Výhody použitia viacrýchlostných motorov

Výmena klasických jednorýchlostných motorov za viacrýchlostné v mnohých prípadoch výrazne zlepšuje technologické a prevádzkové kvality strojov a kovoobrábacích strojov a znižuje náročnosť ich výroby.

Používajú sa viacrýchlostné motory:

• v pohonoch strojov a kovoobrábacích strojoch, ktorých otáčky je žiaduce meniť v závislosti od veľkosti, tvrdosti a iných fyzikálnych vlastností spracovávaného materiálu alebo v závislosti od technologických faktorov. Patria sem stroje na rezanie kovov a drevoobrábacie stroje, odstredivé separátory, bagre a iné mechanizmy na rôzne aplikácie;

• v strojoch, kovoobrábacích strojoch a mechanizmoch s rôznymi pracovnými a voľnobežnými otáčkami (píly);

• na rozjazd a zastavenie bez prudkých nárazov na stoly s výraznou hybnosťou (výťahy, kladkostroje). V tomto prípade sa pracovný proces uskutočňuje pri najvyššej rýchlosti otáčania a spustenie a zastavenie mechanizmu - pri nízkych otáčkach, často s automatickým prepínaním počtu pólov;

• v pohonoch strojov a obrábacích strojoch s výkonom, ktorý sa mení v závislosti od dennej doby, ročného obdobia atď. (čerpadlá, ventilátory, nákladné zariadenia, dopravníky atď.);

• v pohonoch strojov s niekoľkými rôznymi účelmi, z ktorých každý vyžaduje inú rýchlosť, napríklad zariadenia na ropné vrty, kde sa najnižšia rýchlosť používa na čerpanie oleja a najvyššia rýchlosť sa používa na inštaláciu potrubí;

• v mechanizmoch, ktorých zmena rýchlosti je určená spotrebovaným výkonom. Príkladom sú ploché valcovacie stolice, kde sa spočiatku pri výraznej deformácii kovu valcovanie vykonáva pri nízkej rýchlosti a dokončovacie operácie pri vysokej rýchlosti.

• v blokoch, kde sa okrem regulácie rýchlosti otáčania motora prepínaním počtu pólov vykonáva dodatočné zvýšenie limitu riadenia rýchlosti zmenou frekvencie napájacej siete.

Vďaka použitiu viacrýchlostných motorov v elektrických pohonoch strojov a kovoobrábacích strojov je možné:

1) zjednodušenie konštrukcie strojov s vylúčením prevodoviek a napájacích zdrojov;

2) zvýšenie výkonu, produktivity a jednoduchosti údržby strojov na rezanie kovov;

3) zlepšenie kvality strojového spracovania znížením vibrácií a znížením nepresnosti pri prevádzke mechanizmov s veľkým počtom prevodových stupňov;

4) zvýšenie účinnosti stroja znížením medzičlánkov kinematického reťazca;

5) zmena rýchlosti v pohybe bez zastavenia stroja;

6) zjednodušenie automatického riadenia procesov štartovania, zastavenia, reverzácie a zastavenia;

7) zjednodušenie automatického riadenia režimov spracovania v závislosti od technologických faktorov.

Rozbeh motora pri nižších otáčkach má tiež tú výhodu, že absolútna hodnota rozbehového prúdu bude v tomto prípade spravidla menšia ako rozbehové prúdy pre vyššie otáčky. Pri prepínaní cievky z menšieho na väčší počet pólov, t.j. pri spomalení otáčok motora, regeneratívne brzdenie motora, čo skracuje čas zastavenia stroja a nie je spojené so stratami energie, ako je to pri brzdení pri spätnom chode.

Existujú široké možnosti využitia viacrýchlostných motorov v širokej škále typov univerzálnych a špeciálnych automatizovaných kovoobrábacích strojov: sústruhy, sústruhy, vŕtanie, frézovanie, brúsenie, pozdĺžne a priečne hobľovanie, ostrenie atď.

Viacrýchlostné motory sa najviac používajú v pohonoch obrábacích strojov a drevoobrábacích strojov.

Značný rozsah regulácie otáčok univerzálnych kovoobrábacích strojov vyžaduje reduktory alebo prevodovky s veľkým počtom ovládacích krokov. Keď sa proces nastavovania vykonáva iba jedným mechanickým spôsobom, prevodovky sú konštrukčne oveľa zložitejšie a vyžadujú si komplexnejší riadiaci systém.

