Características de energia do drive e métodos para aumentá-las

As condições de operação dos motores elétricos são avaliadas pelos fatores de acionamento e operação de carga. Relação de deslocamento da máquina

onde ∑tр é o tempo total de trabalho de um turno; T é o tempo de troca; ∑t0 — tempo total de auxiliar e tempo de pausas.

A maioria das máquinas modernas é interrompida desconectando o motor elétrico da rede elétrica. Nessas condições, os fatores de comutação da máquina e do motor elétrico são os mesmos. Para máquinas com embreagem de fricção no circuito de acionamento principal, o motor elétrico geralmente gira continuamente. Só desliga durante longas pausas no trabalho.

Se assumirmos que sob diferentes condições de operação da máquina universal ∑tр pode assumir qualquer valor (de 0 a T) e que todos os valores de ∑tр dentro dos limites especificados são igualmente prováveis, então

O grau de utilização das máquinas é caracterizado por um fator de carga

onde Psr é a potência média do eixo do motor elétrico; Пн — potência nominal do motor elétrico.

Se todas as cargas de máquinas-ferramenta universais operando sob condições diferentes forem igualmente prováveis, a potência média

Por exemplo, com a razão comum Px.x = 0,2Pn temos γav = 0,6.

O produto do fator de serviço e o fator de carga é chamado de fator de utilização do motor elétrico:

onde arab é a energia mecânica efetivamente fornecida pelo motor elétrico à máquina; An é a energia que seria fornecida durante a operação contínua do motor elétrico na potência nominal.

Com os valores médios acima dos fatores de inclusão e carga, obtemos bsr = 0,3.

A relação entre a energia usada para processar peças e a energia que a máquina poderia usar no caso de operação contínua em carga nominal é chamada de taxa de utilização da máquina:

Os valores médios reais dos fatores de comutação e carga dos motores elétricos que acionam as máquinas de corte de metal são menores do que os indicados. Isso mostra a predominância de trabalhos com cargas baixas e tempo auxiliar significativo.

Os valores dos fatores de trabalho próximos aos reais podem ser obtidos analisando as cargas da rede de alimentação de empreendimentos industriais. A carga da rede elétrica que alimenta uma determinada oficina é escolhida significativamente menor que a soma das potências nominais dos motores elétricos que operam nesta oficina.

Para evitar o consumo excessivo de cobre, ao determinar a seção transversal dos fios que fornecem eletricidade à oficina, são levadas em consideração a carga simultânea dos consumidores, bem como sua subcarga. A análise das cargas da rede de alimentação das fábricas permite constatar que o valor médio do fator de comutação é de ~ 0,3 e o fator de carga é de ~ 0,37. A taxa média de utilização da máquina é de aproximadamente 12%. Todos os itens acima indicam a disponibilidade de grandes recursos na área de uso do parque de máquinas-ferramenta.

A relação entre a energia Ares gasta no processo de corte e a energia A consumida pelo motor elétrico durante o ciclo é chamada de eficiência cíclica do sistema:

Caracteriza não só a perfeição estrutural da máquina-ferramenta e do motor elétrico, mas também a racionalidade do processo tecnológico selecionado em termos de consumo de energia e aproveitamento da potência instalada. Os valores de eficiência de máquinas multiciclo operando com longos períodos de marcha lenta e subcarga significativa são pequenos (5-10%).

A subcarga de motores elétricos leva a uma recuperação insuficiente dos fundos investidos em motores elétricos, rede elétrica e subestações da usina. Devido à subcarga dos motores elétricos, sua eficiência e cosφ diminuem. Uma diminuição na eficiência leva a uma perda de energia. Uma diminuição no cosφ ao consumir potência ativa constante leva a um aumento na intensidade da corrente. À medida que a força da corrente aumenta, as perdas na rede aumentam e a capacidade instalada de transformadores e geradores não é totalmente utilizada.

Se a usina possui muitos motores elétricos operando em carga parcial, a conta de luz aumenta porque é cobrada uma determinada taxa por cada quilovolt-ampère de capacidade do transformador instalado na usina, que independe do consumo real de energia. Além disso, em valores baixos de cosφ, o custo por unidade de energia consumida aumenta.

O uso de equipamentos e a organização da produção também podem ser avaliados pelos coeficientes operacionais de acionamento e carregamento de motores elétricos. O conhecimento dos coeficientes que caracterizam o funcionamento da máquina auxilia na identificação dos recursos não utilizados do parque de máquinas e na organização do funcionamento racional das máquinas de corte.

Para controlar o funcionamento das máquinas de corte de metais, foram desenvolvidos dispositivos especiais, alguns dos quais são acoplados a máquinas de corte de metais, outros são usados ​​para controle centralizado de oficinas e produção em geral.

A cada mudança do processo de processamento para aumentar a produtividade, os indicadores de energia da máquina e do acionamento elétrico, via de regra, aumentam. Isso se refere a aumentar as velocidades de corte, aumentar os avanços, uma combinação de transições de processamento, reduzir o tempo auxiliar, etc. Um meio eficaz de aumentar as características energéticas do acionamento elétrico do movimento principal das máquinas é a automação da aproximação e retirada de a ferramenta, fixação da peça de trabalho, medições, etc.

No entanto, as possibilidades para tal racionalização dos processos tecnológicos são muitas vezes limitadas.Ao processar uma peça em uma máquina, deve-se garantir a precisão necessária, a limpeza do processamento e a alta produtividade da mão de obra, o que determina o tipo de processamento e os modos de corte e força as operações de desbaste e acabamento de uma instalação por peça.

Em máquinas com embreagem de fricção na corrente de transmissão principal, os chamados freios de marcha lenta são frequentemente usados. O limitador de marcha lenta é um interruptor que desliga o motor elétrico quando a embreagem é desengatada. Este desligamento do motor elétrico resulta em economia de energia ativa e reativa. No entanto, isso aumenta o número de partidas do motor elétrico, o que está associado a algum consumo adicional de energia.

Além disso, devido à deterioração do resfriamento do motor durante as pausas, em alguns casos, pode superaquecer. Por fim, ao utilizar um limitador de marcha lenta, devido ao aumento do número de partidas do motor elétrico, o desgaste do equipamento aumenta. Essas circunstâncias podem ser levadas em consideração por cálculos especiais. Resultados satisfatórios são obtidos desligando automaticamente o motor elétrico com pausas maiores do que uma determinada duração definida.

Existem muitos meios técnicos especiais para aumentar o cosφ dos acionamentos elétricos. Isso inclui o uso de capacitores estáticos conectados em paralelo com o motor, sincronização de motores assíncronos, substituição de motores assíncronos por síncronos. Medidas para melhorar o desempenho energético de máquinas de corte de metal não são difundidas.

Como na maioria dos casos os acionamentos elétricos das máquinas de usinagem de uso geral funcionam com longas pausas, a instalação complexa e cara não será usada o suficiente e, portanto, os fundos gastos nela demorarão muito para serem recuperados. Mais frequente compensação de potência reativa em uma loja geral ou escala geral. Bancos de capacitores estáticos são usados ​​para esses propósitos.