Основные принципы
Трехфазный ток – это система трех переменных токов, смещенных друг относительно друга на 120°. Трехфазный ток также известен под названием "трехфазный переменный ток". Высокочастотной технологией называется применение высокочастотного трехфазного тока для приведения в движение ручных электроинструментов и механизированного оборудования.
Высокочастотный трехфазный ток для высокочастотных электроинструментов – это трехфазный переменный ток, интервал частот которого составляет 200...400 Герц (Гц). Он имеет несомненные преимущества перед сжатым воздухом. Трехфазный ток можно легко передавать на большие расстояния по распределительным сетям, которые просты в установке. Достаточно включать и выключать переключатель, чтобы немедленно инициировать или прерывать поток энергии. Не требуется выполнять обслуживание распределительной сети.
Наиболее часто используемые рабочие напряжения – 135 Вольт и 200 Вольт. Другие возможные напряжения – 72 Вольта и 42 Вольта. Сетевые группы определяются, как назначение различных рабочих напряжений и частот друг другу.
Генерирование высокочастотной мощности
Трехфазный ток высокой частоты не доступен в сети коммунального электроснабжения. Он должен генерироваться в системе специальными преобразователями. В стандартных областях применения высокочастотных электроинструментов обычно используются вращающиеся или статические преобразователи тока высокой частоты. Вращающийся преобразователь состоит из генератора и приводного электродвигателя. Приводной электродвигатель может быть либо электрическим двигателем, либо двигателем внутреннего сгорания, либо тем и другим. Он приводит в движение генератор с постоянной скоростью вращения. В генераторе генерируется трехфазный ток высокой частоты. Синхронный преобразователь является так называемой одновальной электрической машиной, то есть двигатель и генератор собраны таким образом, чтобы сформировать одно устройство с общим ведущим валом. Они компактны, имеют хороший коэффициент эффективности, технически просты и поэтому очень надёжны в эксплуатации. Статический преобразователь, также называемый инвертором, первоначально выпрямляет используемое сетевое напряжение, которое затем с помощью электронного устройства преобразуется в ток необходимой частоты. Инверторы работают с мощными полупроводниковыми приборами, и в них нет никаких движущихся частей, которые могут изнашиваться. Статические преобразователи главным образом используются для небольших систем мощностью приблизительно до 5 кВт. Так как они работают без шума, их можно устанавливать непосредственно на рабочем месте.
Чтобы правильно выбрать частоту, надо учитывать следующее. При увеличении частоты трехфазного тока частота вращения электродвигателя увеличивается в такой же степени. Частота вращения электродвигателя должна адаптироваться к скорости вращения шпинделя при помощи редуктора. Скорость вращения шпинделя у шлифующих инструментов обычно высокая, для них рекомендуется использовать частоту 300 Гц. Инструменты для завинчивания винтов и гаек и сверлильные инструменты обычно имеют более низкие скорости вращения шпинделя. Для них рекомендуется использовать частоту 200 Гц. Соответственно нужно выбирать частоту, которая соответствует большинству типов инструментов, используемых в высокочастотной системе. Идеальной наиболее часто используемой группой сетевого электропитания является группа 2. В этой группе инструмент, рассчитанный на 300 Гц, 200 Вольт может без проблем работать (без перенастройки) от напряжения 200 Гц, 135 Вольт и наоборот. Если это возможно нужно выбирать напряжение 135 В для 200 Гц и 200 В для 300 Гц. Однако нужно заметить, что частота вращения электродвигателя изменяется в соответствии с примененной частотой. В случае использования шлифующих инструментов это изменение скорости может влиять на безопасность и его обязательно принимать во внимание! Если в одной группе сетевого электропитания указаны два напряжения, это означает, что один и тот же электроинструмент может работать на обеих комбинациях частоты и напряжений. (Исключение составляют шлифующие инструменты – более высокая частота = более высокая скорость вращения!)
Энергопотребление высокочастотной системы определяется:
- энергопотреблением электроприёмников
- средней продолжительностью включения электроприёмников
- коэффициентом одновр
- резервами. Энергопотребление подсоединенных электроприёмников необходимо сначала скорректировать при помощи средней продолжительности включения и коэффициентов одновременности. К этому должен быть добавлен коэффициент резервирования. Определить энергопотребление высокочастотных электроинструментов можно путем сложения всех отдельных видов энергопотребления в соответствии с техническими характеристиками изготовителя и включением всех поправочных коэффициентов.
Обычно не все высокочастотные инструменты работают одновременно. Из-за наличия перерывов между отдельными случаями применения они включаются и выключаются по мере надобности. В зависимости от типа инструмента эти перерывы отличаются. Шлифующие инструменты обычно работают в течение более длительных периодов времени, у инструментов для завинчивания винтов и гаек обычно более частые перерывы в работе. Среднее значение, которое обычно преобразуется в число периодов в один час, в течение которых инструмент включен, называется средней продолжительностью включения.
Если в мастерской установлено большое количество высокочастотных потребителей, опыт показывает, что все электроприёмники никогда не используются одновременно, так как большинство операций происходит одна после другой и по длительности они независимы друг от друга. Отношение интервалов времени, в течение которых теоретически все электроприёмники используются одновременно, называется коэффициентом одновременности и входит в вычисление совместно с продолжительностью включения в качестве фактора, уменьшающего энергопотребление.
Первоначально энергопотребление вычисляется исходя из подсоединенных в данный момент потребителей. Однако нужно запланировать резервы, чтобы предусмотреть будущее расширение системы и увеличивающие требования, чтобы минимизировать последующие дополнительные затраты. В зависимости от перспективы и производства, могут быть запроектированы резервы, доходящие до 100%.
Чтобы увеличить экономическую эффективность установки, два или несколько небольших преобразователей, которыми управляет распределительное устройство, предпочтительней использовать, чем один большой преобразователь. Преобразователи частоты могут быть соединены параллельно, чтобы компенсировать пиковые нагрузки. Это обеспечивает оптимальное согласование с применяемыми инструментами. Преобразователи частоты с синхронными генераторами обеспечивают функционирование устройств с различными рабочими характеристиками, устраняя необходимость принимать специальные меры.
Система соединений
Система соединений обеспечивает перенос энергии отдельным потребителям. Системы соединений для высокочастотных систем отличаются по своей сути от систем соединений для обычных электрических сетей с частотой 50 или 60 Гц. Причиной этого является влияние повышенных частот, а именно следующие факторы:
- поверхностный эффект
- электромагнитное излучение. Эти эффекты оказывают влияние на размеры и конструкцию кабелей и на тип установки.
Термин поверхностный эффект описывает характерное свойство электрического тока перемещаться на поверхность проводника при увеличении частоты. Его также так называют “индуктивным сопротивлением” проводника. Поэтому диаметр проводника для более высоких частот должен иметь большее значение, чтобы компенсировать потерянный, по сути, диаметр проводника.
Кабели, по которым текут переменные токи, излучают электромагнитные волны. На практике они ведут себя, как передающая антенна. Электромагнитное излучение может, особенно в случае верхних частот, вызывать нарушения нормальной работы в чувствительном электрическом оборудовании (например, радио- и телевизионные помехи). Антенный эффект может быть подавлен соответствующим электромагнитным экранированием кабеля. Как правило, это выполняется путем использования заземленной металлической экранирующей оплетки в оболочке кабеля.
