Vantaggi dell'utilizzo di motori a più velocità

La sostituzione dei motori convenzionali a una velocità con quelli a più velocità in molti casi migliora significativamente le qualità tecnologiche e operative delle macchine e delle macchine per il taglio dei metalli e riduce l'intensità del lavoro della loro produzione.

Vengono utilizzati motori a più velocità:

• negli azionamenti delle macchine e nelle macchine per il taglio dei metalli, la cui velocità è desiderabile cambiare a seconda delle dimensioni, della durezza e di altre proprietà fisiche del materiale lavorato o in base a fattori tecnologici. Questi includono macchine per il taglio dei metalli e la lavorazione del legno, separatori centrifughi, draghe e altri meccanismi per varie applicazioni;

• in macchine, macchine e meccanismi per il taglio dei metalli con diverse velocità di funzionamento e a vuoto (segherie);

• per l'avviamento e l'arresto senza urti bruschi su piani con notevole slancio (ascensori, montacarichi). In questo caso, il processo di lavoro avviene alla massima velocità di rotazione e l'avvio e l'arresto del meccanismo - a bassi giri, spesso con commutazione automatica del numero di poli;

• in azionamenti di macchine e macchine utensili con potenza variabile a seconda dell'ora del giorno, della stagione, ecc. (pompe, ventilatori, dispositivi di carico, nastri trasportatori, ecc.);

• negli azionamenti di macchine con diversi scopi, ciascuno dei quali richiede una velocità diversa, ad esempio apparecchiature per pozzi petroliferi in cui la velocità più bassa viene utilizzata per pompare l'olio e la velocità più alta viene utilizzata per installare i tubi;

• nei meccanismi la cui variazione di velocità è determinata dalla potenza consumata. Un esempio sono i laminatoi piani, dove inizialmente, con una significativa deformazione del metallo, la laminazione viene eseguita a bassa velocità e le operazioni di finitura ad alta velocità.

• nei blocchi, dove oltre a regolare la velocità di rotazione del motore commutando il numero di poli, viene effettuato un ulteriore aumento del limite di controllo della velocità modificando la frequenza della rete di alimentazione.

Grazie all'utilizzo di motori a più velocità negli azionamenti elettrici di macchine e macchine per il taglio dei metalli, è possibile:

1) semplificare la progettazione delle macchine escludendo riduttori e alimentatori;

2) aumentare le prestazioni, la produttività e la facilità di manutenzione delle macchine per il taglio dei metalli;

3) migliorare la qualità della lavorazione della macchina riducendo le vibrazioni e riducendo l'imprecisione nel funzionamento di meccanismi con un gran numero di ingranaggi;

4) aumentare l'efficienza della macchina riducendo gli anelli intermedi della catena cinematica;

5) cambiare la velocità in movimento senza fermare la macchina;

6) semplificare la gestione automatica dei processi di avviamento, arresto, inversione e arresto;

7) semplificazione della gestione automatica delle modalità di trattamento in funzione di fattori tecnologici.

L'avviamento del motore a un numero di giri inferiore ha anche il vantaggio che il valore assoluto della corrente di avviamento in questo caso sarà di norma inferiore alle correnti di avviamento per velocità più elevate. Quando si commuta la bobina da un numero di poli più piccolo a uno più grande, cioè quando la velocità del motore rallenta, frenata rigenerativa del motore, che riduce il tempo di arresto della macchina e non è associato a perdite di energia, come nel caso della frenata in retromarcia.

Esistono ampie opportunità per l'utilizzo di motori a più velocità in un'ampia varietà di tipi di macchine per il taglio dei metalli automatizzate universali e speciali: tornitura, tornitura, foratura, fresatura, rettifica, piallatura longitudinale e trasversale, affilatura, ecc.

I motori a più velocità sono ampiamente utilizzati negli azionamenti di macchine utensili e macchine per la lavorazione del legno.

Una vasta gamma di regolazione della velocità delle macchine universali per il taglio dei metalli richiede riduttori o riduttori con un numero elevato di gradini di controllo. Quando il processo di regolazione viene effettuato in un solo modo meccanico, i riduttori sono strutturalmente molto più complessi e richiedono un sistema di controllo più complesso.

