Característiques energètiques del motor i mètodes per augmentar-les
Les condicions de funcionament dels motors elèctrics s'avaluen mitjançant els factors d'activació i de càrrega. Relació de canvi de la màquina
on ∑tр és el temps de treball total d'un torn; T és el temps de canvi; ∑t0 — temps total auxiliar i temps de les pauses laborals.
La majoria de màquines modernes s'aturen desconnectant el motor elèctric de la xarxa elèctrica. En aquestes condicions, els factors de commutació de la màquina i el motor elèctric són els mateixos. Per a màquines amb embragatge de fricció al circuit d'accionament principal, el motor elèctric sol girar contínuament. Només s'apaga durant les llargues pauses de treball.
Si suposem que en diferents condicions de funcionament de la màquina universal ∑tр pot prendre qualsevol valor (de 0 a T) i que tots els valors de ∑tр dins dels límits especificats són igualment probables, aleshores
El grau d'utilització de les màquines es caracteritza per un factor de càrrega
on Psr és la potència mitjana de l'eix del motor elèctric; Пн — potència nominal del motor elèctric.
Si totes les càrregues de màquines-eina universals que funcionen en diferents condicions són igualment probables, la potència mitjana
Per exemple, amb la relació comuna Px.x = 0,2Pn tenim γav = 0,6.
El producte del factor de treball i el factor de càrrega s'anomena factor d'utilització del motor elèctric:
on l'àrab és l'energia mecànica que realment dóna el motor elèctric a la màquina; An és l'energia que es donaria durant el funcionament continu del motor elèctric a la potència nominal.
Amb els valors mitjans anteriors dels factors d'inclusió i càrrega, obtenim bsr = 0,3.
La relació entre l'energia utilitzada per processar peces i l'energia que podria utilitzar la màquina en el cas d'un funcionament continu a càrrega nominal s'anomena taxa d'utilització de la màquina:
Els valors mitjans reals dels factors de commutació i càrrega dels motors elèctrics que condueixen màquines de tall de metalls són inferiors als indicats. Això demostra el predomini del treball amb càrregues baixes i temps auxiliar important.
Els valors dels factors de treball propers als reals es poden obtenir analitzant les càrregues de la xarxa de subministrament elèctric de les empreses industrials. La càrrega de la xarxa elèctrica que alimenta un taller concret es tria significativament inferior a la suma de les potències nominals dels motors elèctrics que operen en aquest taller.
Per evitar un consum excessiu de coure, a l'hora de determinar la secció transversal dels cables que subministren electricitat al taller, es té en compte la càrrega simultània dels consumidors, així com la seva baixa càrrega. L'anàlisi de les càrregues de la xarxa d'alimentació de les fàbriques ens permet trobar que el valor mitjà del factor de commutació és ~ 0,3 i el factor de càrrega és ~ 0,37. La taxa mitjana d'utilització de la màquina és d'un 12%. Tot l'anterior indica la disponibilitat de grans recursos en l'àmbit de l'ús del parc de màquines-eina.
La relació entre l'energia que Ares gasta en el procés de tall i l'energia A consumida pel motor elèctric durant el cicle s'anomena eficiència cíclica del sistema:
Caracteritza no només la perfecció estructural de la màquina-eina i el motor elèctric, sinó també la racionalitat del procés tecnològic seleccionat pel que fa al consum d'energia i l'ús de la potència instal·lada. Els valors d'eficiència de les màquines multicicles que funcionen amb llargs períodes de ralentí i una subcàrrega significativa són petits (5-10%).
La subcàrrega dels motors elèctrics comporta una recuperació insuficient dels fons invertits en motors elèctrics, xarxa elèctrica i subestacions de plantes. A causa de la subcàrrega dels motors elèctrics, la seva eficiència i cosφ disminueixen. Una disminució de l'eficiència comporta una pèrdua d'energia. Una disminució del cosφ quan es consumeix potència activa constant comporta un augment de la força del corrent. A mesura que augmenta la intensitat del corrent, les pèrdues de xarxa augmenten i la capacitat instal·lada dels transformadors i generadors no s'utilitza completament.
Si la planta té molts motors elèctrics que funcionen a càrrega parcial, la factura elèctrica augmenta perquè es cobra una taxa determinada per cada kilovolt-ampere de la capacitat del transformador instal·lat a la planta, que no depèn del consum energètic real. A més, a valors baixos de cosφ, augmenta el cost per unitat d'energia consumida.
L'ús d'equips i l'organització de la producció també es poden avaluar mitjançant els coeficients operatius d'encesa i càrrega de motors elèctrics. El coneixement dels coeficients que caracteritzen el funcionament de la màquina ajuda a identificar els recursos no utilitzats del parc de màquines i l'organització del funcionament racional de les màquines de tall de metalls.
Per controlar el funcionament de les màquines de tall de metalls, s'han desenvolupat dispositius especials, alguns dels quals estan connectats a màquines de tall de metalls, altres s'utilitzen per al control centralitzat dels tallers i de la producció en general.
Amb cada canvi del procés de processament per augmentar la productivitat, els indicadors d'energia de la màquina i l'accionament elèctric, per regla general, augmenten. Això es refereix a augmentar les velocitats de tall, augmentar els avanços, una combinació de transicions de processament, reduir el temps auxiliar, etc. Un mitjà eficaç per augmentar les característiques energètiques de l'accionament elèctric del moviment principal de les màquines és l'automatització de l'aproximació i la retirada de l'eina, subjectar la peça, mesures, etc.
Tanmateix, les possibilitats d'aquesta racionalització dels processos tecnològics sovint són limitades.Quan es processa una peça en una màquina, s'ha de garantir la precisió necessària, la neteja del processament i l'alta productivitat laboral, que determina el tipus de processament i modes de tall i obliga les operacions de desbast i acabat a partir d'una instal·lació per peça.
A les màquines amb un embragatge de fricció a la cadena de transmissió principal, s'utilitzen sovint els anomenats frens de ralentí. El limitador de velocitat de ralentí és un interruptor que apaga el motor elèctric quan l'embragatge està desenganxat. Aquesta apagada del motor elèctric suposa un estalvi d'energia activa i reactiva. No obstant això, això augmenta el nombre d'arrencada del motor elèctric, que s'associa amb un consum d'energia addicional.
A més, a causa del deteriorament de la refrigeració del motor durant les pauses, en alguns casos es pot sobreescalfar. Finalment, quan s'utilitza un limitador de velocitat en ralent, a causa de l'augment del nombre d'arrencada del motor elèctric, augmenta el desgast de l'equip. Aquestes circumstàncies es poden tenir en compte mitjançant càlculs especials. S'obtenen resultats satisfactoris apagant automàticament el motor elèctric amb pauses superiors a una durada determinada.
Hi ha molts mitjans tècnics especials per augmentar el cosφ dels accionaments elèctrics. Aquests inclouen l'ús de condensadors estàtics connectats en paral·lel amb el motor, sincronització de motors asíncrons, substitució de motors asíncrons per síncrons. Les mesures per millorar el rendiment energètic de les màquines de tall de metalls no estan generalitzades.
Atès que, en la majoria dels casos, els accionaments elèctrics de les màquines de treball del metall d'ús general funcionen amb llargues pauses, la instal·lació complexa i costosa no s'utilitzarà prou i, per tant, els fons gastats en ella trigaran massa a recuperar-se. Més sovint compensació de la potència reactiva en una botiga general o escala general. Per a aquests propòsits s'utilitzen bancs de condensadors estàtics.