Arborele electric și aplicarea acestuia în antrenarea electrică a mașinilor de tăiat metal

Articolul discută despre dispozitiv, principiul de funcționare și exemple de utilizare a sistemelor electrice pentru rotație sincronă (arborele electric) în mașini și instalații de tăiat metal.

Să presupunem că doi arbori care nu sunt legați mecanic unul de celălalt trebuie să se rotească cu aceleași viteze fără să se rotească unul față de celălalt. Pentru a asigura o astfel de rotație sincronă și în fază cu motoarele D1 și D2, care rotesc arborii A și, respectiv, II (Fig. 1), conectați mașinile auxiliare asincrone A1 și A2 cu rotoare de fază. Înfășurările rotorului ale acestor mașini sunt conectate unul împotriva celuilalt.

Dacă vitezele de rotație ale celor două mașini și pozițiile rotoarelor lor sunt aceleași, atunci forțele electromotoare induse în înfășurările rotoarelor mașinilor A1 și A2 sunt egale și îndreptate unul spre celălalt (Fig. 2, a) și curentul nu circulă în circuitul rotorului.

Să presupunem că sensul de rotație al câmpului mașinilor auxiliare coincide cu sensul de rotație al rotoarelor acestora.Pe măsură ce rotația mașinii A2 încetinește, rotorul acesteia va rămâne în urmă cu cel al lui A1, rezultând e. etc. c. Ep2 indus în înfășurarea rotorului se va deplasa în fază la avans (Fig. 2, b), iar în circuitul rotoric al mașinilor A1 și A2 sub acțiunea sumei vectoriale a lui e. etc. cu E apare curentul de egalizare Az.

Orez. 1. Schema comunicarii sincrone

Orez. 2. Diagrame vectoriale ale sistemului de comunicații sincrone

Vectorul curent voi întârzia vectorul e. etc. cu E în unghiul φ... Proiecția vectorială curentă Az pe vectorul e etc. v. Ep2 coincide cu acest vector în direcție. Proiecția vectorului curent pe vectorul e. etc. pp. Ep1 îi vizează. Rezultă că mașina A2 va funcționa în modul motor și mașina A1 în modul generator. În acest caz, arborele mașinii A2 va fi accelerat și arborele mașinii A1 va fi decelerat. În acest fel, mașinile vor dezvolta cupluri care refac rotația sincronă a arborilor. I și II și poziția coordonată anterioară în spațiu a rotoarelor mașinilor A1 și A2. Rotoarele acestor mașini se pot roti atât în ​​sensul de rotație al câmpului, cât și în sens opus.

Acest sistem se numește sistem electric de rotație sincronă... Se mai numește și arbore electric... Sistemul de rotație sincronă poate înlocui, de exemplu, șuruburile de plumb în strungurile de tăiere cu șurub.

Deoarece circuitele de alimentare ale mașinilor de tăiat metale, în comparație cu circuitele mișcării principale, consumă de obicei putere redusă, se poate folosi o schemă mai simplă de rotație sincronă pentru a sincroniza mișcarea principală cu avansul (Fig. 3).În acest caz, este inevitabilă o nepotrivire constantă între pozițiile rotoarelor mașinilor A1 și A2, fără de care nu ar exista curent în circuitul rotoric al mașinii A2 și nu ar putea depăși momentul forțelor rezistive ale circuitul de alimentare. Deoarece mașina A2 primește putere de la stator și rotor, acest sistem de arbore electric necesită o conexiune cu șase fire la motor, instalată în multe cazuri pe un bloc de mașină în mișcare, de obicei prezentată în figura cu linia punctată.

Orez. 3. Sisteme de comunicații sincrone ale unui strung cu șurub greu

În cadrul abaterii unghiulare, care nu depășește 90 °, momentul de sincronizare electrică crește. Pentru a asigura un cuplu de sincronizare semnificativ, mașinile de comunicare sincronă la toate frecvențele unghiulare posibile de rotație trebuie să funcționeze cu alunecări mari (nu mai puțin de 0,3 — 0,5). Prin urmare, aceste mașini trebuie să fie suficient de mari pentru a evita încălzirea inacceptabilă.

Puterea mașinilor este crescută și mai mult în încercarea de a elimina influența fluctuațiilor de sarcină și a forțelor de frecare. Se folosesc și transmisii mecanice, care reduc frecvența de rotație a arborilor mașinii și, în consecință, magnitudinea erorii unghiulare redusă la arborele mașinii Înainte de a începe funcționarea arborelui electric, mașinile asincrone A1 și A2 sunt conectate la o sursă de alimentare monofazată. În acest caz, rotorul mașinii A2 își ia poziția inițială, care corespunde poziției rotorului mașinii A1.

Sisteme de rotație sincronă utilizate în mod rațional pentru mașinile de tăiat metale grele, deoarece producția de șuruburi lungi este asociată cu dificultăți semnificative.În plus, pe măsură ce lungimea șuruburilor sau arborilor crește, datorită răsucirii acestora, precizia coordonării aranjamentului reciproc al pieselor mașinii scade. Într-un sistem de arbore electric, distanța dintre arbori nu poate afecta precizia operației.

La utilizarea unui arbore electric, conexiunile mecanice ale etrierelor la ax sunt eliminate, iar schema cinematică este mult simplificată. Un dezavantaj semnificativ al sistemelor de arbori electrici în mașinile de tăiat metale grele este posibilitatea deteriorării unei piese scumpe în timpul unei căderi de curent, deoarece apare imediat o aliniere greșită. În unele cazuri, într-un astfel de accident, deteriorarea piesei de prelucrat poate fi prevenită prin retragerea automată rapidă a sculei.

O schemă cu două motoare asincrone identice cu rotoare de fază este de interes pentru inginerie mecanică (Fig. 4). Deoarece circuitul ambelor rotoare este închis la reostat R, atunci când motoarele sunt conectate la rețeaua de curent alternativ, ambele rotoare încep să se rotească.

Orez. 4. Schema de comunicare sincronă cu un reostat rotativ

Pe lângă curenții care circulă în înfășurările rotorului și reostatului, în circuitul rotor al ambelor mașini curge un curent de egalizare. Prezența acestui curent determină apariția unui cuplu de sincronizare, în urma căruia mașinile se rotesc sincron. Acest sistem poate fi folosit pentru a ridica și a coborî brațele transversale ale rindelelor mari, frezelor și caruselurilor.

Datorită sistemului de arbore electric, problema mișcării coordonate a transportoarelor care fac parte dintr-un complex de producție este rezolvată.Aplicația cea mai practică în acest caz se obține din varianta de rotație sincronă a motoarelor cu un convertor de frecvență comun.

Pe lângă sistemele de arbori electrice pentru construcția de mașini luate în considerare, au fost dezvoltate și utilizate și alte sisteme de mașini de curent alternativ, inclusiv sisteme monofazate și sisteme cu motoare sincrone de construcție specială.