Новое поколение электроинструмента. Идеи, проблемы, результаты, страница 2

Было сказано о достаточно высоком коэффициенте полезного действия коллекторных машин. В электроинструменте мощностью 1,0-1,5 кВт он находится в районе 60%, т. е. в тепло преобразуется около 600 Вт мощности, как в утюге. Значит надо иметь эффективную систему охлаждения, и включать в паспорт все тот же повторно-кратковременный режим. Конечно для «дачников» это может быть и хорошо. А для профессионала?

Можно ли увеличить коэффициент полезного действия? Да. Но это приведет к увеличению стоимости и массы двигателя, а значит и ручного электроинструмента, которой уже и без того имеет вес 5,4 кг при мощности 2,1 кВт (кстати, мощность потребляемая, а не на электроинструменте, которая, как Вы понимаете при коэффициенте полезного действия 60% не превышает 1,3 кВт). Недопонимание этого простого правила – обозначение в паспорте потребляемой мощности, а не полезной – может привести к ошибочным предпочтениям при выборе электроинструмента.

Теперь появляется желание избавиться от коллектора, но сохранить систему возбуждения. Значит возможная альтернатива – синхронные двигатели. Классическая синхронная машина прекрасно работает в режиме генератора, но в качестве двигателя без специальных пусковых процедур (так называемый частотный пуск) или дополнительной установки на ротор беличьей клетки, аналогично асинхронному двигателю (асинхронный пуск), собственного пускового момента не имеет

Поиск выхода из положения привел к появлению специальных синхронных двигателей. Например, гистерезисных. Не вдаваясь в подробности, скажем, что гистерезисный слой по-существу представляет собой магнит с низкой удельной энергией, который не в состоянии обеспечить заметного снижения массы двигателя. И его преимущество – стабильная скорость вращения вне зависимости от нагрузки – не перекрывает его недостатки.

Синхронные реактивные (индукторные) двигатели привлекают внимание всех разработчиков. Они просты, надежны, а при наличии специальных блоков управления и датчиков положения ротора (микросхем, встроенных в двигатель), регулируемы в широком диапазоне. Но здесь опять на роторе нет постоянного магнита, и опять электроэнергией, поступающей на обмотку статора, приходится покрывать все потери и создавать мощный момент, который, как мы уже говорили, при постоянном объеме и массе будет меньше, чем при наличии системы возбуждения. Безусловным преимуществом таких машин является простота конструкции и большой срок службы. Боюсь, однако, что повторно-кратковременный режим неизбежен. В противном случае будет значительно увеличена масса электроинструмента. Итак, каждая машина имеет свои преимущества и недостатки, а значит и свою область использования.

Что же хотелось бы улучшить в известных моделях электроинструмента.

По нашему мнению для создания профессионального ручного электроинструмента необходимо:

-  обеспечить длительный режим работы (хоть 24 часа в сутки без остановки);

-  повысить срок службы как минимум до 1 года;

-  снизить массу мощного ручного электроинструмента хотя бы на 20-30%;

-  обеспечить глубокое плавное регулирование скорости вращения и жесткую механическую характеристику, при которой скорость вращения инструмента не будет зависеть от величины нагрузки.

А это по большому счету приводит к необходимости разработки двигателя, сочетающего в себе преимущества машин постоянного тока (высокий коэффициент полезного действия, большая перегрузочная способность, простота управления, высокий пусковой момент) с преимуществами машин переменного тока (простота конструкции, технологичность изготовления, высокая надежность и большой срок службы, определяемый по-существу сроком службы подшипников, которые, вообще-то говоря, не трудно и заменить).  Такие двигатели есть. Это вентильные (бесколлекторные) двигатели.

Обмотка на статоре, постоянный магнит на роторе (синхронная машина), полупроводниковый блок управления (встроенный или выносной, выполняющий функции щеточно-коллекторного узла коллекторных машин и одновременно, как в асинхронных машинах с векторным управлением обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне).