מנועים חשמליים בתדר גבוה

בעת שחיקה של חורים קטנים, נדרשות מהירויות ציר שחיקה גבוהות מאוד כדי להשיג מהירויות חיתוך נאותות. לכן, כאשר טוחנים חורים בקוטר של 5 מ"מ עם עיגול בקוטר של 3 מ"מ במהירות של 30 מ"מ בלבד, הציר חייב להיות בעל מהירות סיבוב של 200,000 סל"ד.

היישום להגברת המהירות של כונן הרצועה מוגבל על ידי הסיבובים המרביים המותרים של הרצועה. מהירות הסיבוב של צירים המונעים על ידי חגורות בדרך כלל אינה עולה על 10,000 סיבובים לדקה, והחגורות מחליקות, נכשלות במהירות (לאחר 150-300 שעות) ויוצרות רעידות במהלך הפעולה.

גם גלגלים פנאומטיים מהירים לא תמיד מתאימים בשל הרכות המאוד משמעותית של המאפיינים המכניים שלהם.

לבעיית יצירת צירים במהירות גבוהה חשיבות מיוחדת לייצור מיסבים כדוריים, בהם נדרשת השחזה פנימית וחריץ איכותית. בהקשר זה, דגמים רבים של מה שנקרא electrospindles עם מהירויות סיבוב של 12,000-50,000 סל"ד ויותר משמשים בתעשיית הכלים והמיסבים הכדוריים.

הציר החשמלי (איור 1) הוא ציר שחיקה בעל שלושה אפים עם מנוע מובנה בתדר גבוה של כלוב סנאי. רוטור המנוע ממוקם בין שני שלוחות בקצה הציר מול גלגל השחזה.

מבנים עם שניים או ארבעה תומכים משמשים פחות לעתים קרובות. במקרה האחרון, ציר המנוע מחובר לציר באמצעות צימוד.

הסטטור של מנוע הציר מורכב מיריעת פלדה חשמלית. יש עליו סליל דו קוטבי. הרוטור של המנוע במהירויות סיבוב של עד 30-50 אלף סיבובים לדקה מחויג גם הוא ממתכת ומצויד בפיתול קצר חשמלי קונבנציונלי. הם נוטים להפחית את קוטר הרוטור ככל האפשר.

במהירויות מעל 50,000 סל"ד, עקב הפסדים משמעותיים, הסטטור מצויד במעטפת עם קירור מים זורמים. הרוטורים של מנועים המיועדים לפעול במהירויות כאלה עשויים בצורת גליל פלדה מוצק.

לבחירת סוג המיסב יש חשיבות מיוחדת לפעולת האלקטרוספינדלים. מיסבים כדוריים בעלי דיוק מוגבר משמשים במהירויות סיבוב של עד -50,000 סל"ד. מיסבים כאלה חייבים להיות בעלי מרווח מקסימלי של לא יותר מ 30 מיקרון, אשר מושגת על ידי מילוי נכון. מיסבים פועלים עם עומס מראש שנוצר באמצעות קפיצים מכוילים. יש לנקוט בזהירות רבה בעת כיול קפיצי מיסבים מוקדמים ובחירת התאמתם.

במהירויות סיבוביות מעל 50,000 סיבובים לדקה, מיסבי הג'ורנל פועלים בצורה משביעת רצון כאשר הם מקוררים באופן אינטנסיבי על ידי שמן עבודה המסופק על ידי משאבה מיוחדת. לפעמים חומר הסיכה מסופק במצב מרוסס.

אלקטרוספינדלים בתדירות גבוהה של 100,000 סל"ד בנויים גם על מיסבים אווירודינמיים (מיסבים משומנים באוויר).

ייצור מנועים חשמליים בתדר גבוה דורש ייצור מדויק מאוד של חלקים בודדים, איזון דינמי של הרוטור, הרכבה מדויקת והבטחת אחידות קפדנית של הפער בין הסטטור לרוטור.

בקשר עם האמור לעיל, ייצור צירים חשמליים מתבצע על פי תנאים טכניים מיוחדים.

תאנה. 1. ציר שחיקה חשמלי בתדר גבוה.

היעילות של מנועים בתדר גבוה קטנה יחסית. זאת בשל נוכחותם של הפסדי פלדה מוגברים והפסדי חיכוך נושאות.

הממדים והמשקל של מנועים חשמליים בתדר גבוה קטנים יחסית.

אורז. 2. ציר חשמלי מודרני בתדר גבוה

השימוש בצירים חשמליים במקום כונני רצועה בייצור מיסבים כדוריים מגביר את תפוקת העבודה של מכונות השחזה הפנימיות בלפחות 15-20% ומפחית בחדות את הדחיות בחידוד, סגלגלות וניקיון פני השטח. העמידות של צירים שחיקה גדלה פי 5-10 או יותר.

גם השימוש בצירים מהירים לקידוח חורים בקוטר של פחות מ-1 מ"מ מעורר עניין רב.

תדירות הזרם המספק את המנוע החשמלי בתדר גבוה נבחר בהתאם למהירות הסיבוב הנדרשת n של המנוע החשמלי לפי הנוסחה

מאז p = 1.

אז במהירויות סיבוב של צירים חשמליים של 12,000 ו-120,000 סל"ד, נדרשים תדרים של 200 ו-2000 הרץ, בהתאמה.

גנרטורים מיוחדים בתדר גבוה שימשו בעבר להנעת מנועים בתדר גבוה.כעת, למטרות אלה, נעשה שימוש בממירי תדר סטטיים בטרנזיסטורי אפקט שדה במהירות גבוהה.

באיור. 3 מציג מחולל אינדוקציה סינכרוני תלת פאזי של ייצור מקומי (סוג GIS-1). כפי שניתן לראות מהציור, ישנם חריצים רחבים וצרים על הסטטור של גנרטור כזה. מתפתל השדה, שסליליו ממוקמים בחריצים הרחבים של הסטטור, מסופק בזרם ישר. השדה המגנטי של פיתולים אלה מוקף דרך שיני הסטטור והקרנות הרוטור כפי שמוצג באיור. 3 עם קו מקווקו.

אורז. 3. מחולל זרם אינדוקציה בתדירות מוגברת.

כאשר הרוטור מסתובב, השדה המגנטי הנע לאורך בליטות הרוטור חוצה את סיבובי פיתול זרם החילופין הממוקם בחריצים הצרים של הסטטור ומשרה e לסירוגין. וכו ' ג. התדירות של ה. וכו ' ג תלוי במהירות הסיבוב ובמספר אוזני הרוטור. הכוחות האלקטרו-מוטוריים המושרים מאותו שטף בפיתולי השדה הפתולים מבטלים זה את זה עקב הפעלת הסלילים הממשמשת ובאה.

סליל העירור מוזן דרך מיישר סלניום המחובר לרשת החשמל. גם לסטטור וגם לרוטור יש ליבות מגנטיות עשויות פלדה.

גנרטורים עם העיצוב המתואר מיוצרים בהספק נומינלי של 1.5; 3 ו-6 קילוואט ובתדרים של 400, 600, 800 ו-1200 הרץ. מהירות הסיבוב הנומינלית של גנרטורים סינכרוניים היא 3000 סל"ד.