Трехфазные высокочастотные двигатели
Приводные электродвигатели для высокочастотных электроинструментов являются асинхронными двигателями. Вместо трехфазного тока с частотой сети 50 Гц они приводятся в движение трехфазным током с повышенной частотой 200 или 300 Гц. Увеличивая частоту можно также увеличивать скорость вращения двигателей. Поэтому двигатели “высокочастотных электроинструментов” намного меньше, и в то же время они развивают такую же мощность, что делает их пригодными для использования в ручных электроинструментах.
Крутящий момент увеличивается по мере того, как увеличивается нагрузка. Однако у этого увеличения есть свои ограничения. Если нагрузка становится слишком высокой, двигатель достигает определенного максимального крутящего момента, называемого критическим крутящим моментом или опрокидывающим моментом, и останавливается.
Скорость при номинальной нагрузке падает только на 3-5% и, поэтому она намного более постоянна, чем скорость неконтролируемых универсальных электродвигателей. Пиковая мощность приблизительно в 2. раза выше номинальной мощности. Краткосрочная перегрузка возможна, если при этом не превышается максимальная температура обмотки. Скорость вращения трехфазного двигателя зависит от количества полюсных пар и частоты. Наименьшее возможное количество полюсных пар и, например, частоты 50 Гц обеспечит скорость ротора 3000 оборотов в минуту, частота 200 Гц – 12000 оборотов в минуту и частота 300 Гц – 18000 оборотов в минуту.
Трёхфазные электродвигатели для высокочастотных инструментов очень надёжны в эксплуатации. Они являются асинхронными двигателями. Этот тип электродвигателей имеет очень простую конструкцию. У него нет коллектора или угольных щеток. Поэтому он практически не нуждается в обслуживании и не изнашивается.
Нагрузочная способность электродвигателя обычно ограничивается создаваемыми в нем тепловыми потерями. Тепловые потери физически определяются его эффективностью и не могут быть полностью устранены. На практике это означает, что двигатель, тепловые потери которого не отводятся, продолжает нагреваться до тех пор, пока не начинает плавиться межобмоточная изоляция, и двигатель 
"перегорает" в результате короткого замыкания обмотки. Должна иметься возможность отводить из двигателя тепловые потери. Чем лучше отводятся тепловые потери, тем меньше или более медленно нагревается двигатель и тем меньше или позже он будет проявлять тенденцию к "перегоранию". В качестве типа охлаждения наилучшим является косвенное внутреннее охлаждение. Этот способ охлаждения подразумевает, что охлаждающий воздух циркулирует между обмоткой статора и корпусом двигателя. И так как основное тепло в трехфазных электродвигателях генерируется обмотками статора, этот способ охлаждения является наилучшим для этого типа двигателей. Преимущество его еще заключается в том, что не допускается соприкосновение пыли, которая обычно переносится охлаждающим воздухом, с вращающимися деталями двигателя. И поэтому срок службы двигателей, охлаждаемых с помощью такого способа, значительно расширяется.
Не считая очень немногих исключений, номинальная скорость двигателя, которая определяется числом полюсов и частотой сети, отличаются от необходимой скорости вращения оснастки (скорость вращения шпинделя). Чтобы согласовать эти две скорости, нужно использовать редуктор. В зависимости от области применения и типа электроинструмента, особенно предпочтительней всего использовать определенные типы редукторов. С этой целью главным образом применяются прямозубая цилиндрическая зубчатая передача и планетарная зубчатая передача.
Высокочастотные инструменты электрические
Высокочастотные инструменты – это электроинструменты и станки, в которых для электропитания используется трехфазный ток повышенной частоты. Особые преимущества высокочастотных инструментов по сравнению с электрическими ручными машинами следующие:
- срок службы
- постоянная скорость
- поведение в режиме перегрузки
- эргономика
- безопасность труда
- эксплуатационные расходы.
У трехфазных электродвигателей, используемых в высокочастотных электроинструментах, нет ни коллектора, ни угольных щеток. Поэтому они не изнашиваются. Если смазку в подшипниках и редукторе заменять через равные промежутки времени и технически грамотно использовать такие электродвигатели, можно достигать среднего срока службы, равного нескольким десятилетиям. Благодаря этому высокочастотные электроинструменты особо хорошо подходят для непрерывного режима работы, включая сменную работу, в промышленности.
Характерным свойством трехфазных электродвигателей является их постоянная скорость в широком диапазоне нагрузок, что делает ненужной регулировку скорости. На практике это означает, что их оснастка всегда работает в пределах оптимального диапазона скоростей и поэтому обеспечивает наилучшую скорость выполнения работ. В частности во время шлифования высокочастотные инструменты высокоэффективны и экономичны.
При достижении так называемого опрокидывающего момента высокочастотные электроинструменты под нагрузкой внезапно останавливаются, что безошибочно указывает оператору инструмента на приближающееся состояние перегрузки.
Эргономические свойства высокочастотных электроинструментов определяются значительно более низким шумом при работе, что является положительным фактом, особенно в крупномасштабном промышленном производстве, где используется большое количество высокочастотных электроинструментов.
Высокочастотные электроинструменты безопасны при использовании. Из-за коэффициента сопряжения фаз в трехфазных системах напряжение относительно земли при использовании рабочего напряжения 200 Вольт составляет только 153 Вольта, а при использовании рабочего напряжения 135 Вольт – только 78 Вольт, что намного меньше по сравнению с 230-вольтовыми электроинструментами с универсальным электродвигателем. И так как во время промышленной эксплуатации часто выполняется обработка металла в окружающей среде, в которой преобладает металл, это является дополнительным фактором безопасности.
Текущие эксплуатационные расходы высокочастотной системы в высшей степени благоприятны, так как они не требуют использования установок аккумулирования энергии, как например, системы сжатого воздуха. Для них требуется очень небольшой объем технического обслуживания. Отсутствуют потери в результате утечки, как в системах сжатого воздуха. Сравнительно просто можно выполнять дополнительные подключения потребителей электроэнергии. Относительно высокие 
исходные инвестиционные затраты быстро окупаются.
В промышленности главным образом используются высокочастотные электроинструменты:
- дрели
- резьбонарезные машины
- шуруповерты
- шлифмашины Есть также такие специальные инструменты, как ножницы и высечные ножницы.
Высокочастотные дрели по сравнению с дрелями с универсальными электродвигателями одинаковой категории производительности, имеют намного меньший размер. Из-за обычно низких скоростей вращения во время сверления электроинструменты, используемые, прежде всего, для сверления и завинчивания крепежных деталей на промышленных предприятиях обычно имеют рабочую частоту 200 Гц. Низкие частоты вращения электродвигателя, которые могут быть реализованы при использовании этой частоты, обеспечивают применение простых редукторов. Дрели с пистолетной рукояткой являются типичными типами конструкции в диапазоне от низкой до средней мощности. Электроинструменты с торцевой рукояткой или крестообразной рукояткой – в диапазоне от средней до высокой мощности.
Шуруповерты используются главным образом в целях сборки на объектах серийного производства. Различные типы шуруповертов отличаются по принципу действия и конструкции. Громадное разнообразие возможных режимов завинчивания требует использования множества различных типов инструментов. Из-за обычно низких скоростей вращения во время завинчивания крепежных деталей электроинструменты, используемые, прежде всего для завинчивания крепежных деталей на промышленных предприятиях, обычно имеют рабочую частоту 200 Гц. Низкие частоты вращения электродвигателя, которые могут быть реализованы при использовании этой частоты, обеспечивают применение простых редукторов.
В соответствии с различными целями и областями применения существуют многие специальные типы шуруповертов. Наиболее важные из них:
- шуруповерты c ограничителем крутящего момента
- шуруповерты с разрывными муфтами
- шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с разрывной муфтой
- шуруповерты с контролем опрокидывающего момента
- ударные шуруповерты.
