 2стр = 8/2 и механичен вариатор със съотношение на скоростите 4: 1, можете да внедритедза да зададете безстепенно управление на скоростта от 187 до 3000относно/мин, т.е. получете диапазон на регулиране 16: 1.

С двускоростен мотор от 500/3000 об/мин и вариатор със съотношение 6: 1, обхватът на плавно управление на скоростта на машината се разширява до 36: 1. По -нататъшно разширяване на обхвата на управление в посока на намаляване на скоростта на въртене се постига чрез използване на бюстиране след вариатора.

Обхватът на плавно управление на скоростта на задвижване може да бъде преместен в зоната на по-високи или по-ниски скорости чрез промяна на скоростта на въртене на многоскоростния двигател. Ако това не е достатъчно, между двигателя и вариатора се поставя овърдрайв или превключване надолу, най-често клиновен ремък или колан.

За плавно регулиране на скоростта в относително малък диапазон до 1: 4 с постоянен въртящ момент на вала, асинхронен двигател с плъзгащ се съединител.

Ефективността на такъв двигател се определя от израза η = 1 — s, където s е приплъзването, равно на разликата между скоростите на въртене на ротора и изходящия вал. Следователно, при s = 80%, ефективността ще бъде само 20%. В този случай всички загуби на мощност са концентрирани в барабана на съединителя.

Чрез замяна на конвенционален едноскоростен двигател с многоскоростен в задвижване с плъзгащ съединител е възможно да се повиши ефективността и да се разшири обхватът на регулиране на скоростта на това задвижване. Например, при двускоростен двигател с промяна на полюса в съотношение 2: 1, контролът на скоростта се извършва на стъпки от съотношение 2:1, а в интервала между тези скорости и под долната от тях плавно регулиране се извършва от плъзгащия съединител. Общият диапазон на управление ще бъде 4: 1 с най -малка ефективност от 50%.

Поради по -пълното използване на регулиращите свойства на съединителите (диапазон на управление 5: 1), е възможно да се разшири обхватът на управление до 10: 1 при най -ниска ефективност (при най -ниска скорост на въртене на вала) η = 20%.

Приложение на трисвисокоскоростен двигател с намотка за смяна на полюса 2p = 8/4/2 позволява да се увеличи обхвата на управление до 8: 1 при най-ниската ефективност на задвижването η = 50% и достигнете контролната граница от 20: 1 при ефективност при най -ниската скорост η=20%.