Eixo elétrico e sua aplicação no acionamento elétrico de máquinas de corte de metais

O artigo aborda o dispositivo, o princípio de funcionamento e exemplos de utilização de sistemas elétricos de rotação síncrona (eixo elétrico) em máquinas e instalações de corte de metais.

Suponha que dois eixos não conectados mecanicamente um ao outro devem girar nas mesmas velocidades sem girar um em relação ao outro. Para garantir essa rotação síncrona e em fase com os motores D1 e D2, que giram os eixos A e II, respectivamente (Fig. 1), conecte as máquinas assíncronas auxiliares A1 e A2 com rotores de fase. Os enrolamentos do rotor dessas máquinas são conectados uns contra os outros.

Se as velocidades de rotação das duas máquinas e as posições de seus rotores forem as mesmas, então as forças eletromotrizes induzidas nos enrolamentos dos rotores das máquinas A1 e A2 são iguais e direcionadas uma para a outra (Fig. 2, a), e a corrente não flui no circuito do rotor.

Suponha que o sentido de rotação do campo das máquinas auxiliares coincida com o sentido de rotação de seus rotores.À medida que a rotação da máquina A2 diminui, seu rotor ficará atrás de A1, resultando em e. etc. c) Ep2 induzido no enrolamento do rotor irá defasar para o avanço (Fig. 2, b), e no circuito do rotor das máquinas A1 e A2 sob a ação da soma vetorial de e. etc. com E, a corrente de equalização Az aparece.

Arroz. 1. Esquema de comunicação síncrona

Arroz. 2. Diagramas vetoriais do sistema de comunicação síncrona

O vetor atual I ficará atrás do vetor e. etc. com E no ângulo φ... Projeção do vetor atual Az no vetor e, etc. v. Ep2 coincide com este vetor na direção. A projeção do vetor atual no vetor e. etc. pp. Ep1 é dirigido a ele. Segue-se que a máquina A2 operará no modo motor e a máquina A1 no modo gerador. Neste caso, o eixo da máquina A2 será acelerado e o eixo da máquina A1 será desacelerado. Dessa forma, as máquinas desenvolverão torques que restabelecem a rotação síncrona dos eixos. I e II e a posição coordenada anterior no espaço dos rotores das máquinas A1 e A2. Os rotores dessas máquinas podem girar tanto na direção de rotação do campo quanto na direção oposta.

Este sistema é chamado de sistema elétrico de rotação síncrona… Também é chamado de eixo elétrico… O sistema de rotação síncrona pode substituir, por exemplo, parafusos de avanço em tornos de corte de parafusos.

Como os circuitos de alimentação das máquinas de corte de metal, comparados aos circuitos do movimento principal, costumam consumir baixa potência, um esquema mais simples de rotação síncrona pode ser usado para sincronizar o movimento principal com o avanço (Fig. 3).Nesse caso, é inevitável um descompasso constante entre as posições dos rotores das máquinas A1 e A2, sem o qual não haveria corrente no circuito do rotor da máquina A2 e ela não conseguiria superar o momento das forças resistivas de o circuito de alimentação. Como a máquina A2 recebe energia do estator e do rotor, esse sistema de eixo elétrico requer uma conexão de seis fios ao motor, instalada em muitos casos em um bloco móvel da máquina, geralmente mostrado na figura pontilhada.

Arroz. 3. Sistemas de comunicação síncrona de um torno de parafuso pesado

Dentro do desvio angular, que não ultrapassa 90°, o momento elétrico de sincronização aumenta. Para garantir um torque de sincronização significativo, as máquinas de comunicação síncrona em todas as possíveis frequências angulares de rotação devem operar com grandes escorregamentos (não menos que 0,3 - 0,5). Portanto, essas máquinas devem ser grandes o suficiente para evitar aquecimento inaceitável.

A potência das máquinas é aumentada ainda mais na tentativa de eliminar a influência das flutuações de carga e forças de atrito. Também são utilizadas transmissões mecânicas, que reduzem a frequência de rotação dos eixos da máquina e, consequentemente, a magnitude do erro angular reduzido ao eixo da máquina. Antes de iniciar a operação do eixo elétrico, as máquinas assíncronas A1 e A2 são conectadas a uma fonte de alimentação monofásica. Nesse caso, o rotor da máquina A2 assume sua posição inicial, que corresponde à posição do rotor da máquina A1.

Sistemas de rotação síncrona usados ​​racionalmente para máquinas de corte de metais pesados, uma vez que a produção de parafusos de avanço longos está associada a dificuldades significativas.Além disso, à medida que o comprimento dos parafusos ou eixos aumenta, devido à sua torção, diminui a precisão da coordenação do arranjo mútuo das partes da máquina. Em um sistema de eixo elétrico, a distância entre os eixos não pode afetar a precisão da operação.

Ao usar um eixo elétrico, as conexões mecânicas das pinças ao fuso são eliminadas e o diagrama cinemático é bastante simplificado. Uma desvantagem significativa dos sistemas de eixo elétrico em máquinas de corte de metal pesado é a possibilidade de danos a uma peça cara durante uma falha de energia, pois o desalinhamento ocorre imediatamente. Em alguns casos, em tal acidente, danos à peça de trabalho podem ser evitados pela retração automática rápida da ferramenta.

Um esquema com dois motores assíncronos idênticos com rotores de fase é de interesse para a engenharia mecânica (Fig. 4). Como o circuito de ambos os rotores está fechado para o reostato R, quando os motores são conectados à rede elétrica, ambos os rotores começam a girar.

Arroz. 4. Esquema de comunicação síncrona com um reostato rotativo

Além das correntes que circulam nos enrolamentos do rotor e do reostato, uma corrente de equalização circula no circuito do rotor de ambas as máquinas. A presença dessa corrente faz com que apareça um torque sincronizador, fazendo com que as máquinas girem de forma síncrona. Este sistema pode ser usado para levantar e abaixar os braços transversais de grandes plainas, tupias e carrosséis.

Graças ao sistema de eixo elétrico, o problema de movimento coordenado dos transportadores que fazem parte de um complexo de produção é resolvido.A aplicação mais prática neste caso é obtida a partir da variante de rotação síncrona de motores com conversor de frequência comum.

Além dos sistemas de eixo elétrico para construção de máquinas considerados, outros sistemas de máquinas CA foram desenvolvidos e utilizados, incluindo sistemas monofásicos e sistemas com motores síncronos de construção especial.