Типы шуруповертов выбираются в соответствии с их специфической областью применения. Их применение может быть приблизительно представлено следующим образом:
- шуруповерты c ограничителем крутящего момента: величина момента – от низкой до средней. Промышленные предприятия, сборка
- шуруповерты c разрывными муфтами: величина момента – от низкой до средней. Промышленные предприятия.
- шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с разрывной муфтой и возможностью отключения разрывной муфты: величина момента – от низкой до средней. Сборочные и монтажные работы, требующие переменных регулировок крутящего момента для различных режимов завинчивания и эпизодического откручивания прихваченных болтов и гаек.
- шуруповерты с контролем опрокидывающего момента: величина момента – от низкой до средней. Промышленные предприятия.
- ударные шуруповерты: величина момента – от высокой до очень высокой. Сборка, строительство сооружений из стальных конструкций, транспортное машиностроение, сервисное обслуживание.
Шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с храповой муфтой являются наиболее распространенным типом шуруповертов. Храповую муфту можно регулировать. Когда достигается крутящий момент, установленный пружиной муфты, половинки муфты отделяются наклонными кулачками, роликами или шариками. До тех пор пока шуруповерт находится в работе и прижимается вперёд, максимальное значение крутящего момента до предварительно заданного значения действует на винт, что благоприятно отражается на потенциальном установившемся режиме винта. Короткие или длинные интервалы храпового механизма оказывают ограниченное влияние на уровень крутящего момента, так как ударно-вращательные воздействия немного увеличивают крутящий момент. Храповые муфты довольно дешевые, достаточно точные и малоизнашивающиеся, если они правильно изготовлены. Момент расцепления не может быть установлен сколь угодно высоким, так как он через электроинструмент передается пользователю. Если возвращающий крутящий момент становится слишком высоким, процесс завинчивания крепежных деталей может стать неприятным для пользователя. Поэтому шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с храповой муфтой имеют максимальный крутящий момент, равный приблизительно 30 Нм. Шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с разрывными муфтами работают в соответствии с принципом действия храповой муфты. Здесь крутящий момент также ограничен регулируемой кулачковой или роликовой муфтой. Отличие храповой муфты в том, что половинки муфты остаются разделенными после первого расцепления. В результате отсутствует зависимость крутящего момента от времени завинчивания крепежных деталей. Создание шума и изнашивание муфты очень низкие. Однако конструктивные требования к ней повышенные и поэтому инструменты с ней сравнительно дорогостоящие. Они главным образом используются в режимах завинчивания, в которых требуется высокая точность крутящего момента, например, для мелких крепежных винтов с гайками. Автоматическая разрывная муфта регулируется на основе предварительных испытаний, устанавливается в соответствии с определенным режимом завинчивания и затем фиксируется в этом положении. Это гарантирует то, что оператор инструмента не может изменить его установку во время применения. Существуют шуруповерты с регулируемым крутящим моментом с разрывной муфтой и с возможностью ее отключения. Эта версия шуруповерта с регулируемым крутящим моментом с разрывной муфтой расширяет область применения этого типа шуруповерта. Более высокий крутящий момент, достигаемый отключением муфты, позволяет выполнять ручную настройку крутящего момента в соответствии со специальными режимами завинчивания с переменными требованиями к крутящему моменту. Типичные примеры – винты для листового металла, самосверлящие винты, Teks и шурупы. Деактивация разрывной муфты делает возможным отвинчивание подвергнутых коррозии или очень сильно затянутых винтовых соединений. Деактивация разрывной муфты также подразумевает, что на пользователя действует полный восстанавливающий момент. Поэтому нельзя устанавливать слишком высокие величины моментов.
В случае шуруповерта с контролем опрокидывающего момента, двигатель выключается при достижении предварительно определенного значения тока, пропорционального необходимому крутящему моменту. Для шуруповертов с контролем опрокидывающего момента требуется внешнее устройство управления, которое контролирует ток двигателя, сравнивает его с регулируемым значением и инициирует отключение двигателя. Когда ток двигателя достигает заранее заданного значения, источник электропитания инструмента выключается, и двигатель останавливается.
Ударные шуруповерты снабжены изолированным ударным механизмом и у них фактически нет никакого восстанавливающего момента, воздействующего на пользователя даже в случае высокого крутящего момента. Воздействие крутящего момента осуществляется ударным способом с характерным громким шумом. Ударно-вращательный крутящий момент задан конструктивно. Ограничение по крутящему моменту происходит с помощью ограничения количества ударно-вращательных воздействий (частота ударов) или с помощью ограничивающих элементов (торсионных валов), помещенных между шпинделем шуруповерта и торцевым гаечным ключом. Высококачественные ударные шуруповерты надёжны в эксплуатации и прочны. На практике максимально возможный крутящий момент ограничивается весом молоткового механизма и размером электроинструмента. Ручные высокочастотные электроинструменты могут обеспечивать момент до 2000 Нм.
По эргономическим причинам и вследствие часто очень сложных вариантов применения, шуруповерты могут иметь различные конструкции и типы, такие как:
- шуруповерты с корпусом, используемым в качестве рукоятки
- шуруповерты с рукояткой пистолетного типа
- шуруповерты с рукояткой, расположенной по центру тяжести
- шуруповерты с торцевой рукояткой
- шуруповерты с крестообразной рукояткой
- угловые шуруповерты. Из-за восстанавливающих моментов, создаваемых некоторыми из типов шуруповертов в силу их функционального принципа, они должны быть тщательно выбраны в пределах конкретной категории производительности.
Шуруповерты с корпусом, используемым в качестве рукоятки, используются в местах, где требуется малый диаметр описанной окружности. Они особенно хорошо подходят для завинчивания очень маленьких крепежных деталей в области точной механики или в труднодоступных местах. На сборочных линиях они часто используются для вертикального завинчивания крепежных деталей. Шуруповерты в форме пистолета, общей для универсальных инструментов, напоминают по форме дрели. Они просты в обращении, и электроинструменты с равным крутящим моментом обеспечивают более эргономичную работу, если процесс завинчивания крепежных деталей выполняется в горизонтальной плоскости. Шуруповерты с рукояткой, расположенной по центру тяжести, позволяют использовать более высокий крутящий момент, так как с соответствующими восстанавливающими моментами можно справляться более эргономично, чем при использовании шуруповерта с рукояткой пистолетного типа. У шуруповерта с торцевой рукояткой свои особенности. Торцевая рукоятка обычно располагается вблизи оси инструмента. Это позволяет выполнять надежное перемещение инструмента вдоль центральной оси. Однако более высокие крутящие моменты требуют использования дополнительной рукоятки, чтобы уверенно справляться с восстанавливающим моментом. Торцевая рукоятка применяется для высоких крутящих моментов. Более высокие величины момента также создают более высокие восстанавливающие моменты, которые влияют на пользователя инструмента. С ними можно уверенно справляться только при использовании шуруповерта с крестообразной рукояткой для обеих рук. Обычно обе рукоятки помещены под углом 90° к центральной оси и расположены в шахматном порядке вдоль инструмента. Так как шуруповерты с крестообразной рукояткой являются электроинструментами большой мощности высшей категории производительности, они обычно подвешиваются в районе центра тяжести с помощью подпружиненных шкивов. Угловые шуруповерты используются в узких местах и где не могут быть использованы шуруповерты с корпусом, используемым в качестве рукоятки или шуруповерты с рукояткой, расположенной по центру тяжести. Угловые шуруповерты состоят из шуруповерта с корпусом, используемым в качестве рукоятки, с присоединенным уголком. Длинные рычаги между областями хвата инструмента и шпинделем шуруповерта обеспечивают безопасную нейтрализацию очень высоких крутящих моментов.
