Características energéticas del accionamiento y métodos para aumentarlas.
Las condiciones de operación de los motores eléctricos son evaluadas por los factores de operación de activación y carga. Relación de cambio de la máquina
donde ∑tр es el tiempo total de trabajo de un turno; T es el tiempo de cambio; ∑t0 — tiempo auxiliar total y tiempo de pausas en el trabajo.
La mayoría de las máquinas modernas se detienen desconectando el motor eléctrico de la red eléctrica. En estas condiciones, los factores de conmutación de la máquina y del motor eléctrico son los mismos. Para máquinas con embrague de fricción en el circuito de accionamiento principal, el motor eléctrico suele girar de forma continua. Solo se apaga durante largas pausas en el trabajo.
Si asumimos que bajo diferentes condiciones de operación de la máquina universal ∑tр puede tomar cualquier valor (de 0 a T) y que todos los valores de ∑tр dentro de los límites especificados son igualmente probables, entonces
El grado de utilización de las máquinas se caracteriza por un factor de carga
donde Psr es la potencia media del eje del motor eléctrico; Пн — la potencia nominal del motor eléctrico.
Si todas las cargas de máquinas herramienta universales que operan en diferentes condiciones son igualmente probables, la potencia promedio
Por ejemplo, con la razón común Px.x = 0.2Pn tenemos γav = 0.6.
El producto del factor de trabajo y el factor de carga se denomina factor de utilización del motor eléctrico:
donde arabe es la energía mecánica efectivamente entregada por el motor eléctrico a la máquina; An es la energía que se daría durante el funcionamiento continuo del motor eléctrico a la potencia nominal.
Con los valores medios anteriores de los factores de inclusión y carga, obtenemos bsr = 0,3.
La relación entre la energía utilizada para procesar las piezas y la energía que la máquina podría utilizar en el caso de un funcionamiento continuo a la carga nominal se denomina índice de utilización de la máquina:
Los valores medios reales de los factores de conmutación y carga de los motores eléctricos que accionan las máquinas de corte de metales son inferiores a los indicados. Esto muestra el predominio del trabajo con cargas bajas y tiempo auxiliar importante.
Los valores de los factores de trabajo cercanos a los reales se pueden obtener analizando las cargas de la red de suministro de energía de las empresas industriales. La carga de la red eléctrica que alimenta un taller en particular se elige significativamente menor que la suma de las potencias nominales de los motores eléctricos que operan en este taller.
Para evitar un consumo excesivo de cobre, al determinar la sección transversal de los cables que suministran electricidad al taller, se tienen en cuenta la carga simultánea de los consumidores, así como su subcarga. El análisis de las cargas de la red de suministro eléctrico de las fábricas nos permite encontrar que el valor promedio del factor de conmutación es ~0.3 y el factor de carga es ~0.37. La tasa promedio de utilización de la máquina es ~ 12%. Todo lo anterior indica la disponibilidad de grandes recursos en el campo de la utilización del parque de máquinas-herramienta.
La relación entre la energía Ares gastada en el proceso de corte y la energía A consumida por el motor eléctrico durante el ciclo se denomina eficiencia cíclica del sistema:
Caracteriza no sólo la perfección estructural de la máquina herramienta y del motor eléctrico, sino también la racionalidad del proceso tecnológico seleccionado en términos de consumo de energía y uso de la potencia instalada. Los valores de eficiencia de las máquinas multiciclo que funcionan con largos períodos de inactividad y una carga insuficiente significativa son pequeños (5-10%).
La subcarga de los motores eléctricos conduce a una recuperación insuficiente de los fondos invertidos en los motores eléctricos, la red eléctrica y las subestaciones de las plantas. Debido a la subcarga de los motores eléctricos, su eficiencia y cosφ disminuyen. Una disminución en la eficiencia conduce a una pérdida de energía. Una disminución del cosφ cuando se consume una potencia activa constante conduce a un aumento de la intensidad de la corriente. A medida que aumenta la intensidad de la corriente, aumentan las pérdidas de la red y la capacidad instalada de transformadores y generadores no se utiliza por completo.
Si la planta tiene muchos motores eléctricos funcionando a carga parcial, la factura de la luz aumenta porque se cobra una determinada tarifa por cada kilovoltio-amperio de capacidad del transformador instalado en la planta, que no depende del consumo real de energía. Además, a valores bajos de cosφ, aumenta el costo por unidad de energía consumida.
El uso de equipos y la organización de la producción también pueden evaluarse mediante los coeficientes operativos de encendido y carga de motores eléctricos. El conocimiento de los coeficientes que caracterizan el funcionamiento de la máquina ayuda a identificar los recursos no utilizados del parque de máquinas y la organización del funcionamiento racional de las máquinas para corte de metales.
Para controlar el funcionamiento de las máquinas de corte de metales, se han desarrollado dispositivos especiales, algunos de los cuales están conectados a las máquinas de corte de metales, otros se utilizan para el control centralizado de los talleres y la producción en general.
Con cada cambio del proceso de procesamiento para aumentar la productividad, los indicadores de energía de la máquina y el accionamiento eléctrico, por regla general, aumentan. Esto se refiere a aumentar las velocidades de corte, aumentar los avances, una combinación de transiciones de procesamiento, reducir el tiempo auxiliar, etc. Un medio eficaz para aumentar las características energéticas del accionamiento eléctrico del movimiento principal de las máquinas es la automatización de la aproximación y retirada de la herramienta, sujeción de la pieza de trabajo, medidas, etc.
Sin embargo, las posibilidades de tal racionalización de los procesos tecnológicos suelen ser limitadas.Al procesar una pieza en una máquina, se debe garantizar la precisión necesaria, la limpieza del procesamiento y la alta productividad de la mano de obra, lo que determina el tipo de procesamiento y los modos de corte y obliga a las operaciones de desbaste y acabado desde una instalación por pieza.
En máquinas con un embrague de fricción en la cadena de transmisión principal, a menudo se usan los llamados frenos de ralentí. El limitador de velocidad de ralentí es un interruptor que apaga el motor eléctrico cuando se desacopla el embrague. Este apagado del motor eléctrico se traduce en un ahorro de energía activa y reactiva. Sin embargo, esto aumenta el número de arranques del motor eléctrico, lo que está asociado con un consumo de energía adicional.
Además, debido al deterioro de la refrigeración del motor durante los descansos, en algunos casos puede sobrecalentarse. Finalmente, al utilizar un limitador de velocidad de ralentí, debido al aumento en el número de arranques del motor eléctrico, aumenta el desgaste del equipo. Estas circunstancias pueden tenerse en cuenta mediante cálculos especiales. Se obtienen resultados satisfactorios apagando automáticamente el motor eléctrico con pausas superiores a una determinada duración establecida.
Existen muchos medios técnicos especiales para aumentar el cosφ de los accionamientos eléctricos. Estos incluyen el uso de capacitores estáticos conectados en paralelo con el motor, sincronización de motores asíncronos, reemplazo de motores asíncronos por motores síncronos. Las medidas para mejorar el rendimiento energético de las máquinas de corte de metales no están muy extendidas.
Dado que, en la mayoría de los casos, los accionamientos eléctricos de las máquinas metalúrgicas de uso general funcionan con largas pausas, la instalación compleja y costosa no se utilizará lo suficiente y, por lo tanto, los fondos gastados en ella tardarán demasiado en recuperarse. Más amenudo compensación de potencia reactiva en una tienda general o escala general. Los bancos de condensadores estáticos se utilizan para estos fines.