Eix elèctric i la seva aplicació en l'accionament elèctric de màquines de tall de metalls

L'article analitza el dispositiu, el principi de funcionament i exemples d'ús de sistemes elèctrics per a la rotació síncrona (eix elèctric) en màquines i instal·lacions de tall de metalls.

Suposem que dos eixos que no estan connectats mecànicament entre si han de girar a la mateixa velocitat sense girar entre si. Per garantir aquesta rotació síncrona i en fase amb els motors D1 i D2, que fan girar els eixos A i II, respectivament (Fig. 1), connecteu les màquines asíncrones auxiliars A1 i A2 amb rotors de fase. Els bobinatges del rotor d'aquestes màquines estan connectats entre si.

Si les velocitats de rotació de les dues màquines i les posicions dels seus rotors són les mateixes, aleshores les forces electromotrius induïdes en els bobinatges dels rotors de les màquines A1 i A2 són iguals i s'orienten l'una cap a l'altra (Fig. 2, a), i el corrent no circula pel circuit del rotor.

Suposem que el sentit de gir del camp de les màquines auxiliars coincideix amb el sentit de gir dels seus rotors.A mesura que la rotació de la màquina A2 s'alenteix, el seu rotor quedarà endarrerit amb el d'A1, donant lloc a e. etc. c. Ep2 induïda en el bobinatge del rotor es desplaçarà en fase a l'avanç (Fig. 2, b), i en el circuit del rotor de les màquines A1 i A2 sota l'acció de la suma vectorial de e. etc. amb E, apareix el corrent d'igualització Az.

Arròs. 1. Esquema de comunicació síncrona

Arròs. 2. Esquemes vectorials del sistema de comunicació síncrona

El vector actual I es retardarà del vector e. etc. amb E en l'angle φ... Projecció vectorial actual Az sobre el vector e, etc. v. Ep2 coincideix amb aquest vector en direcció. La projecció del vector actual sobre el vector e. etc. pp Ep1 va dirigit a ell. Es dedueix que la màquina A2 funcionarà en mode motor i la màquina A1 en mode generador. En aquest cas, l'eix de la màquina A2 s'accelerarà i l'eix de la màquina A1 es desaccelerarà. D'aquesta manera, les màquines desenvoluparan parells que restabliran la rotació sincrònica dels eixos. I i II i la posició coordinada prèvia en l'espai dels rotors de les màquines A1 i A2. Els rotors d'aquestes màquines poden girar tant en el sentit de gir del camp com en sentit contrari.

Aquest sistema s'anomena sistema de rotació síncrona elèctrica... També s'anomena eix elèctric... El sistema de rotació síncrona pot substituir, per exemple, els cargols de plom als torns de tall de cargol.

Com que els circuits d'alimentació de les màquines de tall de metall, en comparació amb els circuits del moviment principal, solen consumir poca potència, es pot utilitzar un esquema més senzill de rotació síncrona per sincronitzar el moviment principal amb l'alimentació (Fig. 3).En aquest cas, és inevitable un desajust constant entre les posicions dels rotors de les màquines A1 i A2, sense la qual no hi hauria corrent al circuit del rotor de la màquina A2 i no seria capaç de superar el moment de les forces resistives de el circuit de subministrament. Atès que la màquina A2 rep energia de l'estator i el rotor, aquest sistema d'eix elèctric requereix una connexió de sis fils al motor, instal·lada en molts casos en un bloc de màquina en moviment, que normalment es mostra a la figura de la línia de punts.

Arròs. 3. Sistemes de comunicació sincrònics d'un torn de cargol pesat

Dins de la desviació angular, que no supera els 90 °, augmenta el moment de sincronització elèctrica. Per tal d'assegurar un parell de sincronització important, les màquines de comunicació síncrones a totes les freqüències angulars possibles de rotació han de funcionar amb grans lliscaments (no menys de 0,3 a 0,5). Per tant, aquestes màquines han de ser prou grans per evitar un escalfament inacceptable.

La potència de les màquines augmenta encara més en un intent d'eliminar la influència de les fluctuacions de càrrega i les forces de fricció. També s'utilitzen transmissions mecàniques, que redueixen la freqüència de gir dels eixos de la màquina i, en conseqüència, la magnitud de l'error angular reduït a l'eix de la màquina Abans d'iniciar el funcionament de l'eix elèctric, les màquines asíncrones A1 i A2 es connecten a una font d'alimentació monofàsica. En aquest cas, el rotor de la màquina A2 pren la seva posició inicial, que correspon a la posició del rotor de la màquina A1.

Sistemes de rotació síncrona utilitzats racionalment per a màquines de tall de metalls pesants, ja que la producció de cargols de plom llarg està associada a dificultats importants.A més, a mesura que augmenta la longitud dels cargols o eixos, a causa de la seva torsió, la precisió de la coordinació de la disposició mútua de les peces de la màquina disminueix. En un sistema d'eix elèctric, la distància entre els eixos no pot afectar la precisió de l'operació.

Quan s'utilitza un eix elèctric, s'eliminen les connexions mecàniques de les pinces a l'eix i el diagrama cinemàtic es simplifica molt. Un desavantatge important dels sistemes d'eix elèctric a les màquines de tall de metalls pesants és la possibilitat de danyar una peça cara durant una fallada de corrent, ja que es produeix immediatament una desalineació. En alguns casos, en un accident d'aquest tipus, el dany a la peça es pot evitar mitjançant una ràpida retracció automàtica de l'eina.

Un esquema amb dos motors asíncrons idèntics amb rotors de fase és d'interès per a l'enginyeria mecànica (Fig. 4). Com que el circuit d'ambdós rotors està tancat al reòstat R, quan els motors estan connectats a la xarxa de CA, els dos rotors comencen a girar.

Arròs. 4. Esquema de comunicació síncrona amb un reòstat rotatiu

A més dels corrents que flueixen als bobinatges del rotor i del reòstat, un corrent d'igualització flueix al circuit del rotor d'ambdues màquines. La presència d'aquest corrent fa que aparegui un parell de sincronització, com a conseqüència del qual les màquines giren de manera sincrònica. Aquest sistema es pot utilitzar per aixecar i baixar els braços transversals de grans fresadores, fresadores i carrusels.

Gràcies al sistema d'eix elèctric, es resol el problema del moviment coordinat dels transportadors que formen part d'un complex de producció.L'aplicació més pràctica en aquest cas s'obté de la variant de rotació síncrona de motors amb un convertidor de freqüència comú.

A més dels sistemes d'eix elèctric per a la construcció de màquines considerats, s'han desenvolupat i utilitzat altres sistemes de màquines de corrent altern, inclosos sistemes monofàsics i sistemes amb motors síncrons de construcció especial.