Наиболее распространенные типы шлифующих инструментов:
- прямые шлифмашины
- угловые шлифмашины
- вертикальные шлифмашины В группе высокочастотных шлифующих инструментов прямые шлифмашины, особенно малых и очень малых размеров, являются наиболее распространенным типом инструментов. Вертикальные шлифмашины главным образом используются для выполнения обработки в тяжёлом режиме и черновой обработки (в литейных цехах) в верхнем диапазоне мощностей, в то время как угловые шлифмашины в сегменте средней и высокой производительности могут использоваться универсально.
Из-за обычно высоких скоростей вращения во время шлифования электроинструменты, используемые на промышленных предприятиях, прежде всего для шлифования, обычно имеют рабочую частоту 300 Гц. Более высокие скорости вращения электродвигателя, которые могут быть реализованы при использовании этой частоты, обеспечивают использование более простых редукторов.
Для шлифования рекомендуется использовать высокочастотные инструменты. Ониотличаются исключительной надежностью и высокой производительностью при самых маленьких размерах. Так как охлаждающий воздух при косвенном охлаждении не контактирует напрямую с вращающимися частями двигателя, также можно использовать эти инструменты в очень запыленных рабочих средах, при этом срок их службы уменьшается незначительно.
Характерные свойства высокочастотных прямых шлифмашин следующие. Прямые шлифмашины составляют наибольший сегмент высокочастотных шлифмашин. Компоновка инструмента отличается линейным расположением двигателя и шпинделя, и корпус двигателя и шпинделя служит в качестве рукоятки инструмента. Маломощные прямые шлифмашины могут достигать очень высокой скорости вращения – приблизительно до 50000 оборотов в минуту, их маленькие размеры обеспечивают точную работу в области точной механики, а так же в области изготовления пресс-форм и инструментов. Прямые шлифмашины практически повсеместно оснащаются шлифовальными головками или машинными напильниками (фрезерующими головками). Ими обычно работают одной рукой. Шейка шпинделя прямых шлифмашин высокопроизводительного диапазона служит в качестве дополнительной рукоятки. При работе с этими шлифмашинами необходимо всегда использовать обе руки. Высокочастотные угловые шлифмашины по конструкции и методам обращения с инструментом соответствуют угловым шлифмашинам с универсальными электродвигателями. Их максимальная выходная мощность больше, чем мощность угловых шлифмашин с универсальными электродвигателями. Высокочастотные угловые шлифмашины используются в областях применения, требующих высоких эксплуатационных свойств и высокой производительности. Вертикальные шлифмашины используются для плоского шлифования и работают в вертикальном положении. Компоновка инструмента отличается линейным расположением двигателя и шпинделя, места удерживания инструмента пользователем находятся под прямым углом к корпусу инструмента в форме рукоятки, расположенной по центру тяжести или рукоятки пистолетного типа. Высокоэффективные вертикальные шлифмашины снабжены двумя рукоятками, которые располагаются под прямым углом к корпусу инструмента и под углом по отношению друг к другу. Таким образом, можно уверенно справляться даже с очень высокими восстанавливающими моментами.
Кроме электроинструментов с универсальными электродвигателями в строительной промышленности используются следующие типы высокочастотных электроинструментов:
- вибрационные машины
- бетоноломы Вибрационные машины составляют, безусловно, наибольший сегмент высокочастотных строительных инструментов. Благодаря небольшим размерам внутренних вибрационных машин и одновременно их высоким мощностям лидирующее положение занимает частота 200 Гц.
Системные принадлежности
В дополнение к принадлежностям, характерным для электрических ручных машин, типичные системные принадлежности для высокочастотных электроинструментов включают в себя:
- измерительный датчик
- контрольно-измерительная аппаратуру
- контрольные устройства
- коммутационное оборудование
- удлинители шпинделя
- подпружиненные шкивы. Измерительные датчики регистрируют крутящий момент затяжки, который прикладывается к винтовому соединению, и преобразует его в электрический сигнал, который затем передается в устройство управления или контрольный прибор для выполнения управления. Контрольно-измерительная аппаратура используется для специальных высококачественных винтовых соединений. Определенные предельные значения могут быть введены в контрольный прибор для сравнения с принимаемым измеренным сигналом. Их сравнение может привести к выполнению определенных коммутационных операций, которые управляют процессом завинчивания крепежных деталей. Контрольное устройство служит для контроля и, если это необходимо, для прерывания процесса завинчивания крепежных деталей, как только будет достигнуто предварительно заданное предельное значение. Для работы контрольному устройству необходим сигнал с измерительного датчика. Ударные шуруповерты обеспечивают настройку крутящего момента затяжки, изменяя количество ударных воздействий, так называемую частоту ударов. Регулятор измеряет частоту ударов и выключает ударный шуруповерт после истечения заданного времени. Ударные шуруповерты снабжены регулятором частоты. Ударные шуруповерты обеспечивают настройку крутящего момента затяжки, изменяя количество ударных воздействий, так называемую частоту ударов. Регулятор измеряет частоту ударов и выключает ударный шуруповерт после истечения заданного времени. Удлинители шпинделя позволяют применять прямые шлифмашины в труднодоступных местах, таких как полости и каналы, которые имеются, например, в литых деталях турбин. Подпружиненные шкивы используются, чтобы удерживать инструмент в пределах досягаемости пользователя и одновременно компенсировать вес электроинструмента. Обычно инструменты (чаще всего шуруповерты) подвешены с потолка в производственной зоне с помощью подпружиненных шкивов. Их растягивающая сила может быть точно отрегулирована в соответствии с весом электроинструмента и позволяет перемещать его в вертикальном направлении с очень небольшим усилием. Шнур подвески сворачивается внутри подпружиненного шкива. Поэтому пользователю требуется прикладывать очень небольшое вертикальное усилие для работы с инструментом. Благодаря этому значительно снижается усталость.
Безопасность
Электробезопасность высокочастотных электроинструментов обеспечивается защитным проводником в соответствии с En 50144. классом безопасности I. Нейтральная точка звезды или нулевая точка выводится из соединенной звездой вторичной обмотки преобразователя. Нулевая точка заземлена и соединена с металлическим корпусом инструмента через защитные проводники. Высокочастотные электроинструменты при использовании электрически безопасны. В случае, например, рабочего напряжения, равного 265 В, опасное напряжение между фазой и землей в наихудшем случае составляет только В случае рабочих напряжений 135 В или 72 В опасное напряжение между фазой и землей составляет только или где 1,73 является коэффициентом сопряжения фаз √3 для трехфазного тока, который соответствует соединенной звездой обмотке электродвигателя.
При ремонте высокочастотных электроинструментах необходимо соблюдать важное правило. Эффективность подключения защитного заземления должна обеспечиваться путем использования надёжного в эксплуатации и безупречного по конструкции штепсельного соединения, а так же прочных кабелей. Специальные технические условия на произведение испытаний распространяются на защитные проводники и их соединения.
www.arrows.ru
Увеличить мощность электроинструмента в разы без особых затрат и громоздкого оборудования - можно. Если раньше использование высокочастотных инструментов было невозможно без наличия электросети 3х380 и громоздких динамических синхронно-асинхронных преобразователей весом свыше 100 кг, то теперь для этого требуется лишь обычная электросеть на 230 В.
