Электродвигатель токарного станка по дереву: диапазон частот и работа с преобразователем

На токарном станке по дереву одной постоянной частоты вращения недостаточно: крупную заготовку для чаши нужно вращать медленно, а тонкую работу — ручку или балясину — быстро. Этот широкий диапазон частот раньше получали ступенчатыми шкивами, а сегодня в основном — преобразователем частоты. Стандартный трёхфазный асинхронный двигатель справляется с этой задачей вместе с преобразователем; однако заранее нужно знать о снижении охлаждения на низкой частоте, падении момента выше 50 Гц и правильном выборе схемы подключения двигателя при питании преобразователя от однофазной сети.

Почему частота вращения на токарном станке по дереву меняется в широком диапазоне?

При точении решающей является окружная скорость на периметре заготовки; она определяет, с какой скоростью древесина подходит к резцу. Окружная скорость растёт с диаметром заготовки и частотой вращения. Чтобы сохранить ту же окружную скорость, с ростом диаметра частоту нужно снижать: заготовку в десять раз большего диаметра для той же окружной скорости вращают в десять раз медленнее.

Частоту ограничивают также безопасность и балансировка. Несбалансированную заготовку, с корой или трещинами, на этапе черновой обработки запускают на низкой частоте; по мере скругления заготовки частоту повышают. Шлифование и отделка обычно требуют более высокой частоты. В результате на одном станке используется широкий диапазон частот — от медленной черновой обработки до быстрой чистовой. Точные значения этого диапазона зависят от производителя станка и заготовки; здесь мы объясняем общий принцип.

От ступенчатых шкивов к преобразователю частоты

На старых токарных станках по дереву двигатель вращается с постоянной частотой, а частоту меняют ступенчатыми шкивами. При такой схеме двигатель на каждой ступени работает на полной частоте; на нижней ступени передаточное отношение шкивов увеличивает момент. Недостаток в том, что для смены частоты нужно остановить станок и перекинуть ремень в другой ручей, а частота ограничена несколькими фиксированными значениями.

С преобразователем частоты частоту вращения двигателя регулируют плавно, изменяя частоту питания. Преобразователь также даёт плавный пуск, настраиваемое время остановки и возможность реверса. Но есть важное отличие: если передаточное отношение шкивов не меняется, низкая частота получается снижением частоты самого двигателя, и момент на шпинделе не растёт, как на ступени шкива. Поэтому на многих станках вместе с преобразователем сохраняют двухступенчатый шкив: нижнюю ступень для крупных заготовок, верхнюю — для тонких работ.

Общее положение HEM Motor на сайте таково: наши трёхфазные серии пригодны для регулирования скорости преобразователем частоты; при длительной работе на низкой частоте с полным моментом может потребоваться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается фильтр dv/dt или синус-фильтр; эти условия указываются при заказе. Подробности — в вопросе об использовании с преобразователем частоты.

Низкая частота, работа выше 50 Гц и момент

Асинхронный двигатель, питаемый от преобразователя, ведёт себя по-разному в двух зонах:

• Ниже 50 Гц: преобразователь снижает напряжение вместе с частотой; в принципе двигатель может развивать номинальный момент, а его мощность уменьшается пропорционально частоте вращения. Например, номинальный момент модели 90L-4 мощностью 1,5 кВт составляет 9,91 Нм; если этот момент сохраняется на половинной частоте, мощность на валу снижается примерно вдвое.
• Выше 50 Гц: напряжение уже не может подняться выше сетевого; двигатель работает примерно с постоянной мощностью, и момент падает по мере роста частоты. Кроме того, у подшипников, вентилятора и балансировки ротора есть механические пределы. Если рассматривается работа выше номинальной частоты, это нужно отдельно указать при заказе и оценить.

Охлаждение на низкой частоте

Вентилятор охлаждения стандартного двигателя закреплён на его валу; при снижении частоты уменьшается и подаваемый им воздух. Поэтому длительная обработка крупной заготовки для чаши на низкой частоте с высоким моментом может нагревать двигатель сильнее обычного. Кратковременная работа на низкой частоте обычно не проблема; для длительной тяжёлой работы рассматривается независимый вентилятор. Тем, кто хочет контролировать температуру обмотки, доступна опция датчика PTC или PT100, выбираемая при заказе.

В токарных применениях не следует ожидать точного управления моментом или поведения, как у сервопривода; стандартный асинхронный двигатель и преобразователь используются для плавного регулирования частоты. Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены можно посмотреть на странице купить электродвигатель.

Трёхфазный двигатель от однофазной сети через преобразователь

В мастерских часто доступно только однофазное питание 230 В. В этом случае используют преобразователь с однофазным входом 230 В и трёхфазным выходом 230 В. Со стороны двигателя важно подключение:

• Двигатель с табличкой 230/400 В (Δ/Y) подключают к преобразователю с трёхфазным выходом 230 В треугольником (Δ). Если оставить звезду, двигатель получит пониженное напряжение, и его момент заметно упадёт.
• Двигатели с табличкой 400/690 В (Δ/Y) не работают правильно с преобразователем на выходе 230 В; им нужен трёхфазный выход 400 В. В серии HEM Motor модели 3 кВт и ниже имеют табличку 230/400 В, а модели от 4 кВт — 400/690 В.
• Мощность преобразователя нельзя выбирать меньше мощности двигателя и ограничений по однофазному входному току; ориентируются на данные производителя преобразователя.

