Fördelar med att använda flerhastighetsmotorer

Ersättningen av konventionella enväxlade motorer med flerhastighetsmotorer förbättrar i många fall avsevärt de tekniska och operativa egenskaperna hos maskiner och metallskärningsmaskiner och minskar arbetsintensiteten i deras produktion.

Flerhastighetsmotorer används:

• i maskindrivningar och metallskärmaskiner, vars hastighet är önskvärd att ändras beroende på storlek, hårdhet och andra fysikaliska egenskaper hos det bearbetade materialet eller beroende på tekniska faktorer. Dessa inkluderar metallskärnings- och träbearbetningsmaskiner, centrifugalseparatorer, muddrar och andra mekanismer för olika applikationer;

• i maskiner, skärmaskiner och mekanismer med olika arbets- och tomgångsvarvtal (sågverk);

• för start och stopp utan skarpa stötar på bord med betydande fart (hissar, hissar). I det här fallet sker arbetsprocessen med högsta rotationshastighet och start och stopp av mekanismen - vid låga varv, ofta med automatisk omkoppling av antalet poler;

• i maskindrivna och verktygsmaskiner med effekt som varierar beroende på tid på dygnet, årstid m.m. (pumpar, fläktar, lastanordningar, transportörer, etc.);

• i maskindrivningar med flera olika ändamål som var och en kräver olika hastighet, till exempel oljekällarutrustning där den lägsta hastigheten används för att pumpa olja och den högsta hastigheten används för att installera rör;

• i mekanismer vars hastighetsändring bestäms av den förbrukade effekten. Ett exempel är platta valsverk, där valsning initialt, med betydande metalldeformation, utförs med låg hastighet, och efterbehandling med hög hastighet.

• i block, där förutom att reglera motorns rotationshastighet genom att byta antalet poler, en ytterligare ökning av hastighetskontrollgränsen utförs genom att ändra frekvensen på försörjningsnätet.

Tack vare användningen av flerhastighetsmotorer i elektriska drivningar av maskiner och metallskärmaskiner är det möjligt att:

1) förenkla designen av maskinerna med undantag för växellådor och strömförsörjning;

2) öka prestanda, produktivitet och enklare underhåll av metallskärmaskiner;

3) förbättra kvaliteten på maskinbearbetning genom att minska vibrationer och minska felaktigheten i driften av mekanismer med ett stort antal växlar;

4) öka maskinens effektivitet genom att minska mellanlänkarna i den kinematiska kedjan;

5) ändra hastigheten i rörelse utan att stoppa maskinen;

6) förenkla den automatiska hanteringen av processerna för start, stopp, backning och stopp;

7) förenkling av automatisk hantering av bearbetningslägen beroende på tekniska faktorer.

Att starta motorn med ett lägre varvtal har också fördelen att startströmmens absoluta värde i detta fall som regel blir mindre än startströmmarna för högre varvtal. När du byter spolen från ett mindre till ett större antal poler, d.v.s. när motorhastigheten saktar ner, regenerativ bromsning av motorn, vilket förkortar maskinens stopptid och inte är förenat med energiförluster, vilket är fallet med backbromsning.

Det finns stora möjligheter att använda flerhastighetsmotorer i en mängd olika typer av universella och speciella automatiserade metallskärmaskiner: svarvning, svarvsvarvar, borrning, fräsning, slipning, longitudinell och tvärgående hyvling, slipning, etc.

Flerhastighetsmotorer används mest i verktygsmaskiner och träbearbetningsmaskiner.

Ett betydande utbud av hastighetsreglering av universella metallskärmaskiner kräver reducerare eller växellådor med ett stort antal kontrollsteg. När justeringsprocessen utförs på endast ett mekaniskt sätt är växellådorna strukturellt mycket mer komplexa och kräver ett mer komplext styrsystem.