Компания FEIN предлагает универсальное решение проблем силового шлифования – компактные индивидуальные переносные электронные источники высокой частоты НFS 17-300 и HFS 27-300. Они обеспечивают применение отдельных высокочастотных шлифовальных машин в непрерывном режиме там, где до сих пор технология была не экономична. Благодаря новинкам от FEIN, не нужны большие капитальные вложения на покупку и монтаж динамических преобразователей.
Без новых компактных преобразователей не обойтись на стройках, в небольших литейных цехах, на судостроительных, металлостроительных, котлостроительных и других предприятиях, где применяется высокочастотный инструмент.
Как работает?
С помощью мобильных высокочастотных преобразователей обычные 50 Гц/220 В на входе без труда превращаются в солидные 300 Гц/200 В на выходе, которые питают индукционный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Мобильность и компактность
Недаром новые преобразователи FEIN называются индивидуальными. Компактные размеры и длина кабеля делают HFS 17-300 и HFS 27-300 по-настоящему мобильными и удобными в использовании, а благодаря новому решению, высокочастотные инструменты могут работать от обычной сети на 230 В, то есть практически повсюду.
Ложка дегтя
Всем хорош высокочастотный инструмент, однако есть у него одно «но» – высокая цена. Стоимость одного комплекта (высокочастотная углошлифовальная машинка плюс индивидуальный преобразователь) в сумме пока составит от 130 до 200 тысяч рублей в зависимости от моделей. Тогда как самая обычная болгарка, работающая от сети 220 В, обойдется вам в десятки раз дешевле: всего в 7,5 – 10 тысяч рублей.
Технические характеристики
HFS 17-300 HFS 27-300Напряжение на входе, В 220-230 220-230Напряжение на выходе, В 200 200Частота на входе, Гц 50-60 50-60Частота на выходе, Гц 300 300Номинальная потребляемая мощность, Вт 1830 2900Эффективная мощность 1700 2700Индивидуальная защита PSU PSUКласс защиты IP 44 IP 44Длина кабеля с вилкой, м 3 3Штепсельная розетка, CEE 16A, 10h, 3P+E 16A, 10h, 3P+EВес, кг 5,9 8,3
Чем отличается высокочастотный инструмент от обычного?
Высокая мощность. При тех же массогабаритных характеристиках высокочастотный инструмент в 1,5-2 раза мощнее обыкновенного электроинструмента. Особенно впечатляет его способность длительно выдерживать двукратную перегрузку – он имеет резервную мощность на уровне 100% от заявленного номинала.
Рост производительности. По сравнению с инструментами, рассчитанными на нормальную частоту, высокочастотная технология обеспечивает явный прирост производительности и большую стойкость.
Чрезвычайная долговечность. В конструкции двигателей высокочастотных инструментов не используются быстроизнашивающиеся элементы, в частности угольные щетки, а значит, вообще не требуется эксплуатационного ухода как такового. Кроме того, подобные двигатели абсолютно герметичны, поэтому могут неограниченно долго работать в жестких условиях абразивного запыления без негативных последствий для обмотки. Средний срок службы высокочастотного инструмента – около 6-7 лет.
imhodom.ru
|
|
Развитие производства Торцевые машины
Асинхронные высокочастотные двигатели (изготовлены в НЭТИ-НГТУ) Торцевые асинхронные двигатели специального назначения, выполненные по заказу
Рис. 19
Ковровского механического завода для привода танковых гидронасосов (старший габарит 4 кВт, f=400 Гц, 2р = 8). Параметры участка серии приводятся в табл. 6.
Таблица 6
|
|||||
www.kazanskiy-wm.narod.ru
Двигатели повышенной частоты серии ДЧР изготовляются по ТУ 16-513.369-74. Трехфазные с короткозамкнутым ротором, которые предназначены для привода насосов, вентиляторов и силовых механизмов передвижных установок. Двигатели отвечают требованиям ГОСТ 183-74. Двигатели изготовляются на питание от сети трехфазного переменного тока, частотой 400 Гц, напряжением 220 В. Конструктивное исполнение по способу монтажа отвечает ГОСТ 2479-79 и обговаривается в заказе. Номинальный режим работы – длительный (S1) по ГОСТ 183-74. Исполнение двигателей ДЧР, ДЧРК и ДЧРУ по степени защиты IP44 по ГОСТ 17494-87. Защита двигателей ДЧРВ от воздействия внешней среды обеспечивается заказчиком. Способ охлаждения двигателей ДЧР, ДЧРК и ДЧРВ — воздушный с самовентиляцией — ІСА0141; ДЧРВ - воздушный, с охлаждением потоком воздуха осевого электровентилятора, в который встраивается двигатель -ICА 3141 по ГОСТ 20459-87.Двигатели повышенной частоты серии ДЧР имеют мощность от 0,75 до 4,0 кВт.
| № п/п | серия, тип | мощность, квт | напряжение, в | синхронная частота вращения, об/мин | КПД, % | масса, кг | обозначение гост, ту |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | ДЧР 71-2-10 | 0,75 | 220 | 4570 | 66 | 9,5 | ТУ 16-513.369-74 |
| 2 | ДЧРУ 71-2-10 | 0,75 | 220 | 4570 | 66 | 9,6 | ТУ 16-513.369-74 |
| 3 | ДЧР 71-2-6 | 1,5 | 220 | 7680 | 78 | 9,5 | ТУ 16-513.369-74 |
| 4 | ДЧР 80-1-6 | 2,2 | 220 | 7650 | 78 | 11,3 | ТУ 16-513.369-74 |
| 5 | ДЧР 80-2-6 | 3 | 220 | 7700 | 80 | 11,9 | ТУ 16-513.369-74 |
| 6 | ДЧРУ 80-2-6 | 3 | 220 | 7700 | 80 | 12,1 | ТУ 16-513.369-74 |
| 7 | ДЧР 100-1-6 | 4 | 220 | 7800 | 81 | 15,8 | ТУ 16-513.369-74 |
| 8 | ДЧРУ 100-1-6 | 4 | 220 | 7800 | 81 | 16 | ТУ 16-513.369-74 |
| 9 | ДЧРВ 71-2-6 | 1,5 | 220 | 7700 | 82 | 4,3 | ТУ 16-513.369-74 |
| 10 | ДЧРВ 80-1-6 | 2,2 | 220 | 7664 | 84 | 5,2 | ТУ 16-513.369-74 |
| 11 | ДЧРК 80-2-8 | 3 | 220 | 5620 | 77,5 | 12,5 | ТУ 16-513.369-74 |
motor-e.ru
Cтраница 1
Электродвигатели повышенной частоты имеют более высокие скорости вращения ротора, а следовательно, развивают те же механические мощности при меньших вращающих моментах на валу. [2]
Вал / электродвигателя повышенной частоты вращается в подшипниках 3 с воздушной смазкой. Осевая нагрузка воспринимается воздушной подушной между торцом вала и подпятником 12, к которому вал прижимается под давлением воздуха, подаваемого внутрь корпуса через отверстие 14 для охлаждения двигателя. Из нее воздух поступает в зазор подшипника. К левому подшипнику воздух подводится через трубки 5 и каналы 4 в корпусе двигателя. [3]
Испытания макета электродвигателя повышенной частоты показали, что экранированные электродвигатели повышенной частоты с неметаллическими и металлическими гильзами вполне работоспособны. [4]
Кроме того, электродвигатель повышенной частоты способен работать с большей скоростью. Так, наибольшее число оборотов, которое может развить двигатель переменного тока при частоте 50 гц, равно 3000 об / мин. Тот же двигатель при частоте 200 гц может работать со скоростью до 1200 об / мин. Совершенно очевидно, что гораздо выгодней более легкий и быстроходный инструмент. Вот почему электрифицированный инструмент, работающий на токе повышенной частоты, имеет большие преимущества. [5]
Следует отметить перспективность применения электродвигателей повышенной частоты тока в автономных системах для самоходных машин, поскольку они отличаются меньшими массой и габаритными размерами. [6]
