Vantagens de usar motores de várias velocidades

A substituição de motores convencionais de velocidade única por motores de várias velocidades, em muitos casos, melhora significativamente as qualidades tecnológicas e operacionais de máquinas e máquinas de corte de metal e reduz a intensidade de trabalho de sua produção.

Os motores de várias velocidades são usados:

• em acionamentos de máquinas e máquinas de corte de metal, cuja velocidade é desejável mudar dependendo do tamanho, dureza e outras propriedades físicas do material processado ou dependendo de fatores tecnológicos. Estes incluem máquinas de corte de metal e madeira, separadores centrífugos, dragas e outros mecanismos para diversas aplicações;

• em máquinas, máquinas de corte de metais e mecanismos com diferentes rotações de operação e marcha lenta (serrarias);

• para partida e parada sem impactos bruscos em mesas com impulso significativo (elevadores, guindastes). Nesse caso, o processo de trabalho ocorre na maior velocidade de rotação e o início e a parada do mecanismo - em baixas rotações, geralmente com comutação automática do número de pólos;

• em acionamentos de máquinas e máquinas-ferramentas com potência que varia dependendo da hora do dia, estação do ano, etc. (bombas, ventiladores, dispositivos de carga, transportadores, etc.);

• em acionamentos de máquinas com diversas finalidades, cada uma exigindo uma velocidade diferente, por exemplo, equipamentos de poços de petróleo onde a velocidade mais baixa é usada para bombear óleo e a velocidade mais alta é usada para instalar tubos;

• em mecanismos cuja variação de velocidade é determinada pela potência consumida. Um exemplo são os laminadores planos, onde inicialmente, com significativa deformação do metal, a laminação é realizada em baixa velocidade e as operações de acabamento em alta velocidade.

• em blocos, onde além de regular a velocidade de rotação do motor pela comutação do número de pólos, é realizado um aumento adicional no limite de controle de velocidade pela alteração da frequência da rede de alimentação.

Graças ao uso de motores multivelocidade em acionamentos elétricos de máquinas e máquinas de corte de metais, é possível:

1) simplificar o projeto das máquinas excluindo caixas de engrenagens e fontes de alimentação;

2) aumento do desempenho, produtividade e facilidade de manutenção das máquinas de corte de metal;

3) melhorar a qualidade do processamento da máquina, reduzindo as vibrações e reduzindo a imprecisão na operação de mecanismos com grande número de engrenagens;

4) aumentar a eficiência da máquina reduzindo os elos intermediários da corrente cinemática;

5) alterar a velocidade em movimento sem parar a máquina;

6) simplificar a gestão automática dos processos de arranque, paragem, inversão e paragem;

7) simplificação da gestão automática dos modos de processamento dependendo de fatores tecnológicos.

Partir o motor com uma velocidade de rotação mais baixa também tem a vantagem de que o valor absoluto da corrente de partida neste caso será, via de regra, menor que as correntes de partida para velocidades mais altas. Ao mudar a bobina de um número menor para um número maior de pólos, ou seja, quando a velocidade do motor diminui, frenagem regenerativa do motor, que reduz o tempo de parada da máquina e não está associado a perdas de energia, como é o caso da frenagem reversa.

Existem amplas oportunidades para usar motores de várias velocidades em uma ampla variedade de tipos de máquinas de corte de metal automáticas universais e especiais: torneamento, torneamento, furação, fresamento, retificação, aplainamento longitudinal e transversal, afiação, etc.

Os motores de várias velocidades são mais amplamente usados ​​em acionamentos de máquinas-ferramenta e máquinas para trabalhar madeira.

Uma faixa significativa de regulação de velocidade de máquinas de corte de metal universais requer redutores ou caixas de engrenagens com um grande número de etapas de controle. Quando o processo de ajuste é realizado apenas de uma forma mecânica, os redutores são estruturalmente muito mais complexos e requerem um sistema de controle mais complexo.