Oba faktory spôsobujú zvýšenie náročnosti práce a zvýšenie nákladov na výrobu prevodoviek.Preto je v obrábacích strojoch široko používaný systém zloženého riadenia otáčok, čo je kombinácia elektromotora, ktorého otáčky sú regulované v dosť širokom rozsahu, s prevodovkou alebo relatívnou voľnobežkou s vyššou účinnosťou v porovnaní so zložitejšími prevodovkami.

Obzvlášť vhodné je použitie viacrýchlostných motorov v strojoch na rezanie kovov, kde sa môžete obmedziť na dve, tri alebo štyri rôzne rýchlosti pri rýchlosti vretena stroja rovnajúcej sa rýchlosti motora. V tomto prípade sa používajú vstavané viacrýchlostné motory. Stator motora je zabudovaný do vreteníka stroja a vreteno je spojené spojkou s hriadeľom rotora motora, alebo je rotor motora namontovaný priamo na vretene.

Takáto konštrukcia stroja sa ukazuje ako mimoriadne jednoduchá, jeho kinematický reťazec je najkratší a motor je čo najbližšie k pracovnému hriadeľu.

Ak rýchlosť otáčania vretena nástroja na rezanie kovov nezodpovedá rýchlosti otáčania viacrýchlostného motora, je tento spojený s vretenom pomocou remeňového alebo ozubeného pohonu. Podobná kinematická schéma sa používa pre prevádzkové miestnosti sústruhov, frézok alebo malých vŕtačiek. Pridaním jednoduchého vyhľadávania do takejto schémy sa výrazne rozširuje rozsah regulácie otáčok stroja, pričom kinematický reťazec stroja sa predlžuje iba pri nízkych otáčkach.

Použitie viacrýchlostného motora v elektrickom pohone obrábacieho stroja, napojeného priamo na variátor otáčok, značne rozširuje možnosť plynulého riadenia otáčok stroja.Aplikáciu napríklad dvojrýchlostný motor 2p = 8/2 a mechanický variátor s pomerom otáčok 4:1 si môžete implementovať na nastavenie plynulej regulácie otáčok od 187 do 3000 ot./min., t.j. získate rozsah nastavenia 16:1.

S dvojrýchlostným motorom 500/3000 ot./min a variátorom s pomerom 6:1 je rozsah plynulej regulácie otáčok stroja rozšírený až na 36:1 dosiahnutý použitím boostu za variátorom.

Rozsah plynulej regulácie otáčok pohonu je možné presunúť do oblasti vyšších alebo nižších otáčok zmenou rýchlosti otáčania viacrýchlostného motora. Ak by to nestačilo, medzi motor a variátor sa zaradí pretáčanie alebo podraďovanie, najčastejšie klinový remeň alebo remeň.

Pre plynulú reguláciu otáčok v relatívne malom rozsahu do 1:4 s konštantným krútiacim momentom hriadeľa asynchrónny motor s posuvná spojka.

Účinnosť takéhoto motora je určená výrazom η = 1 — s, kde s je sklz rovný rozdielu medzi rýchlosťami otáčania rotora a výstupného hriadeľa. Preto pri s = 80 % bude účinnosť iba 20 %. V tomto prípade sú všetky straty výkonu sústredené v bubne spojky.

Výmenou klasického jednorýchlostného motora za viacrýchlostný v pohone klznej spojky je možné zvýšiť účinnosť a predĺžiť rozsah regulácie otáčok tohto pohonu.Napríklad v dvojrýchlostnom motore s prevodom pólov 2:1 sa regulácia otáčok vykonáva v krokoch s pomerom 2:1 a v intervale medzi týmito rýchlosťami a pod nimi je plynulé nastavenie vykonávané klznou spojkou. Celkový rozsah regulácie bude 4:1 s minimálnou účinnosťou 50 %.

Vďaka plnšiemu využitiu regulačných vlastností spojok (rozsah regulácie 5:1) je možné pri najnižšej účinnosti (pri najnižšej rýchlosti otáčania hriadeľa) η = 20 rozšíriť rozsah regulácie na 10:1. %.

Aplikácia trojrýchlostného motora s pólovo prepínateľným vinutím 2p = 8/4/2 umožňuje zvýšiť rozsah riadenia na 8:1 pri najnižšej účinnosti pohonu η = 50% a dosiahnuť hranicu riadenia 20:1 pri účinnosti pri najnižšej rýchlosti η=20 %.