Avantages de l'utilisation de moteurs à plusieurs vitesses

Le remplacement des moteurs conventionnels à une vitesse par des moteurs à plusieurs vitesses améliore dans de nombreux cas de manière significative les qualités technologiques et opérationnelles des machines et des machines à couper les métaux et réduit l'intensité de travail de leur production.

Les moteurs multi-vitesses sont utilisés :

• dans les entraînements de machines et les machines à couper les métaux, dont il est souhaitable de modifier la vitesse en fonction de la taille, de la dureté et d'autres propriétés physiques du matériau traité ou en fonction de facteurs technologiques. Il s'agit notamment des machines à couper les métaux et à travailler le bois, des séparateurs centrifuges, des dragues et d'autres mécanismes pour diverses applications ;

• dans les machines, les machines à couper les métaux et les mécanismes à différentes vitesses de fonctionnement et de ralenti (scieries);

• pour un démarrage et un arrêt sans chocs violents sur des tables à forte impulsion (élévateurs, monte-charge). Dans ce cas, le processus de travail se déroule à la vitesse de rotation la plus élevée, et le démarrage et l'arrêt du mécanisme - à bas régime, souvent avec commutation automatique du nombre de pôles;

• dans les entraînements de machines et les machines-outils dont la puissance varie en fonction de l'heure de la journée, de la saison, etc. (pompes, ventilateurs, dispositifs de chargement, convoyeurs, etc.) ;

• dans les entraînements de machines à plusieurs fins différentes nécessitant chacune une vitesse différente, par exemple les équipements de puits de pétrole où la vitesse la plus basse est utilisée pour pomper le pétrole et la vitesse la plus élevée est utilisée pour installer les tuyaux ;

• dans les mécanismes dont le changement de vitesse est déterminé par la puissance consommée. Un exemple est les laminoirs à plat, où initialement, avec une déformation importante du métal, le laminage est effectué à faible vitesse et les opérations de finition à grande vitesse.

• dans les blocs, où en plus de réguler la vitesse de rotation du moteur en commutant le nombre de pôles, une augmentation supplémentaire de la limite de contrôle de vitesse est effectuée en modifiant la fréquence du réseau d'alimentation.

Grâce à l'utilisation de moteurs à plusieurs vitesses dans les entraînements électriques des machines et des machines à couper les métaux, il est possible de :

1) simplifier la conception des machines à l'exclusion des réducteurs et des alimentations ;

2) augmenter les performances, la productivité et la facilité d'entretien des machines de découpe des métaux ;

3) améliorer la qualité du traitement de la machine en réduisant les vibrations et en réduisant l'imprécision dans le fonctionnement des mécanismes à grand nombre d'engrenages;

4) augmenter le rendement de la machine en réduisant les maillons intermédiaires de la chaîne cinématique ;

5) changer la vitesse en mouvement sans arrêter la machine ;

6) simplifier la gestion automatique des processus de démarrage, d'arrêt, de marche arrière et d'arrêt ;

7) simplification de la gestion automatique des modes de traitement en fonction de facteurs technologiques.

Le démarrage du moteur à une vitesse de rotation inférieure présente également l'avantage que la valeur absolue du courant de démarrage dans ce cas sera, en règle générale, inférieure aux courants de démarrage pour des vitesses plus élevées. Lors de la commutation de la bobine d'un plus petit à un plus grand nombre de pôles, c'est-à-dire lorsque la vitesse du moteur ralentit, freinage régénératif du moteur, ce qui raccourcit le temps d'arrêt de la machine et n'est pas associé à des pertes d'énergie, comme c'est le cas avec le freinage en marche arrière.

Il existe de nombreuses possibilités d'utilisation de moteurs à plusieurs vitesses dans une grande variété de types de machines de découpe de métaux automatisées universelles et spéciales: tournage, tours, perçage, fraisage, meulage, rabotage longitudinal et transversal, affûtage, etc.

Les moteurs à plusieurs vitesses sont les plus largement utilisés dans les entraînements de machines-outils et de machines à bois.

Une gamme importante de régulation de vitesse des machines universelles de découpe de métaux nécessite des réducteurs ou des boîtes de vitesses avec un grand nombre d'étapes de contrôle. Lorsque le processus de réglage est effectué d'une seule manière mécanique, les boîtes de vitesses sont structurellement beaucoup plus complexes et nécessitent un système de contrôle plus complexe.

