Выбор оптимальной частоты вращения электродвигателей для обеспечения наименьшей массы ручного электроинструмента

Ручной электроинструмент находит широкое применение в повседневной промышленной и бытовой практике строительства, производства и ремонта. Ассортимент электроинструмента огромен и включает в себя углошлифовальные машины, дрели, пилы, рубанки, косилки и т.п. При использовании такого инструмента в быту требования к его исполнению достаточно просты: минимальный вес, эргономичность, электробезопасность и низкая стоимость. Такой набор требований предопределяет использование в качестве ведущего коллекторного электродвигателя переменного тока с плавным (в относительно небольших пределах) или дискретным регулированием скорости. Наличие щеточно-коллекторного узла резко ограничивает срок службы электроинструмента (при интенсивном использовании – менее 1 года) и приводит к необходимости регламентного обслуживания. (Вообще срок службы щеточно-коллекторного узла высокоскоростных двигателей ограничивается несколькими сотнями часов). Есть также и другие недостатки традиционной конструкции двигателей, такие как большая масса, сложность технологии изготовления и др. Альтернативным вариантом двигателя для электроинструмента является вентильный двигатель с возбуждением от постоянного магнита.

Преимуществами такого двигателя являются: - высокие удельные показатели (минимум массы на единицу мощности) - высокая технологичность изготовления (минимум специальной оснастки) - высокий срок службы (ограничен только сроком службы подшипников) - высокая регулировочная способность (из-за простоты технической реализации) - возможность достижения высокого КПД (более 90% за счет расположения обмотки на статоре) - повышение срока службы подшипников (из-за снижения нагрева подшипников за счет исключения передачи тепла с ротора на корпус двигателя через элементы подшипника) - возможность получения высокой перегрузочной способности (из-за отсутствия ограничений, накладываемых щеточно-коллекторным узлом) Долгие годы серьезным препятствием на пути внедрения вентильных двигателей в бытовое электрооборудование служила необходимость использования полупроводникового преобразователя напряжения, который совместно с системой позиционной обратной связи выполняет роль щеточно-коллекторного узла. Однако в настоящее время в связи с бурным развитием технологии производства микропроцессорных контроллеров управления, драйверов и больших интегральных схем эта проблема не представляет сколько-нибудь серьезных трудностей на пути внедрения вентильных двигателей в приводы и агрегаты широкого применения. Следует отметить, что к настоящему времени весь отечественный и импортный электроинструмент выпускается на базе коллекторных двигателей, что определяется скорее устоявшейся традицией – дальнейшее совершенствование электроинструмента лежит только на пути использования вентильных машин. Таким образом переход в электроинструменте от коллекторных двигателей к вентильных обеспечит: - снижение массы электроинструмента - снижение уровня перегрева двигателя и корпуса - расширение диапазона плавного регулирования частоты вращения - использование длительного режима работы под нагрузкой - исключение профилактических осмотров и регламентов - повышение срока службы (до 3-х лет)

Перечень вопросов по дисциплине «Автоматизация ТП и САУ» к итоговой государственной аттестации, междисциплинарный экзамен по специальности 110302.51 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»