Прямое применение однофазного двигателя — тоже вариант; однофазная серия HEM Motor охватывает 0,18–5,5 кВт. Однако с однофазным двигателем плавной регулировки частоты нет; её по-прежнему меняют шкивами.

Монтаж, тормоз и направление вращения

На токарных станках по дереву двигатель обычно стоит под станиной или за ней на шарнирном основании на лапах (B3) и соединяется со шпинделем ремнём. На некоторых станках двигатель крепится к корпусу непосредственно фланцем. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, размер фланца подтверждается при заказе; размеры вала и лап можно сравнить по 2D-чертежам.

Если нужна быстрая остановка преобразователем, для сокращения времени торможения может потребоваться тормозной резистор. Если шлифование будет выполняться в обратном направлении, убедитесь, что патрон или планшайба шпинделя зафиксированы и не открутятся при реверсе; это вопрос конструкции станка. В среде с большим количеством стружки и пыли кожух вентилятора нужно регулярно очищать; общие сведения даёт отраслевая страница двигатели для деревообрабатывающих станков.

Примеры моделей

• 1,1 кВт 90S-4, алюминий: 4 полюса, номинально 1445 об/мин, IEC 90S, 230/400 В (Δ/Y), номинальный момент 7,27 Нм.
• 1,5 кВт 90L-4, алюминий: 4 полюса, номинально 1445 об/мин, IEC 90L, 230/400 В (Δ/Y), номинальный момент 9,91 Нм.
• 2,2 кВт 100L1-4, алюминий: 4 полюса, номинально 1450 об/мин, IEC 100L, 230/400 В (Δ/Y), номинальный момент 14,5 Нм.

Все три модели имеют табличку 230/400 В; поэтому их можно использовать как звездой в трёхфазной сети 400 В, так и треугольником с преобразователем на трёхфазном выходе 230 В. Актуальная цена указана на странице каждого продукта.

Гипотетический пример: перевод станка со шкивами на преобразователь

Этот пример не является реальным применением клиента. Допустим, в мастерской есть токарный станок по дереву с двигателем 1,1 кВт, 4 полюса, и четырёхступенчатыми шкивами. В мастерской только однофазное питание, а владелец хочет плавную регулировку частоты.

• Поскольку у двигателя табличка 230/400 В, его можно использовать с преобразователем с однофазным входом и трёхфазным выходом 230 В, подключив треугольником.
• Две ступени шкива сохраняют: крупные чаши — на нижней ступени, балясины и ручки — на верхней; промежуточные частоты задают преобразователем.
• Если ожидается длительная работа на низкой частоте с крупными диаметрами и момента может не хватить, двигатель увеличивают до модели 90L-4 мощностью 1,5 кВт и оценивают потребность в независимом вентиляторе.

Итог и данные для коммерческого предложения

Для токарного станка по дереву правильный двигатель — тот, что даёт достаточный момент на низкой частоте при самом большом обрабатываемом диаметре, имеет подключение, совместимое с преобразователем и сетью, и охлаждение которого продумано для длительной работы на низкой частоте. Для предложения пришлите:

• Фото таблички существующего двигателя и ступени шкивов
• Наибольший обрабатываемый диаметр и самые тонкие работы; работаете ли вы подолгу на низкой частоте
• Сеть (однофазная/трёхфазная) и входное и выходное напряжение предполагаемого преобразователя
• Монтажное исполнение, состояние основания и потребность в тормозе или быстрой остановке

Подходящие модели и актуальные цены смотрите на нашей странице онлайн-продаж. Отправьте фото таблички, частоту вращения и данные монтажа вашего двигателя через страницу отправки таблички и запросите предложение по подходящей модели. По другим вопросам свяжитесь с нами через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли на токарном станке по дереву использовать стандартный трёхфазный двигатель с преобразователем?

Да, наши трёхфазные серии пригодны для регулирования скорости преобразователем частоты. Если вы будете подолгу работать с полным моментом на низкой частоте, может потребоваться независимый вентилятор; это условие нужно указать при заказе.

Нужны ли ступенчатые шкивы, если есть преобразователь?

На большинстве станков — да. Преобразователь снижает частоту, но не увеличивает момент, как шкив; для крупных заготовок нижняя ступень шкива эффективнее передаёт момент на шпиндель.

Как запустить трёхфазный двигатель в мастерской с однофазной сетью 230 В?

С помощью преобразователя с однофазным входом и трёхфазным выходом 230 В. В этом случае двигатель с табличкой 230/400 В подключают треугольником; двигатель с табличкой 400/690 В для такой схемы не подходит.

Можно ли получить большую частоту вращения, запустив двигатель выше 50 Гц?

Преобразователь может это позволить, но выше 50 Гц момент падает и вступают в действие механические пределы. Если рассматривается работа выше номинальной частоты, укажите это при заказе и согласуйте с нами.