Такие электродвигатели принято называть электродвигателями повышенной частоты, а электрифицированные инструменты, снабженные электродвигателями АП, - высокочастотными. [7]
Перспективной представляется возможность перехода на использование электродвигателей повышенных частот, например 200 гц, что привело бы к существенному уменьшению габаритов, веса и упрощению изготовления и ремонта таких герметических циркуляционных компрессоров. [8]
Рекомендуется ременной привод заменять электрическим с электродвигателями повышенной частоты. [9]
Трехфазные асинхронные электродвигатели типа АП с короткозамкнутым ротором с частотой тока 200 Гц принято называть электродвигателями повышенной частоты. Они надежны в работе, просты в изготовлении, имеют меньшую металлоемкость, чем двигатели типа АН, но для них требуются преобразователи частоты тока; последние же, как правило, имеют большую массу ( в 4 - 5 раз больше самих машин), громоздки и неудобны в эксплуатации. [10]
Преобразователи предназначены для повышения частоты и понижения напряжения электрического тока и применяются для питания электроэнергией ручного электрифицированного инструмента с электродвигателями повышенной частоты. [11]
Наша промышленность выпускает также трехфазные синхронные генераторы малой мощности ( 15 - 30 кВА) с частотой 200 пер / с, предназначенные для питания электрических пил и других инструментов с электродвигателями повышенной частоты. [13]
На рис. 30 показан электрошпиндель на подшипниках с воздушной смазкой мощностью 0 15 кет с числом оборотов 36000 - 144 000 об / мин. Вал 1 электродвигателя повышенной частоты вращается в подшипниках 3 с воздушной смазкой. Осевая нагрузка воспринимается воздушной подушкой между торцом вала и подпятником 12, к которому вал прижимается под давлением воздуха, подаваемого внутрь корпуса через отверстие 14 для охлаждения двигателя. Отсюда воздух поступает в зазор правого подшипника. К левому подшипнику воздух подводится через трубку 5 и отверстие 4 в корпусе двигателя. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Двигатели асинхронные серии ДМЧ изготовляются по ТУ 16-510.340-71
Двигатели асинхронные серии ДМЧФ изготовляются по ТУ 16-510.338-71.
Двигатели асинхронные серии ДФ 00, 0, 1, 2, 3, 4 габаритов изготовляются по ТУ 16-513.448-78.
Двигатели асинхронные серии ДФО 0, 1, 2, 3 габаритов изготовляются по ТУ 16-513.426-76.
Двигатели асинхронные трехфазные серии ДФВ изготовляются по ТУ 16-525.671-86, предназначены для эксплуатации в следующих механизмах: двигатели ДФВП, кроме ДФВП 22-8 и ДФВП 31-8,- в прямоточных вентиляторах;
Двигатели повышенной частоты серии АОЛ изготовляются по ТУ 16-513.218-70.
Двигатели повышенной частоты серии ДЧР изготовляются по ТУ 16-513.369-74.
Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором типа ДФЕ-51-12 изготовляются по ТУ 16-513.107-69.
Двигатели повышенной частоты вращения
motor-e.ru
Типы двигателей. При описании отдельных видов передач упоминались типы двигателей, с которыми они работают наиболее эффективно. Самой старой является фрикционная передача, работающая с быстроходными синхронными или асинхронными двигателями.
Якоря асинхронных (или индукционных) двигателей состоят из большого числа отрезков медных проводов, концы которых соединены друг с другом. Поэтому такие двигатели называются двигателями с короткозамкнутым ротором. Якорь располагается между полюсами статора. Магнитная цепь статора снаружи окружена обмоткой, в которую подается ток, возбуждающий в статоре вращающееся магнитное поле, приводящее якорь во вращение. Для запуска двигателя симметрия магнитного поля нарушается с помощью короткозамкнутого витка из меди (двигатель с экранированными полюсами) или пускового конденсатора.
Число оборотов якоря всегда меньше числа оборотов магнитного поля, т. е. синхронизм отсутствует. При синхронных оборотах ток в витках якоря не индуцируется и момент двигателя равен нулю. Так как трение в подшипниках якоря создает определенный тормозящий момент, число оборотов двигателя на холостом ходу остается ниже числа синхронных оборотов. Номинальное значение частоты вращения зависит от значения питающего напряжения и от сопротивления нагрузки. Следовательно, постоянное число оборотов может быть достигнуто только при достаточно большом моменте вращения, т. е. при двигателе с увеличенными размерами.
Основные параметры асинхронного двигателя, применяемого для проигрывателей (фирма «Филипс», тип 9904 122 05 311), следующие:
| Пусковой момент (n=150 мин—1), Н*м | 20*10—4 |
| Максимальный момент, Н*м | 30*10-4 |
| Частота вращения при максимальном моменте, мин-1 | 2000 |
| Максимальная механическая мощность, Вт | 0,6 |
| Частота вращения при максимальной мощности, мин-1 | 2200 |
| Частота вращения на холостом ходу, мин-1 | 2850 |
| Потребляемая без нагрузки электрическая мощность, Вт | 0,6 |
По своей конструкции синхронные двигатели существенно отличаются от асинхронных. Якорем в них служит постоянный магнит, а магнитное поле пульсирует в статоре синхронно с частотой сети. Это магнитное поле можно представить в виде равнодействующего двух магнитных полей, вращающихся по кругу. Якорь синхронного двигателя может вращаться в обоих направлениях. Требуемое направление вращения обеспечивается или механической блокировкой или электрическим путем. При одной паре полюсов (двух полюсах) якорь делает оборот за один период переменного тока. Частота вращения двигателя
Частота вращения не зависит ни от напряжения сети, ни от нагрузки. Если число пар полюсов якоря равно р, то за период он поворачивается на угол 3607р. и, таким образом, число оборотов четырехполюсного двигателя (р=2)
Колебания частоты синхронного двигателя, как правило, меньше, чем у асинхронного, хотя из-за имеющегося в якоре постоянного магнита наблюдаются скачки при переходе от полюса к полюсу. Их мешающее действие может быть значительно снижено увеличением числа полюсов: например, частота вращения 24-полюсного синхронного двигателя n=250 мин-1 и частота соответствующих им колебаний около 4 Гц. Наиболее выгодно эти тихоходные синхронные двигатели могут использоваться при ременной передаче.
Колебания вала двигателя могут быть снижены, если два синхронных двигателя посадить на один общий вал так, чтобы их полюса точно совпадали (рис. 1), а обмотки питались токами, сдвинутыми по фазе на 90 градусов по отношению один к другому. В этом случае мощность на валу
и значение это в каждый момент времени постоянно, так как
Сдвиг по фазе наиболее просто осуществляется с помощью конденсатора. Основные данные сдвоенного синхронного двигателя, примененного в проигрывателе «Филипс 9904 III 04311», следующие:
| Частота вращения, мии—1 | 250 |
| Пусковой момент, Н*м | 100*10—4 |
| Рабочий момент, Н*м | 100*10-4 |
| (90—110)*10-4 | |
| Напряжение сети, В | 110(200—120) |
| Потребление тока, мА | 18 |
| Потребляемая электрическая мощность, Вт | 1,8 |
Рис. 1. Конструкция двойного синхронного двигателя «Валво AU5050»: 1 — обмотка; 2 — двойной якорь.