Ces deux facteurs entraînent une augmentation de l'intensité de la main-d'œuvre et une augmentation du coût de fabrication des boîtes de vitesses.Par conséquent, un système de contrôle de vitesse composé est largement utilisé dans les machines-outils, qui est une combinaison d'un moteur électrique, dont les vitesses sont régulées sur une plage assez large, avec une boîte de vitesses ou un tendeur relatif avec un rendement plus élevé par rapport aux boîtes de vitesses plus complexes.

Il est particulièrement conseillé d'utiliser des moteurs multi-vitesses dans les machines de découpe de métaux, où l'on peut se limiter à deux, trois ou quatre vitesses différentes à une vitesse de broche machine égale à la vitesse du moteur. Dans ce cas, des moteurs multi-vitesses intégrés sont utilisés. Le stator du moteur est intégré à la poupée fixe de la machine et la broche est reliée par un accouplement à l'arbre du rotor du moteur, ou le rotor du moteur est monté directement sur la broche.

Une telle conception de la machine s'avère extrêmement simple, sa chaîne cinématique est la plus courte et le moteur est le plus près possible de l'arbre de travail.

Si la vitesse de rotation de la broche de l'outil de coupe de métal ne correspond pas à la vitesse de rotation du moteur à plusieurs vitesses, ce dernier est relié à la broche au moyen d'une courroie ou d'un engrenage. Un schéma cinématique similaire est utilisé pour les salles d'opération des tours, des fraiseuses ou des petites perceuses. L'ajout d'une recherche simple à un tel schéma élargit considérablement la plage de contrôle de la vitesse de la machine, étendant la chaîne cinématique de la machine uniquement à de faibles vitesses de rotation.

L'utilisation d'un moteur à plusieurs vitesses dans l'entraînement électrique de la machine-outil, connecté directement au variateur de vitesse, élargit considérablement la possibilité d'un contrôle en douceur de la vitesse de la machine.Application, par exemple, un moteur à deux vitesses 2p = 8/2 et un variateur mécanique avec un rapport de vitesse de 4: 1, vous pouvez mettre en œuvre pour régler le contrôle de vitesse en continu de 187 à 3000 tr/min, c'est-à-dire. obtenir une plage de réglage de 16:1.

Avec un moteur à deux vitesses de 500/3000 tr/min et un variateur de rapport de 6: 1, la plage de contrôle de la vitesse de la machine en douceur est étendue à 36: 1. obtenue en utilisant la suralimentation après le variateur.

La plage de contrôle de la vitesse d'entraînement en douceur peut être déplacée dans la zone des vitesses supérieures ou inférieures en modifiant la vitesse de rotation du moteur à plusieurs vitesses. Si cela ne suffit pas, une surmultiplication ou un rétrogradage est placé entre le moteur et le variateur, le plus souvent une courroie trapézoïdale ou une courroie.

Pour une régulation de vitesse en douceur dans une plage relativement petite jusqu'à 1:4 avec un couple d'arbre constant, un moteur asynchrone avec embrayage à coulisse.

Le rendement d'un tel moteur est déterminé par l'expression η = 1 — s, où s est le glissement égal à la différence entre les vitesses de rotation du rotor et de l'arbre de sortie. Par conséquent, à s = ​​80 %, le rendement ne sera que de 20 %. Dans ce cas, toutes les pertes de puissance sont concentrées dans le tambour d'embrayage.

En remplaçant un moteur conventionnel à une vitesse par un moteur à plusieurs vitesses dans un entraînement à embrayage coulissant, il est possible d'augmenter l'efficacité et d'étendre la plage de régulation de vitesse de cet entraînement.Par exemple, dans un moteur à deux vitesses avec un rapport de changement de pôle de 2: 1, le contrôle de la vitesse est effectué par étapes de rapport 2: 1, et dans l'intervalle entre ces vitesses et en dessous, un réglage en douceur est effectué par l'embrayage à friction. La plage de contrôle globale sera de 4:1 avec une efficacité minimale de 50 %.

En raison de l'utilisation plus complète des propriétés de régulation des accouplements (plage de contrôle 5 : 1), il est possible d'étendre la plage de contrôle à 10 : 1 au rendement le plus bas (à la vitesse de rotation la plus basse de l'arbre) η = 20 %.

L'application d'un moteur à trois vitesses avec un enroulement à changement de pôles 2p = 8/4/2 permet d'augmenter la plage de contrôle à 8 : 1 au rendement le plus bas du variateur η = 50 % et d'atteindre la limite de contrôle de 20 : 1 au rendement à la vitesse la plus basse η=20%.