Entrambi i fattori causano un aumento dell'intensità del lavoro e un aumento del costo di produzione dei riduttori.Pertanto, nelle macchine utensili è molto diffuso un sistema di controllo della velocità composto, che è una combinazione di un motore elettrico, le cui velocità sono regolate su un campo abbastanza ampio, con un riduttore o relativa folle con efficienza maggiore rispetto a riduttori più complessi.

È particolarmente consigliabile utilizzare motori a più velocità nelle macchine per il taglio dei metalli, dove ci si può limitare a due, tre o quattro velocità diverse a una velocità del mandrino della macchina pari alla velocità del motore. In questo caso vengono utilizzati motori a più velocità integrati. Lo statore del motore è incorporato nella paletta della macchina e il mandrino è collegato tramite un giunto all'albero del rotore del motore, oppure il rotore del motore è montato direttamente sul mandrino.

Un tale design della macchina risulta essere estremamente semplice, la sua catena cinematica è la più corta e il motore è il più vicino possibile all'albero di lavoro.

Se la velocità di rotazione del mandrino dell'utensile per il taglio dei metalli non corrisponde alla velocità di rotazione del motore a più velocità, quest'ultimo è collegato al mandrino mediante una trasmissione a cinghia o ad ingranaggi. Un diagramma cinematico simile viene utilizzato per sale operatorie di torni, fresatrici o piccole foratrici. L'aggiunta di una semplice ricerca a tale schema amplia notevolmente la gamma di controllo della velocità della macchina, estendendo la catena cinematica della macchina solo a basse velocità di rotazione.

L'utilizzo di un motore a più velocità nell'azionamento elettrico della macchina utensile, collegato direttamente al variatore di velocità, amplia notevolmente la possibilità di un controllo regolare della velocità della macchina.Applicazione, ad esempio, un motore a due velocità 2p = 8/2 e un variatore meccanico con un rapporto di velocità di 4: 1, è possibile implementare per impostare il controllo continuo della velocità da 187 a 3000 giri/min, ovvero ottenere un intervallo di regolazione 16:1.

Con un motore a due velocità da 500/3000 giri/min e un variatore di rapporto 6:1, la gamma di controllo uniforme della velocità della macchina viene estesa a 36:1, ottenuta utilizzando il boost dopo il variatore.

La gamma di controllo regolare della velocità di trasmissione può essere spostata nell'area di velocità superiori o inferiori modificando la velocità di rotazione del motore a più velocità. Se ciò non bastasse, tra il motore e il variatore viene posizionato un overdrive o un downshift, molto spesso una cinghia trapezoidale o una cinghia.

Per una regolazione regolare della velocità in un intervallo relativamente ridotto fino a 1:4 con coppia dell'albero costante, un motore asincrono con frizione scorrevole.

L'efficienza di un tale motore è determinata dall'espressione η = 1 — s, dove s è lo scorrimento pari alla differenza tra le velocità di rotazione del rotore e dell'albero di uscita. Pertanto, a s = 80%, l'efficienza sarà solo del 20%. In questo caso, tutte le perdite di potenza sono concentrate nel tamburo della frizione.

Sostituendo un motore convenzionale a una velocità con uno a più velocità in una trasmissione a frizione scorrevole, è possibile aumentare l'efficienza ed estendere la gamma di regolazione della velocità di questa trasmissione.Ad esempio, in un motore a due velocità con un rapporto di cambio polare 2:1, il controllo della velocità viene eseguito in passi di rapporto 2:1 e nell'intervallo tra queste velocità e al di sotto di esse, la regolazione graduale viene eseguita dalla frizione a slittamento. L'intervallo di controllo complessivo sarà 4:1 con un'efficienza minima del 50%.

Grazie all'uso più completo delle proprietà di regolazione dei giunti (campo di controllo 5: 1), è possibile estendere il campo di controllo a 10: 1 con l'efficienza più bassa (alla velocità di rotazione dell'albero più bassa) η = 20 %.

L'applicazione di un motore a tre velocità con un avvolgimento a commutazione di poli 2p = 8/4/2 consente di aumentare il campo di controllo a 8: 1 alla minima efficienza di azionamento η = 50% e raggiungere il limite di controllo di 20: 1 a efficienza alla velocità minima η=20%.