Avantatges de l'ús de motors de diverses velocitats

La substitució dels motors convencionals d'una velocitat per altres de múltiples velocitats en molts casos millora notablement les qualitats tecnològiques i operatives de les màquines i màquines de tall de metalls i redueix la intensitat laboral de la seva producció.

S'utilitzen motors de diverses velocitats:

• en accionaments de màquines i màquines de tall de metalls, la velocitat de les quals és desitjable canviar en funció de la mida, duresa i altres propietats físiques del material processat o en funció de factors tecnològics. Aquests inclouen màquines de tall de metalls i per treballar la fusta, separadors centrífugs, drages i altres mecanismes per a diverses aplicacions;

• en màquines, màquines de tall de metalls i mecanismes amb diferents velocitats de funcionament i ralentí (serredores);

• per arrencar i aturar sense impactes bruscos sobre taules amb un impuls important (ascensors, polipastos). En aquest cas, el procés de treball té lloc a la velocitat de rotació més alta i l'inici i l'aturada del mecanisme, a baixes revolucions, sovint amb commutació automàtica del nombre de pols;

• en accionaments de màquines i màquines eina amb potència que varia en funció de l'hora del dia, temporada, etc. (bombes, ventiladors, dispositius de càrrega, transportadors, etc.);

• en accionaments de màquines amb diferents finalitats cadascuna que requereixen una velocitat diferent, per exemple equips de pou de petroli on la velocitat més baixa s'utilitza per bombejar petroli i la velocitat més alta s'utilitza per instal·lar canonades;

• en mecanismes el canvi de velocitat dels quals està determinat per la potència consumida. Un exemple són els laminadors plans, on inicialment, amb una important deformació del metall, el laminat es realitza a baixa velocitat, i les operacions d'acabat a gran velocitat.

• en blocs, on a més de regular la velocitat de gir del motor mitjançant la commutació del nombre de pols, es realitza un augment addicional del límit de control de velocitat canviant la freqüència de la xarxa de subministrament.

Gràcies a l'ús de motors de diverses velocitats en accionaments elèctrics de màquines i màquines de tall de metalls, és possible:

1) simplificar el disseny de les màquines amb l'exclusió de caixes de canvis i fonts d'alimentació;

2) augmentar el rendiment, la productivitat i la facilitat de manteniment de les màquines de tall de metalls;

3) millorar la qualitat del processament de la màquina reduint les vibracions i reduint la imprecisió en el funcionament de mecanismes amb un gran nombre d'engranatges;

4) augmentar l'eficiència de la màquina reduint els enllaços intermedis de la cadena cinemàtica;

5) canviar la velocitat en moviment sense aturar la màquina;

6) simplificar la gestió automàtica dels processos d'arrencada, aturada, inversió i parada;

7) simplificació de la gestió automàtica dels modes de processament en funció de factors tecnològics.

Arrancar el motor a una velocitat de rotació més baixa també té l'avantatge que el valor absolut del corrent d'arrencada en aquest cas serà, per regla general, inferior als corrents d'arrencada per a velocitats més altes. Quan es canvia la bobina d'un nombre més petit a un nombre més gran de pols, és a dir, quan la velocitat del motor s'alenteix, frenada regenerativa del motor, que redueix el temps d'aturada de la màquina i no s'associa a pèrdues d'energia, com és el cas de la frenada inversa.

Hi ha àmplies oportunitats per utilitzar motors de diverses velocitats en una gran varietat de tipus de màquines de tall de metalls automatitzades universals i especials: tornejat, torns de tornejat, trepat, fresat, rectificat, planxat longitudinal i transversal, afilat, etc.

Els motors de velocitat múltiple són els més utilitzats en màquines eina i accionaments de màquines per a la fusta.

Una gamma important de regulació de velocitat de les màquines de tall de metall universals requereix reductors o caixes de canvis amb un gran nombre de passos de control. Quan el procés d'ajust es realitza només d'una manera mecànica, les caixes de canvis són estructuralment molt més complexes i requereixen un sistema de control més complex.

