Prednosti korištenja višebrzinskih motora

Zamjena konvencionalnih jednobrzinskih motora s višebrzinskim u mnogim slučajevima značajno poboljšava tehnološke i radne kvalitete strojeva i strojeva za rezanje metala i smanjuje radni intenzitet njihove proizvodnje.

Koriste se motori s više brzina:

• u pogonima strojeva i strojevima za rezanje metala, čiju brzinu je poželjno mijenjati ovisno o veličini, tvrdoći i drugim fizikalnim svojstvima materijala koji se obrađuje ili ovisno o tehnološkim čimbenicima. To uključuje strojeve za rezanje metala i obradu drva, centrifugalne separatore, jaružale i druge mehanizme za različite primjene;

• u strojevima, strojevima za rezanje metala i mehanizmima s različitim radnim i praznim brzinama (pilane);

• za pokretanje i zaustavljanje bez oštrih udaraca na stolove sa značajnim zamahom (dizala, dizalice). U ovom slučaju, radni proces se odvija pri najvećoj brzini vrtnje, a pokretanje i zaustavljanje mehanizma - pri niskim okretajima, često s automatskim prebacivanjem broja polova;

• u pogonima strojeva i alatnim strojevima sa snagom koja varira ovisno o dobu dana, godišnjem dobu itd. (pumpe, ventilatori, teretni uređaji, transporteri itd.);

• u pogonima strojeva s nekoliko različitih namjena od kojih svaki zahtijeva različitu brzinu, na primjer oprema za naftne bušotine gdje se najniža brzina koristi za pumpanje nafte, a najveća brzina se koristi za postavljanje cijevi;

• kod mehanizama čija je promjena brzine određena utrošenom snagom. Primjer su ravne valjaonice, gdje se u početku, uz značajnu deformaciju metala, valjanje izvodi malom brzinom, a dorade velikom brzinom.

• u blokovima, gdje se uz regulaciju brzine vrtnje motora promjenom broja polova provodi dodatno povećanje granice regulacije brzine promjenom frekvencije opskrbne mreže.

Zahvaljujući upotrebi višebrzinskih motora u električnim pogonima strojeva i strojeva za rezanje metala, moguće je:

1) pojednostavljenje dizajna strojeva uz isključenje mjenjača i izvora napajanja;

2) povećanje učinka, produktivnosti i jednostavnosti održavanja strojeva za rezanje metala;

3) poboljšanje kvalitete strojne obrade smanjenjem vibracija i smanjenjem nepreciznosti u radu mehanizama s velikim brojem zupčanika;

4) povećanje učinkovitosti stroja smanjenjem međukarika kinematičkog lanca;

5) mijenjanje brzine u kretanju bez zaustavljanja stroja;

6) pojednostavljenje automatskog upravljanja procesima pokretanja, zaustavljanja, kretanja unatrag i zaustavljanja;

7) pojednostavljenje automatskog upravljanja načinima obrade ovisno o tehnološkim čimbenicima.

Pokretanje motora pri manjoj brzini vrtnje također ima prednost što će apsolutna vrijednost struje zaleta u tom slučaju u pravilu biti manja od struja zaleta za više brzine. Prilikom prelaska zavojnice s manjeg na veći broj polova, tj. kada se brzina motora uspori, regenerativno kočenje motora, što skraćuje vrijeme zaustavljanja stroja i nije povezano s gubicima energije, kao što je slučaj kod kočenja unazad.

Postoje široke mogućnosti korištenja višebrzinskih motora u širokom spektru tipova univerzalnih i specijalnih automatiziranih strojeva za rezanje metala: tokarenje, tokarski tokarilice, bušenje, glodanje, brušenje, uzdužno i poprečno blanjanje, oštrenje itd.

Višebrzinski motori najviše se koriste u pogonima alatnih strojeva i strojeva za obradu drva.

Značajan raspon regulacije brzine univerzalnih strojeva za rezanje metala zahtijeva reduktore ili prijenosnike s velikim brojem stupnjeva upravljanja. Kada se proces podešavanja odvija samo na jedan mehanički način, mjenjači su konstruktivno mnogo složeniji i zahtijevaju složeniji sustav upravljanja.

Oba čimbenika uzrokuju povećanje intenziteta rada i povećanje troškova proizvodnje mjenjača.Stoga se u alatnim strojevima naširoko koristi složeni sustav upravljanja brzinom, koji je kombinacija elektromotora, čije su brzine regulirane u prilično širokom rasponu, s mjenjačem ili relativnim lerom s većom učinkovitošću u usporedbi sa složenijim mjenjačima.

Posebno je preporučljivo koristiti višebrzinske motore u strojevima za rezanje metala, gdje se možete ograničiti na dvije, tri ili četiri različite brzine pri brzini vretena stroja jednakoj brzini motora. U ovom slučaju koriste se ugrađeni motori s više brzina. Stator motora je ugrađen u glavu stroja, a vreteno je spojeno spojkom na osovinu rotora motora ili je rotor motora montiran direktno na vreteno.

Takav dizajn stroja ispada da je izuzetno jednostavan, njegov kinematički lanac je najkraći, a motor je što je moguće bliže radnoj osovini.

Ako brzina vrtnje vretena alata za rezanje metala ne odgovara brzini vrtnje višebrzinskog motora, potonji se povezuje s vretenom pomoću remenskog ili zupčastog pogona. Sličan kinematski dijagram koristi se za pogonske prostorije tokarilica, glodalica ili malih strojeva za bušenje. Dodavanje jednostavnog pretraživanja takvoj shemi uvelike proširuje raspon kontrole brzine stroja, proširujući kinematički lanac stroja samo pri malim brzinama vrtnje.

Korištenje motora s više brzina u električnom pogonu alatnog stroja, povezanog izravno s varijatorom brzine, uvelike proširuje mogućnost glatke kontrole brzine stroja.Primjenu, na primjer, dvobrzinskog motora 2p = 8/2 i mehaničkog varijatora s omjerom brzine 4:1, možete implementirati za postavljanje bezstupanjske regulacije brzine od 187 do 3000 o/min, tj. dobiti raspon prilagodbe 16:1.

S dvobrzinskim motorom od 500/3000 o/min i varijatorom omjera 6:1, raspon glatke kontrole brzine stroja proširen je na 36:1 što se postiže korištenjem pojačanja nakon varijatora.

Raspon glatke regulacije brzine pogona može se pomaknuti u područje viših ili nižih brzina promjenom brzine vrtnje višebrzinskog motora. Ako to nije dovoljno, između motora i varijatora postavlja se overdrive ili downshift, najčešće klinasti remen ili remen.

Za glatku regulaciju brzine u relativno malom rasponu do 1:4 s konstantnim momentom osovine, asinkroni motor s klizna spojka.

Učinkovitost takvog motora određena je izrazom η = 1 — s, gdje je s klizanje jednako razlici između brzina vrtnje rotora i izlazne osovine. Stoga će pri s = 80% učinkovitost biti samo 20%. U ovom slučaju, svi gubici snage koncentrirani su u bubnju kvačila.

Zamjenom konvencionalnog jednobrzinskog motora s višebrzinskim u pogonu s kliznom spojkom moguće je povećati učinkovitost i proširiti raspon regulacije brzine ovog pogona.Na primjer, u dvobrzinskom motoru s omjerom izmjene polova 2:1, regulacija brzine vrtnje vrši se u koracima od omjera 2:1, au intervalu između tih brzina i ispod njih glatko podešavanje vrši klizna spojka. Ukupni raspon kontrole bit će 4:1 s minimalnom učinkovitošću od 50%.

Zbog potpunijeg korištenja regulacijskih svojstava spojki (područje regulacije 5:1), moguće je proširiti područje regulacije na 10:1 pri najmanjoj učinkovitosti (pri najmanjoj brzini vrtnje vratila) η = 20 %.

Primjena trobrzinskog motora s namotom s promjenom polova 2p = 8/4/2 omogućuje povećanje regulacijskog raspona na 8:1 pri najnižoj pogonskoj učinkovitosti η = 50% i postizanje regulacijske granice od 20:1 pri učinkovitosti pri najnižoj brzini η=20%.