Motores eléctricos de alta frecuencia
Al rectificar agujeros pequeños, se requieren velocidades de husillo de rectificado muy altas para lograr velocidades de corte adecuadas. Entonces, al rectificar agujeros con un diámetro de 5 mm con un círculo con un diámetro de 3 mm a una velocidad de solo 30 m / s, el husillo debe tener una velocidad de rotación de 200,000 rpm.
La aplicación para aumentar la velocidad de la transmisión por correa está limitada por las revoluciones máximas permitidas de la correa. La velocidad de rotación de los husillos accionados por correas no suele superar las 10.000 revoluciones por minuto, y las correas resbalan, fallan rápidamente (después de 150-300 horas) y generan vibraciones durante el funcionamiento.
Las ruedas neumáticas de alta velocidad tampoco son siempre adecuadas debido a la gran suavidad de sus características mecánicas.
El problema de crear husillos de alta velocidad es de particular importancia para la producción de rodamientos de bolas, donde se requiere rectificado interno y de ranuras de alta calidad. A este respecto, se utilizan numerosos modelos de los llamados electrohusillos con velocidades de rotación de 12.000-50.000 rpm y más en la industria de máquinas herramienta y cojinetes de bolas.
El husillo eléctrico (Fig. 1) es un husillo rectificador de tres puntas con un motor de jaula de ardilla de alta frecuencia incorporado. El rotor del motor está ubicado entre dos espuelas en el extremo del husillo opuesto a la muela abrasiva.
Las construcciones con dos o cuatro soportes se usan con menos frecuencia. En este último caso, el eje del motor está conectado al husillo mediante un acoplamiento.
El estator del motor del husillo se ensambla a partir de chapa de acero eléctrico. Tiene una bobina bipolar en él. El rotor del motor a velocidades de rotación de hasta 30-50 mil revoluciones por minuto también está hecho de chapa y está equipado con un devanado de cortocircuito convencional. Tienden a reducir al máximo el diámetro del rotor.
A velocidades superiores a 50.000 rpm, debido a pérdidas significativas, el estator está equipado con una carcasa con refrigeración por agua corriente. Los rotores de los motores diseñados para funcionar a tales velocidades tienen la forma de un cilindro de acero macizo.
La elección del tipo de rodamiento es de particular importancia para el funcionamiento de los electromandriles. Los cojinetes esféricos con mayor precisión se utilizan a velocidades de rotación de hasta -50 000 rpm Dichos cojinetes deben tener una holgura máxima de no más de 30 micras, lo que se logra con un llenado adecuado. Los rodamientos funcionan con una precarga creada mediante resortes calibrados. Se debe tener mucho cuidado al calibrar los resortes de precarga de los cojinetes de bolas y seleccionar su ajuste.
A velocidades de rotación superiores a 50.000 revoluciones por minuto, los cojinetes lisos funcionan satisfactoriamente cuando se enfrían intensamente con aceite de trabajo suministrado por una bomba especial. A veces, el lubricante se suministra en estado rociado.
Los electromandriles de alta frecuencia de 100.000 rpm también están construidos sobre cojinetes aerodinámicos (cojinetes lubricados por aire).
La producción de motores eléctricos de alta frecuencia requiere una fabricación muy precisa de las piezas individuales, un equilibrado dinámico del rotor, un montaje preciso y una estricta uniformidad del espacio entre el estator y el rotor.
En relación con lo anterior, la producción de husillos eléctricos se realiza según condiciones técnicas especiales.
Higo. 1. Husillo de rectificado eléctrico de alta frecuencia.
La eficiencia de los motores de alta frecuencia es relativamente pequeña. Esto se debe a la presencia de mayores pérdidas de acero y pérdidas por fricción en los rodamientos.
Las dimensiones y el peso de los motores eléctricos de alta frecuencia son relativamente pequeños.
Arroz. 2. Husillo eléctrico de alta frecuencia moderno
El uso de husillos eléctricos en lugar de transmisiones por correa en la producción de rodamientos de bolas aumenta la productividad laboral de las rectificadoras internas en al menos un 15-20 % y reduce drásticamente los rechazos en la conicidad, la ovalidad y la limpieza de la superficie. La durabilidad de los husillos de rectificado aumenta entre 5 y 10 veces o más.
También es de gran interés el uso de husillos de alta velocidad para taladrar agujeros con un diámetro inferior a 1 mm.
La frecuencia de la corriente que alimenta el motor eléctrico de alta frecuencia se selecciona según la velocidad de rotación requerida n del motor eléctrico de acuerdo con la fórmula
ya que p = 1.
Así, a velocidades de rotación de husillos eléctricos de 12.000 y 120.000 rpm, se requieren frecuencias de 200 y 2000 Hz, respectivamente.
Anteriormente se usaban generadores especiales de alta frecuencia para alimentar motores de alta frecuencia.Ahora, para estos fines, los convertidores de frecuencia estáticos se utilizan en transistores de efecto de campo de alta velocidad.
En la Fig. 3 muestra un generador de inducción síncrono trifásico de producción nacional (tipo GIS-1). Como puede verse en el dibujo, hay ranuras anchas y estrechas en el estator de dicho generador. El devanado de campo, cuyas bobinas están ubicadas en las ranuras anchas del estator, se alimenta con corriente continua. El campo magnético de estos devanados está encerrado a través de los dientes del estator y las proyecciones del rotor, como se muestra en la fig. 3 con línea punteada.
Arroz. 3. Generador de corriente de inducción con frecuencia aumentada.
Cuando el rotor gira, el campo magnético que se mueve a lo largo de las protuberancias del rotor cruza las vueltas del devanado de corriente alterna ubicado en las ranuras estrechas del estator e induce una alterna e. etc. C. La frecuencia de este e. etc. C. depende de la velocidad de rotación y del número de orejas del rotor. Las fuerzas electromotrices inducidas por el mismo flujo en los devanados de campo se anulan entre sí debido a la inminente activación de las bobinas.
La bobina de excitación se alimenta a través de un rectificador de selenio conectado a la red eléctrica de CA. Tanto el estator como el rotor tienen núcleos magnéticos de chapa de acero.
Los generadores con el diseño descrito se producen con una potencia nominal de 1,5; 3 y 6 kW y en frecuencias de 400, 600, 800 y 1200 Hz. La velocidad nominal de rotación de los generadores síncronos es de 3000 rpm.