Båda faktorerna orsakar en ökning av arbetsintensiteten och en ökning av kostnaderna för att tillverka växellådor.Därför används ett sammansatt varvtalsregleringssystem i stor utsträckning i verktygsmaskiner, vilket är en kombination av en elmotor, vars hastigheter regleras över ett ganska brett område, med en växellåda eller relativ tomgång med högre verkningsgrad jämfört med mer komplexa växellådor.

Det är särskilt lämpligt att använda flerhastighetsmotorer i metallskärmaskiner, där du kan begränsa dig till två, tre eller fyra olika hastigheter vid en maskinspindelhastighet som är lika med motorvarvtalet. I detta fall används inbyggda flerhastighetsmotorer. Motorns stator är inbyggd i maskinens huvudstock, och spindeln är ansluten med en koppling till motorns rotoraxel, eller så är motorns rotor monterad direkt på spindeln.

En sådan design av maskinen visar sig vara extremt enkel, dess kinematiska kedja är den kortaste och motorn är så nära arbetsaxeln som möjligt.

Om rotationshastigheten för spindeln på metallskärverktyget inte motsvarar rotationshastigheten för flerhastighetsmotorn, är den senare ansluten till spindeln med hjälp av en rem eller kugghjulsdrift. Ett liknande kinematiskt diagram används för operationssalar för svarvar, fräsmaskiner eller små borrmaskiner. Genom att lägga till enkel sökning till ett sådant schema utökas området för maskinhastighetskontroll avsevärt, vilket förlänger maskinens kinematiska kedja endast vid låga rotationshastigheter.

Användningen av en flerhastighetsmotor i verktygsmaskinens elektriska drivning, ansluten direkt till hastighetsvariatorn, utökar avsevärt möjligheten till smidig kontroll av maskinens hastighet.Tillämpning, till exempel, en tvåväxlad motor 2p = 8/2 och en mekanisk variator med ett hastighetsförhållande på 4:1, kan du implementera för att ställa in steglös hastighetsreglering från 187 till 3000rpm, d.v.s. få ett justeringsintervall på 16:1.

Med en tvåväxlad motor på 500/3000 varv/min och en variator i förhållandet 6:1 utökas området för mjuk maskinhastighetskontroll till 36:1 som uppnås genom att använda förstärkning efter variatorn.

Området för mjuk körhastighetskontroll kan flyttas till området med högre eller lägre hastigheter genom att ändra rotationshastigheten för flerhastighetsmotorn. Om detta inte räcker placeras en överväxel eller nedväxling mellan motorn och variatorn, oftast en kilrem eller rem.

För smidig hastighetsreglering i ett relativt litet område upp till 1:4 med konstant axelmoment, en asynkronmotor med glidande koppling.

Effektiviteten hos en sådan motor bestäms av uttrycket η = 1 — s, där s är slirningen lika med skillnaden mellan rotorns och den utgående axelns varvtal. Därför, vid s = 80 %, blir verkningsgraden endast 20 %. I detta fall är alla kraftförluster koncentrerade i kopplingstrumman.

Genom att ersätta en konventionell enväxlad motor med en flerhastighetsmotor i en glidande kopplingsdrift, är det möjligt att öka effektiviteten och utöka omfånget för hastighetsreglering av denna drivning.Till exempel, i en tvåväxlad motor med ett 2:1 polväxlingsförhållande utförs hastighetskontroll i steg om 2:1-förhållande, och i intervallet mellan dessa hastigheter och under dem utförs mjuk justering av slirkopplingen. Det totala reglerområdet kommer att vara 4:1 med en minsta verkningsgrad på 50 %.

På grund av att kopplingarnas regleringsegenskaper (kontrollområde 5: 1) används mer fullständigt, är det möjligt att utöka reglerområdet till 10: 1 vid lägsta verkningsgrad (vid lägsta rotationshastighet för axeln) η = 20 %.

Tillämpning av en treväxlad motor med en polskiftande lindning 2p = 8/4/2 gör det möjligt att öka reglerområdet till 8:1 vid lägsta drivverkningsgrad η = 50 % och nå kontrollgränsen på 20:1 vid verkningsgrad vid den lägsta hastigheten η=20%.