УДК 621.313 А. С. Мешков, А. С. Гудим, В.И. Суздорф Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ Энергосбережение стало в последние годы одним из приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Анализ структуры потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывает, что основная составляющая потерь (до 90%) приходится на сферу потребления. Поэтому, актуальной становится задача повышения энергетической эффективности электрических устройств массового потребления, в частности электрифицированного инструмента. Представляемая разработка предназначена для работы в комплекте с электрифицированным ручным инструментом. Может быть как встроенным в него, так и отдельно подключаться, являясь промежуточным звеном между сетью и инструментом. Главным образом, устройство служит для снижения энергетических потерь электроинструмента. Также данное устройство обеспечивает: плавный пуск электродвигателя инструмента, возможность выбора оптимальной рабочей частоты вращения при работе с конкретным материалом, стабилизацию частоты вращения вала двигателя в широком диапазоне нагрузок, отключение двигателя при токовой перегрузке. В подавляющем большинстве случаев, в электрифицированном инструменте в качестве исполнительного двигателя используется однофазный коллекторный электродвигатель (ОКД). При реализации регулируемого электропривода на основе ОКД возникают определённые трудности с формированием требуемых статических и динамических характеристик и, в частности, с созданием систем стабилизации скорости без которых невозможно обеспечение функционально необходимых режимов резания, пиления, сверления, шлифования, закручивания, замешивания и многих других. Авторами был предложен способ стабилизации скорости, в котором сигнал обратной связи представляется в виде частного от текущих значений тока и частоты вращения двигателя при импульсном питании последнего. Для этого измеряется время спадания ЭДС самоиндукции двигателя до нуля. Это время с большой степенью точности пропорционально значению тока якоря и обратно пропорционально частоте вращения двигателя. До- стоинством указанного метода является возможность учесть большое число возмущений, в том числе нагрев обмоток двигателя, изменение напряжения сети и т.д. Данный способ позволяет поддерживать точность стабилизации скорости в пределах 5%. На основе этого способа реализованы два устройства стабилизации скорости. В одном в качестве источника питания используется полууправляемый выпрямитель, тогда как во втором широтно-импульсный преобразователь. Данный способ стабилизации частоты вращения защищен патентом. Особенностью способа является его высокая адаптируемость к электрифицированному инструменту при внедрении, так как нет необходимости встраивать систему управления,- ее можно выпускать и в виде отдельного блока. Энергосберегающий эффект достигается за счет повышения энергетического КПД инструмента. Особенностью работы ручного инструмента является сложный характер изменения нагрузки на валу исполнительного двигателя и времени рабочего цикла. Для отыскания оптимального закона управления доставляющего максимум энергетического КПД авторами разработан алгоритм, основанный на методе динамического программирования, который обеспечивает работу привода в точке семейства кривых пространства параметров «КПД - момент нагрузки - напряжение на двигателе» максимального мгновенного значения КПД. Частота вращения двигателя при этом считается постоянной и принимается равной оптимальным значениям для конкретных операций: для сверления металла, дерева, стекла, кирпича, или для замешивания теста, или других. Для формального описания момента нагрузки целесообразно использовать систему функций принадлежности этого нечеткого параметра и известную методику нечеткого логического вывода, например Мамдани. Одним, из найденных решений, является способ модуляции в системе управления двигателем, в котором импульсы питающего напряжения модулируются инверсно синусоидальному сигналу. Такой закон модуляции позволит получить форму тока, при которой снижаются потери в стали и на вихревые токи, и как следствие улучшаются энергетические показатели. В результате данное устройство позволяет снизить потребление электроэнергии при работе инструмента на 20%.