Korkeataajuiset sähkömoottorit
Pieniä reikiä hiottaessa tarvitaan erittäin suuria hiontakaran nopeuksia riittävän leikkausnopeuksien saavuttamiseksi. Joten hiottaessa reikiä, joiden halkaisija on 5 mm ja ympyrä, jonka halkaisija on 3 mm, nopeudella vain 30 m / s, karan pyörimisnopeuden on oltava 200 000 rpm.
Hihnakäytön nopeuden lisäämistä rajoittavat hihnan suurimmat sallitut kierrokset. Hihnoilla ohjattujen karojen pyörimisnopeus ei yleensä ylitä 10 000 kierrosta minuutissa, ja hihnat luistavat, epäonnistuvat nopeasti (150-300 tunnin jälkeen) ja aiheuttavat tärinää käytön aikana.
Nopeat pneumaattiset pyörät eivät myöskään aina sovellu niiden mekaanisten ominaisuuksien erittäin merkittävän pehmeyden vuoksi.
Nopeiden karojen luomisongelma on erityisen tärkeä kuulalaakereiden valmistuksessa, jossa vaaditaan korkealaatuista sisä- ja urahiontaa. Tältä osin työstökone- ja kuulalaakeriteollisuudessa käytetään lukuisia malleja niin sanotuista sähkökaroista, joiden pyörimisnopeus on 12 000-50 000 rpm tai enemmän.
Sähkökara (Kuva 1) on kolminukkainen hiomakara, jossa on sisäänrakennettu korkeataajuinen oravahäkkimoottori. Moottorin roottori sijaitsee kahden kannan välissä karan päässä hiomalaikkaa vastapäätä.
Kahden tai neljän tuen rakenteita käytetään harvemmin. Jälkimmäisessä tapauksessa moottorin akseli on kytketty karaan kytkimen avulla.
Karamoottorin staattori on koottu sähköteräslevystä. Siinä on bipolaarinen kela. Moottorin roottori pyörimisnopeuksilla jopa 30-50 tuhatta kierrosta minuutissa on myös valittu metallilevystä ja varustettu tavanomaisella oikosulkukäämityksellä. Niillä on taipumus pienentää roottorin halkaisijaa niin paljon kuin mahdollista.
Yli 50 000 rpm:n nopeuksilla merkittävien häviöiden vuoksi staattori on varustettu kotelolla, jossa on virtaavan veden jäähdytys. Tällaisilla nopeuksilla toimivien moottoreiden roottorit on valmistettu kiinteän terässylinterin muodossa.
Laakerityypin valinta on erityisen tärkeää sähkökarojen toiminnan kannalta. Pallomaisia laakereita, joiden tarkkuus on kasvanut, käytetään pyörimisnopeuksilla -50 000 rpm asti.Tällaisten laakerien välys saa olla enintään 30 mikronia, mikä saavutetaan asianmukaisella täytöllä. Laakerit toimivat esijännityksellä, joka on luotu kalibroitujen jousien avulla. Kuulalaakereiden esijännitysjousien kalibroinnissa ja niiden istuvuuden valinnassa on oltava erittäin huolellinen.
Pyörimisnopeuksilla yli 50 000 kierrosta minuutissa laakerit toimivat tyydyttävästi, kun niitä jäähdytetään voimakkaasti erikoispumpun toimittamalla työöljyllä. Joskus voiteluaine toimitetaan ruiskutettuna.
Korkeataajuiset 100 000 rpm sähkökarat on myös rakennettu aerodynaamisille laakereille (ilmavoidellut laakerit).
Korkeataajuisten sähkömoottoreiden valmistus vaatii yksittäisten osien erittäin tarkkaa valmistusta, roottorin dynaamista tasapainotusta, tarkkaa kokoonpanoa sekä staattorin ja roottorin välisen raon tiukan tasaisuuden varmistamista.
Edellä mainitun yhteydessä sähkökarojen valmistus tapahtuu erityisten teknisten ehtojen mukaisesti.
Kuva. 1. Korkeataajuinen sähköhiomakara.
Korkeataajuisten moottoreiden hyötysuhde on suhteellisen pieni. Tämä johtuu lisääntyneistä teräshäviöistä ja laakerien kitkahäviöistä.
Korkeataajuisten sähkömoottoreiden mitat ja paino ovat suhteellisen pieniä.
Riisi. 2. Moderni korkeataajuinen sähkökara
Sähkökarojen käyttö hihnakäyttöjen sijaan kuulalaakerien valmistuksessa lisää sisäisten hiomakoneiden työn tuottavuutta vähintään 15-20 % ja vähentää jyrkästi hylkäyksiä kartio-, soikea- ja pinnan puhtaudessa. Hiomakarojen kestävyys kasvaa 5-10 kertaa tai enemmän.
Suurinopeuksisten karojen käyttö halkaisijaltaan alle 1 mm:n reikien poraamiseen on myös erittäin kiinnostavaa.
Suurtaajuista sähkömoottoria syöttävän virran taajuus valitaan sähkömoottorin vaaditun pyörimisnopeuden n mukaan kaavan mukaan
koska p = 1.
Joten sähkökarojen pyörimisnopeuksilla 12 000 ja 120 000 rpm vaaditaan vastaavasti 200 ja 2000 Hz taajuuksia.
Erityisiä suurtaajuusgeneraattoreita käytettiin aiemmin korkeataajuisten moottoreiden tehostamiseen.Nyt näihin tarkoituksiin käytetään staattisia taajuusmuuttajia nopeissa kenttätransistoreissa.
Kuvassa Kuvassa 3 on kotimaisen tuotannon kolmivaiheinen synkroninen induktiogeneraattori (tyyppi GIS-1). Kuten piirustuksesta voidaan nähdä, tällaisen generaattorin staattorissa on leveitä ja kapeita uria. Kenttäkäämi, jonka käämit sijaitsevat staattorin leveissä urissa, syötetään tasavirralla. Näiden käämien magneettikenttä on suljettu staattorin hampaiden ja roottorin ulokkeiden läpi kuvan 1 mukaisesti. 3 katkoviivalla.
Riisi. 3. Induktiovirtageneraattori suurennetulla taajuudella.
Roottorin pyöriessä roottorin ulkonemia pitkin liikkuva magneettikenttä ylittää staattorin kapeissa rakoissa sijaitsevan vaihtovirtakäämin kierrokset ja indusoi vaihtuvan e. jne. c. Tämän e. jne. c. riippuu pyörimisnopeudesta ja roottorin korvien lukumäärästä. Saman vuon indusoimat sähkömotoriset voimat kenttäkäämeissä kumoavat toisensa johtuen käämien lähestyvästä aktivoinnista.
Herätyskela syötetään verkkovirtaan kytketyn seleenitasasuuntaajan kautta. Sekä staattorissa että roottorissa on teräslevystä valmistetut magneettiytimet.
Kuvatun rakenteen omaavat generaattorit valmistetaan nimellisteholla 1,5; 3 ja 6 kW ja taajuuksilla 400, 600, 800 ja 1200 Hz. Synkronisten generaattoreiden nimellinen pyörimisnopeus on 3000 rpm.