Tots dos factors provoquen un augment de la intensitat laboral i un augment del cost de fabricació de caixes de canvi.Per tant, un sistema de control de velocitat compost s'utilitza àmpliament a les màquines-eina, que és una combinació d'un motor elèctric, les velocitats del qual es regulen en un rang força ampli, amb una caixa de canvis o un rodet relatiu amb una eficiència més alta en comparació amb caixes de canvis més complexes.

És especialment recomanable utilitzar motors multivelocitat en màquines de tall de metalls, on es pot limitar a dues, tres o quatre velocitats diferents a una velocitat de l'eix de la màquina igual a la velocitat del motor. En aquest cas, s'utilitzen motors integrats de diverses velocitats. L'estator del motor està integrat al capçal de la màquina i l'eix està connectat mitjançant un acoblament a l'eix del rotor del motor, o el rotor del motor està muntat directament a l'eix.

Aquest disseny de la màquina resulta ser extremadament senzill, la seva cadena cinemàtica és la més curta i el motor està el més a prop possible de l'eix de treball.

Si la velocitat de gir de l'eix de l'eina de tall de metall no es correspon amb la velocitat de gir del motor multivelocitat, aquest últim es connecta a l'eix mitjançant una corretja o un engranatge. Un diagrama cinemàtic similar s'utilitza per a quiròfans de torns, fresadores o perforadores petites. Afegir una cerca senzilla a aquest esquema amplia enormement el rang de control de velocitat de la màquina, ampliant la cadena cinemàtica de la màquina només a velocitats de rotació baixes.

L'ús d'un motor multivelocitat en l'accionament elèctric de la màquina-eina, connectat directament al variador de velocitat, amplia considerablement la possibilitat d'un control suau de la velocitat de la màquina.Aplicació, per exemple, un motor de dues velocitats 2p = 8/2 i un variador mecànic amb una relació de velocitat de 4: 1, es pot implementar per configurar el control de velocitat continu de 187 a 3000 rpm, és a dir. obtenir un rang d'ajust de 16:1.

Amb un motor de dues velocitats de 500/3000 rpm i un variador de relació 6:1, el rang de control suau de la velocitat de la màquina s'amplia fins a 36:1, que s'aconsegueix utilitzant l'impuls després del variador.

El rang de control de velocitat de conducció suau es pot moure a l'àrea de velocitats més altes o més baixes canviant la velocitat de rotació del motor de diverses velocitats. Si això no n'hi ha prou, es col·loca una sobremarxa o una baixada de marxa entre el motor i el variador, la majoria de vegades una corretja en V o corretja.

Per a una regulació suau de la velocitat en un rang relativament petit fins a 1:4 amb un parell d'eix constant, un motor asíncron amb embragatge lliscant.

L'eficiència d'aquest motor ve determinada per l'expressió η = 1 — s, on s és el lliscament igual a la diferència entre les velocitats de rotació del rotor i l'eix de sortida. Per tant, a s = 80%, l'eficiència serà només del 20%. En aquest cas, totes les pèrdues de potència es concentren al tambor de l'embragatge.

En substituir un motor convencional d'una sola velocitat per un de multivelocitat en un accionament d'embragatge lliscant, és possible augmentar l'eficiència i ampliar el rang de regulació de velocitat d'aquest accionament.Per exemple, en un motor de dues velocitats amb una relació de canvi de pols de 2:1, el control de velocitat es realitza en passos de proporció de 2:1 i, en l'interval entre aquestes velocitats i per sota d'elles, l'ajustament suau es realitza mitjançant l'embragatge lliscant. El rang de control global serà de 4:1 amb una eficiència mínima del 50%.

A causa de l'ús més complet de les propietats reguladores dels acoblaments (rang de control 5: 1), és possible ampliar el rang de control a 10: 1 amb la menor eficiència (a la velocitat de rotació més baixa de l'eix) η = 20 %.

L'aplicació d'un motor de tres velocitats amb un bobinatge que canvia de pols 2p = 8/4/2 permet augmentar el rang de control a 8: 1 a l'eficiència de la unitat més baixa η = 50% i assolir el límit de control de 20: 1 a l'eficiència a la velocitat més baixa η=20%.