В проигрывателях фирмы «Гарард» часто применяется особый синхронный двигатель, в котором на одном валу друг над другом расположены асинхронный и синхронный двигатели. Асинхронный двигатель имеет большие размеры, достаточный пусковой момент и обеспечивает работу автоматического устройства для смены пластинок. Синхронный двигатель небольших размеров поддерживает при проигрывании постоянную частоту вращения, не зависимую от колебаний напряжения сети и нагрузки.
Следующую большую группу составляют двигатели постоянного тока. Якорь традиционного двигателя постоянного тока представляет собой постоянный магнит, а ток в обмотку статора подается через щетки. Последние каждые пол-оборота изменяют направление тока, протекающего через обмотку, поэтому двигатели такого типа называют еще и коллекторными двигателями постоянного тока. Возникающее при коммутации искрение может быть снижено подключением к щеткам сопротивлений, зависящих от напряжения.
Таким образом можно значительно увеличить срок службы щеток. Момент этих двигателей возрастает пропорционально потребляемому току, но число оборотов в большой степени зависит от напряжения. Поэтому для эффективного применения в проигрывателях двигатель, как правило, дополняется электронным блоком, который независимо от питающего напряжения и температуры окружающей среды подает на него постоянное напряжение.
Параметры двигателя постоянного тока, примененного в проигрывателе «Филипс 9904 120 0152» со схемой регулирования напряжения типа 9904 132 01 006, следующие:
| Пусковой момент, Н*м | 50*10-4 |
| Рабочий момент, Н*м | 10*10—4 |
| Номинальное напряжение, В | 4,5 |
| Частота вращения при номинальной нагрузке, мим-1 | 2000 |
| Частота вращения на холостом ходу, мин-1 | 2650 |
| Потребление тока при номинальной нагрузке, А | 0,11 |
В новейших устройствах используют бесконтактные двигатели постоянного тока с электронными коммутаторами. В таких двигателях, как правило, применяют блок регулирования числа оборотов.
Электронные регуляторы числа оборотов. Описываемые здесь электронные приводы по способу регулирования можно разделить на три группы. Простые регуляторы с достаточной точностью управляют частотой вращения двигателя, но на их работу ие влияет частота вращения ни двигателя, ни диска. Эти регуляторы выгодно применять в двигателях, в которых частота вращения не зависит от нагрузки, например в синхронных (L85 фирмы «Ленко», TD125 фирмы «Торенс»).
В других регуляторах (для чувствительных к нагрузке двигателей) сигнал обратной связи, пропорциональный действительной частоте вращения вала двигателя, подается на регулирующнй блок, который определяет частоту вращения («Браун PS600», «Филипс 212» и так далее). В третьей, наиболее эффективной группе регуляторов сигнал ошибки пропорционален частоте вращения не вала двигателя, а диска проигрывателя. В особых случаях два последних варианта могут совпадать, например при прямом приводе частота вращения двигателя и диска проигрывателя одинаковы.
Упомянутый в первой группе проигрыватель типа TD125 фирмы «Торенс» выпускается с 1968 г. Это один из самых старых проигрывателей с электронным приводом. Необходимую для вращения диска энергию обеспечивает многополюсный двойной синхронный двигатель. На его валу имеется переключатель момента, внешнюю сторону которого охватывает плоский ремень длиной 540 мм. Этот переключатель, с одной стороны, снижает время разгона диска до номинальной частоты вращения, с другой стороны, при остановке диска рукой во время вращения двигателя препятствует деформации ремня. Различий в механике проигрывателей типов «TD125» и «TD125 Мк11» нет.
Двигатель первой модели питается от транзисторного генератора, а второй — от генератора на интегральных микросхемах (рис. 2).
Рис. 2. Схема генератора синусоидальных и косинусоидальных колебаний на мостике Вина для привода с двойным синхронным двигателем («Торенс TD125Mк11»)
Генератор на мостике Вина, обладающий большой стабильностью по амплитуде и частоте и чувствительный к колебаниям температуры, вырабатывает неискаженные синусоидальный и косинусоидальный сигналы частотой 50 Гц, при которых частота вращения вала синхронного двигателя равна 375 мин-1.
С помощью ременной передачи частота вращения диска становится равной 45 мин-1. Частота вращения изменяется электронным способом без перебрасывания ремня на разные диаметры шкива, а частота напряжения, питающего двигатель, снижается при этом до 37 или 18,5 Гц. Частоту вращения можно изменить примерно на ±3 % с помощью потенциометра 5 кОм, ручка которого расположена среди органов управления проигрывателя.
Собственно генератор состоит из одной интегральной микросхемы (ИMC1), на неинвертирующий вход которой (вывод 5) подается положительная обратная связь через параллельно-последователь-ную /?С-цепочку, задающую частоту. Дополнительный эмиттериый повторитель без усиления по напряжению обеспечивает согласование между интегральной микросхемой и двигателем.
Амплитуда выходного сигнала устанавливается потенциометром, регулирующим лампу накаливания, подключенную к инвертирующему входу интегральной микросхемы (вывод 4). При начальной установке на двигатель подается напряжение 9 В. У сдвоенных синхронных двигателей колебания вала, обусловленные возбуждением, не наблюдаются, если на две отдельные обмотки напряжение подается со сдвигом по фазе на 90°.
С этой целью на вход интегральной микросхемы ИМС2 через RС-цепочку с постоянной времени 0,33 мкс подаются сигналы трех частот генератора всегда с приблизительно одинаковым сдвигом по фазе в 90°. Усиленный сигнал может быть установлен так же, как и в прямой ветви (при помощи отрицательной обратной связи). Обе интегральные микросхемы представляют собой операционные усилители типа μА709С.
Электронный генератор с относящимися к нему выпрямителями и емкостным фильтром располагается на одной печатной плате. Очевидно, что работающие на выпрямленном напряжении, полученном с сетевого блока питания, электронные генераторы могут одинаково использоваться как при частоте сети 50 Гц, так и при частоте 60 Гц. Кроме того, возможна работа и от аккумулятора.
Соответственно применив в приведенной выше схеме сдвиги по фазе +120° и —120°, можно изготовить электронный трехфазный генератор, имеющий в каждый момент времени одинаковую мощность, приводящую во вращение вал двигателя. Такое электронное устройство, обладающее большой надежностью, разработано для двойной ременной передачи студийного проигрывателя типа ЕМТ928. Структурная схема трехфазного электронного генератора представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема электронного устройства для вращения диска с трехфазным двигателем (ЕМТ 928)
В венгерских специализированных магазинах первым представителем проигрывателей с электронным приводом был L851C фирмы «Ленко».
Построенный на двух интегральных микросхемах генератор питает шестнадцатиполюсный синхронный двигатель, установленный на упругой подвеске внутри закрытого корпуса. Интегральная микросхема (NE566V фирмы «Сигнетикс» или 1M566CN фирмы «Нейшнл Семикондактэ») вырабатывает треугольные или прямоугольные сигналы. Используется только вывод 4, с которого снимается треугольный сигнал (рис. 4).
Частоту определяют конденсатор С10, резисторы R21, R24, R25, установочный потенциометр ТРЗ и потенциометр регулировки числа оборотов Р1, вынесенный на панель органов управления. Повернув этот потенциометр от положения максимума в обратном направлении на 180°, потенциометром ТРЗ можно грубо установить частоту 50 Гц. После этого потенциометром точной настройки частота может изменяться между 48,5 и 53,5 Гц, что означает —3 и +7%.