Ambos os fatores causam um aumento na intensidade de trabalho e um aumento no custo de fabricação de caixas de engrenagens.Portanto, um sistema de controle de velocidade composto é amplamente utilizado em máquinas-ferramentas, que é uma combinação de um motor elétrico, cujas velocidades são reguladas em uma faixa bastante ampla, com uma caixa de engrenagens ou marcha lenta relativa com maior eficiência em comparação com caixas de engrenagens mais complexas.

É especialmente aconselhável usar motores de várias velocidades em máquinas de corte de metal, onde você pode se limitar a duas, três ou quatro velocidades diferentes em uma velocidade do fuso da máquina igual à velocidade do motor. Nesse caso, são usados ​​motores de várias velocidades integrados. O estator do motor é embutido no cabeçote da máquina e o eixo é conectado por um acoplamento ao eixo do rotor do motor, ou o rotor do motor é montado diretamente no eixo.

Tal projeto da máquina acaba sendo extremamente simples, sua corrente cinemática é a mais curta e o motor está o mais próximo possível do eixo de trabalho.

Se a velocidade de rotação do fuso da ferramenta de corte de metal não corresponder à velocidade de rotação do motor multivelocidade, este é conectado ao fuso por meio de uma correia ou engrenagem. Um diagrama cinemático semelhante é usado para salas de operação de tornos, fresadoras ou pequenas furadeiras. Adicionar uma busca simples a esse esquema expande muito o alcance do controle de velocidade da máquina, estendendo a cadeia cinemática da máquina apenas em baixas velocidades de rotação.

A utilização de um motor multivelocidade no acionamento elétrico da máquina-ferramenta, conectado diretamente ao variador de velocidade, amplia muito a possibilidade de controle suave da velocidade da máquina.Aplicação, por exemplo, um motor de duas velocidades 2p = 8/2 e um variador mecânico com uma relação de velocidade de 4: 1, você pode implementar para definir o controle de velocidade contínua de 187 a 3000 rpm, ou seja, obtenha uma faixa de ajuste de 16:1.

Com um motor de duas velocidades de 500/3000 rpm e um variador de proporção de 6:1, a faixa de controle de velocidade suave da máquina é estendida para 36:1, obtida usando o impulso após o variador.

A faixa de controle de velocidade de acionamento suave pode ser movida para a área de velocidades mais altas ou mais baixas, alterando a velocidade de rotação do motor de várias velocidades. Se isso não for suficiente, um overdrive ou downshift é colocado entre o motor e o variador, na maioria das vezes uma correia em V ou correia.

Para uma regulagem de velocidade suave em uma faixa relativamente pequena de até 1:4 com torque de eixo constante, um motor assíncrono com embreagem deslizante.

A eficiência de tal motor é determinada pela expressão η = 1 — s, onde s é o escorregamento igual à diferença entre as velocidades de rotação do rotor e do eixo de saída. Portanto, em s = 80%, a eficiência será de apenas 20%. Neste caso, todas as perdas de potência estão concentradas no tambor da embreagem.

Substituindo um motor monovelocidade convencional por um multivelocidade em um acionamento de embreagem deslizante, é possível aumentar a eficiência e estender a faixa de regulação de velocidade deste acionamento.Por exemplo, em um motor de duas velocidades com relação de troca de polo 2:1, o controle de velocidade é realizado em etapas de relação 2:1 e, no intervalo entre essas velocidades e abaixo delas, o ajuste suave é realizado pela embreagem deslizante. A faixa de controle geral será de 4:1 com uma eficiência mínima de 50%.

Devido ao uso mais completo das propriedades reguladoras dos acoplamentos (faixa de controle 5: 1), é possível estender a faixa de controle para 10: 1 com a menor eficiência (na menor velocidade de rotação do eixo) η = 20 %.

A aplicação de um motor de três velocidades com um enrolamento de mudança de pólo 2p = 8/4/2 permite aumentar a faixa de controle para 8: 1 na menor eficiência de acionamento η = 50% e atingir o limite de controle de 20: 1 na eficiência na velocidade mais baixa η=20%.