Visokofrekvenčni elektromotorji
Pri brušenju majhnih lukenj so potrebne zelo visoke hitrosti brusilnega vretena, da se dosežejo ustrezne rezalne hitrosti. Torej, pri brušenju lukenj s premerom 5 mm s krogom s premerom 3 mm s hitrostjo samo 30 m / s mora imeti vreteno hitrost vrtenja 200.000 vrt / min.
Uporaba za povečanje hitrosti jermenskega pogona je omejena z največjimi dovoljenimi vrtljaji jermena. Hitrost vrtenja vreten, ki jih poganjajo jermeni, običajno ne presega 10.000 vrtljajev na minuto, jermeni pa zdrsnejo, hitro odpovejo (po 150-300 urah) in med delovanjem ustvarjajo tresljaje.
Visokohitrostna pnevmatska kolesa tudi niso vedno primerna zaradi zelo velike mehkobe njihovih mehanskih lastnosti.
Problem ustvarjanja visokohitrostnih vreten je še posebej pomemben za proizvodnjo krogličnih ležajev, kjer je potrebno kakovostno notranje brušenje in brušenje utorov. V zvezi s tem se v strojni industriji in industriji krogličnih ležajev uporabljajo številni modeli tako imenovanih elektrovreten s hitrostjo vrtenja 12.000-50.000 vrt/min in več.
Električno vreteno (slika 1) je tridelno brusno vreteno z vgrajenim visokofrekvenčnim motorjem s kletko. Rotor motorja se nahaja med dvema čepoma na koncu vretena nasproti brusilnega kolesa.
Manj pogosto se uporabljajo konstrukcije z dvema ali štirimi nosilci. V slednjem primeru je gred motorja povezana z vretenom s sklopko.
Stator vretenskega motorja je sestavljen iz elektro jeklene pločevine. Na sebi ima bipolarno tuljavo. Rotor motorja s hitrostjo vrtenja do 30-50 tisoč vrtljajev na minuto je prav tako klican iz pločevine in opremljen z običajnim navitjem kratkega stika. Težijo k čim manjšemu premeru rotorja.
Pri hitrostih nad 50.000 vrt / min je zaradi znatnih izgub stator opremljen z ohišjem s hlajenjem tekoče vode. Rotorji motorjev, zasnovanih za delovanje pri takšnih vrtljajih, so izdelani v obliki trdnega jeklenega valja.
Za delovanje elektrovreten je še posebej pomembna izbira vrste ležaja. Sferični ležaji s povečano natančnostjo se uporabljajo pri vrtilni frekvenci do -50.000 vrtljajev na minuto.Takšni ležaji morajo imeti maksimalno zračnost največ 30 mikronov, kar dosežemo s pravilnim polnjenjem. Ležaji delujejo s prednapetostjo, ki jo ustvarijo kalibrirane vzmeti. Pri umerjanju prednapetih vzmeti s krogličnimi ležaji in izbiri njihovega prileganja je potrebna velika pozornost.
Pri vrtilni frekvenci nad 50.000 vrtljajev na minuto ležajni ležaji delujejo zadovoljivo, ko so intenzivno ohlajeni z delovnim oljem, ki ga dovaja posebna črpalka. Včasih je mazivo dobavljeno v razpršenem stanju.
Visokofrekvenčna elektrovretena s 100.000 rpm so prav tako zgrajena na aerodinamičnih ležajih (zračno mazani ležaji).
Proizvodnja visokofrekvenčnih elektromotorjev zahteva zelo natančno izdelavo posameznih delov, dinamično uravnoteženje rotorja, natančno montažo in zagotavljanje stroge enakomernosti reže med statorjem in rotorjem.
V zvezi z navedenim se proizvodnja električnih vreten izvaja po posebnih tehničnih pogojih.
sl. 1. Visokofrekvenčno električno brusilno vreteno.
Učinkovitost visokofrekvenčnih motorjev je relativno majhna. To je posledica prisotnosti povečanih izgub jekla in izgub zaradi trenja ležajev.
Dimenzije in teža visokofrekvenčnih elektromotorjev so razmeroma majhne.
riž. 2. Sodobno visokofrekvenčno električno vreteno
Uporaba električnih vreten namesto jermenskih pogonov pri proizvodnji krogličnih ležajev poveča produktivnost dela notranjih brusilnih strojev za vsaj 15-20% in močno zmanjša zavrnitve v koničnosti, ovalnosti in čistosti površine. Vzdržljivost brusnih vreten se poveča za 5-10 krat ali več.
Zelo zanimiva je tudi uporaba visokohitrostnih vreten za vrtanje lukenj s premerom manj kot 1 mm.
Frekvenca toka, ki napaja visokofrekvenčni elektromotor, se izbere glede na zahtevano hitrost vrtenja n elektromotorja po formuli
ker je p = 1.
Torej, pri hitrostih vrtenja električnih vreten 12.000 in 120.000 vrt / min so potrebne frekvence 200 oziroma 2000 Hz.
Za napajanje visokofrekvenčnih motorjev so prej uporabljali posebne visokofrekvenčne generatorje.Zdaj se za te namene uporabljajo statični frekvenčni pretvorniki na hitrih tranzistorjih z učinkom polja.
Na sl. 3 prikazuje trifazni sinhronski indukcijski generator domače proizvodnje (tip GIS-1). Kot je razvidno iz risbe, so na statorju takšnega generatorja široki in ozki utori. Navitje polja, katerega tuljave so nameščene v širokih režah statorja, se napaja z enosmernim tokom. Magnetno polje teh navitij je zaprto skozi zobce statorja in izbokline rotorja, kot je prikazano na sl. 3 s pikčasto črto.
riž. 3. Generator indukcijskega toka s povečano frekvenco.
Ko se rotor vrti, magnetno polje, ki se premika vzdolž izboklin rotorja, prečka zavoje navitja izmeničnega toka, ki se nahajajo v ozkih režah statorja, in inducira izmenični e. itd. c) Pogostost tega e. itd. c) odvisno od hitrosti vrtenja in števila ušes rotorja. Elektromotorne sile, ki jih inducira isti tok v navitjih, navitih v polje, se medsebojno izničijo zaradi bližajoče se aktivacije tuljav.
Vzbujalna tuljava se napaja preko selenskega usmernika, ki je priključen na izmenično električno omrežje. Tako stator kot rotor imata magnetna jedra iz jeklene pločevine.
Generatorji z opisano zasnovo se proizvajajo z nazivno močjo 1,5; 3 in 6 kW ter pri frekvencah 400, 600, 800 in 1200 Hz. Nazivna hitrost vrtenja sinhronskih generatorjev je 3000 vrt/min.