Очень важна симметрия треугольного сигнала, поэтому выбранная после тщательного отбора интегральная микросхема генерирует импульсный сигнал с симметрией не ниже 2,5%. При идеальной форме сигнала можно добиться минимальных колебаний вала, сравнимых только с колебаниями вала двойного симметричного синхронного двигателя.
Рис. 4. Схема электронного устройства для вращения диска с генератором треугольных сигналов («Ленко L851C»)
Так как схема генератора имеет небольшую выходную мощность (для возбуждения двигателя она недостаточна), выходной сигнал усиливается по мощности интегральной микросхемой ИМСЗ (μА706ВРС, ТВА641В11). Установочный потенциометр между двумя интегральными микросхемами позволяет установить пиковое напряжение на зажимах двигателя, равное 14 В, предписанное инструкцией.
Типичным проигрывателем с электронным приводом, относящимся ко второй группе, является проигрыватель «Филипс 212» (см. рис. 5). Простая, в принципе, электронная схема стабилизации обеспечивает постоянную частоту вращения диска, точную подстройку этой частоты и ее изменение при наличии сигнала, зависящего от фактической частоты вращения, а не от зависимости напряжение — частота вращения двигателя постоянного тока и от ее разброса. Этот сигнал образуется тахогенератором, укрепленным на валу двигателя постоянного тока с позолоченным коллектором.
Рис. 5. Внешний вид проигрывателя «Филипс 212»
Тахогенератор вырабатывает сигнал, пропорциональный частоте вращения двигателя, который после выпрямления и сглаживания сравнивается с напряжением опорного сигнала, определяющего номинальную частоту вращения. Затем сигнал сравнения подается на трехкаскадный транзисторный усилитель с гальваническими связями, регулирующий напряжение на двигателе.
Например, при номинальной частоте вращения 331/3 мин-1 это напряжение равно —2 В. При этом частота вращения двигателя составляет примерно 1000 мин-1; при частоте 45 мин-1 частота вращения двигателя равна 1360 мин-1. Большой пусковой момент двигателя постоянного тока делает возможным быстрое раскручивание относительно легкого диска.
Если во время работы частота вращения диска снизилась, например, из-за применения устройства для очистки пластинки, то тахогенератор выдаст сигнал с меньшим напряжением. При этом потенциал на базе транзистора T438, а также ток его коллектора уменьшаются.
Вследствие этого потенциал на базе транзистора Т439 увеличится, ток эмиттера, являющийся и током базы выходного транзистора Т440, возрастает и таким образом двигатель из-за увеличения тока через оконечный транзистор вновь вращает диск с частотой, не выходящей из рамок заданного допуска 0,2%. Естественно, такое регулирование компенсирует также и кратковременные изменения числа оборотов диска, поэтому они не влияют на восприятие звука.
Опорное напряжение в зависимости oi выбранной частоты вращения диска определяется током, протекающим через транзистор Т436 или транзистор Т437. Германиевые диоды предназначены для температурной компенсации.
К этой группе относится и фрикционный привод проигрывателя PS600 фирмы «Браун», но его двигатель постоянного тока имеет электронный коммутатор.
Из регуляторов, принадлежащих к третьей группе, рассмотрим три устройства с прямым приводом. Во всех трех случаях вращение двигателя обеспечивает электронная коммутация (высокочастотный вариант или генератор на датчике Холла), а регулирующая цепь, используяющая сигнал, пропорциональный частоте вращения двигателя, поддерживает постоянство частоты вращения.
Японская фирма «Мацушита» одна из первых изготовила двигатель с очень низким числом оборотов для использования в проигрывателях (1970 г.). Двигатель типа SP-10 состоит из трех сериесных обмоток La,Lb,Lc (Рис. 6) и двадцатиполюсного якоря.
На якоре укреплен десятиполюсный диск, зубья которого подключают сигнал высокочастотного генератора, работающего примерно на частоте 50 кГц, к обмоткам импульсного датчика положений. В соответствии с датчиком высокочастотный сигнал, после выпрямления диодом Д, открывает транзистор переключающего блока, ток которого, протекая через обмотку L1, притягивает магнитное кольцо якоря и вращает двигатель дальше.
Высокочастотный импульсный датчик положения осуществляет только коммутацию двигателя, поэтому частота вращения включенного двигателя возрастает быстро. Двигатель и диск набирают частоту вращения 331/33 мин-1 примерно за 1 с. В этот момент в катушках датчика частоты вращения статора десятиполюсная магнитная цепь якоря индуцирует сигнал частотой примерно 5 Гц, значение которого пропорционально частоте вращения.
Вычитая после выпрямления этот сигнал из напряжения опорного сигнала, получают сигнал ошибки, пропорциональный отклонению частоты вращения от номинального значения. Этот сигнал после усиления ограничивает ток транзисторов переключающей схемы, т. е. регулирует частоту вращения. Двигатель работает при напряжении питания 15 В, потребление тока 50 мА.
Рис. 6. Принципиальная схема прямого привода, работающего с высокочастотным генератором SP-10
Изменение частоты вращения может быть осуществлено также и путем регулирования напряжения опорного сигнала или его переключением. В этих устройствах колебания частоты вращения, согласно данным завода-изготовителя, не превышает 0,04%.
Электрическая схема двигателя типа EDS1000 проигрывателя с прямым приводом «Дюал 701» представлена на рис. 7, а разрез двигателя — на рис. 8. Двигатель работает на постоянном токе, напряжение питания 15 В, необходимую для вращения коммутацию осуществляют два датчика на элементах Холла.
Эти датчики в зависимости от положения якоря, открывают коммутирующие транзисторы, которые по очереди пропускают ток на четыре статорные обмотки двигателя. Сформировавшееся над системой обмоток вращающееся магнитное поле поворачивает имеющийся на якоре восьмиполюсный кольцевой магнит.
Поле этого кольцевого магнита не только управляет датчиком положения на элементе Холла и обеспечивает магнитное силовое воздействие, необходимое для вращения двигателя, но и одновременно может использоваться для индикации частоты вращения. Ибо в тех обмотках, по которым в данный момент ток не протекает, индуцируется напряжение, пропорциональное числу вращения.
Сравнивая его с отдельно полученным опорным напряжением, получается сигнал ошибки, который после усиления операционным усилителем, регулирует ток ключевых транзисторов. В результате регулирования кратковременные колебания частоты вращения двигателя не превышают 0,025%.
Рис. 7. Принципиальная схема прямого привода, изготовленного с датчиком на элементах Холла («Дюал 701»)
Рис. 8. Разрез двигателя для прямого привода «Дюал 701»):
Первый студийный проигрыватель с прямым приводом был разработан фирмой «ЕМТ» в 1976 г. Структурная схема привода устройства типа ЕМТ950 представлена на рис. 9. Коммутацией управляют датчики на генераторах Холла, а последовательность импульсов с частотой, пропорциональной частоте вращения, выдают щели тахометрического диска, вращающегося между светодиодом, излучающим инфракрасный свет с длиной волны 900 нм, и фототранзистором.
После преобразования частоты в напряжение из последовательности импульсов получается сигнал, необходимый для работы блока электронной регулировки. В этом проигрывателе инерция диска имитируется исключительно электронным устройством, так как сам он изготовлен из эпоксидной смолы, усиленной стеклянными нитями. Этот диск с чрезвычайно малой массой позволяет решить вопрос мгновенного запуска студийного проигрывателя без использования вспомогательного диска. Диск в проигрывателе может вращаться и в обратную сторону, т. е против часовой стрелки.
Рис. 9. Структурная схема прямого привода, работающего с оптическим измерителем частоты вращения диска (ЕМТ950)
asmpa.com
