Eje eléctrico y su aplicación en el accionamiento eléctrico de máquinas cortadoras de metales

El artículo analiza el dispositivo, el principio de funcionamiento y ejemplos del uso de sistemas eléctricos para rotación síncrona (eje eléctrico) en máquinas e instalaciones para corte de metales.

Suponga que dos ejes que no están conectados mecánicamente entre sí deben girar a las mismas velocidades sin girar entre sí. Para garantizar dicha rotación síncrona y en fase con los motores D1 y D2, que giran los ejes A y II, respectivamente (Fig. 1), conecte las máquinas asíncronas auxiliares A1 y A2 con rotores de fase. Los devanados del rotor de estas máquinas están conectados entre sí.

Si las velocidades de rotación de las dos máquinas y las posiciones de sus rotores son las mismas, entonces las fuerzas electromotrices inducidas en los devanados de los rotores de las máquinas A1 y A2 son iguales y están dirigidas entre sí (Fig. 2, a), y la corriente no fluye en el circuito del rotor.

Suponga que el sentido de giro del campo de las máquinas auxiliares coincide con el sentido de giro de sus rotores.A medida que la rotación de la máquina A2 se hace más lenta, su rotor se retrasará con respecto al de A1, lo que resultará en e. etc. c Ep2 inducido en el devanado del rotor cambiará de fase al avance (Fig. 2, b), y en el circuito del rotor de las máquinas A1 y A2 bajo la acción de la suma vectorial de e. etc. con E aparece la corriente igualadora Az.

Arroz. 1. Esquema de comunicación síncrona

Arroz. 2. Diagramas vectoriales del sistema de comunicación síncrona

El vector actual I retrasará el vector e. etc. con E en el ángulo φ... Proyección del vector actual Az sobre el vector e, etc. v. Ep2 coincide con este vector en dirección. La proyección del vector actual sobre el vector e. etc. pp. Ep1 está dirigido a él. De ello se deduce que la máquina A2 funcionará en modo motor y la máquina A1 en modo generador. En este caso, el eje de la máquina A2 se acelerará y el eje de la máquina A1 se desacelerará. De esta forma, las máquinas desarrollarán pares que restablezcan la rotación sincrónica de los ejes. I y II y la anterior posición coordinada en el espacio de los rotores de las máquinas A1 y A2. Los rotores de estas máquinas pueden girar tanto en el sentido de giro del campo como en sentido contrario.

Este sistema se denomina sistema de rotación síncrona eléctrica... También se denomina eje eléctrico... El sistema de rotación síncrona puede reemplazar, por ejemplo, los tornillos de avance en los tornos de corte de tornillos.

Dado que los circuitos de alimentación de las máquinas para corte de metales, en comparación con los circuitos del movimiento principal, generalmente consumen poca energía, se puede usar un esquema más simple de rotación síncrona para sincronizar el movimiento principal con la alimentación (Fig. 3).En este caso, es inevitable un desajuste constante entre las posiciones de los rotores de las máquinas A1 y A2, sin el cual no habría corriente en el circuito del rotor de la máquina A2 y no podría vencer el momento de las fuerzas resistivas de el circuito de suministro Dado que la máquina A2 recibe energía del estator y el rotor, este sistema de eje eléctrico requiere una conexión de seis hilos al motor, instalada en muchos casos en un bloque de máquina en movimiento, que generalmente se muestra en la figura de la línea de puntos.

Arroz. 3. Sistemas de comunicación síncrona de un torno de tornillo pesado

Dentro de la desviación angular, que no supera los 90°, aumenta el momento eléctrico de sincronización. Para garantizar un par de sincronización significativo, las máquinas de comunicación síncrona en todas las posibles frecuencias angulares de rotación deben operar con grandes deslizamientos (no menos de 0,3 - 0,5). Por lo tanto, estas máquinas deben ser lo suficientemente grandes para evitar un calentamiento inaceptable.

La potencia de las máquinas se incrementa aún más en un intento de eliminar la influencia de las fluctuaciones de carga y las fuerzas de fricción. También se utilizan transmisiones mecánicas, que reducen la frecuencia de rotación de los ejes de la máquina y, en consecuencia, la magnitud del error angular reducido al eje de la máquina Antes de iniciar la operación del eje eléctrico, las máquinas asíncronas A1 y A2 se conectan a una fuente de alimentación monofásica. En este caso, el rotor de la máquina A2 toma su posición inicial, que corresponde a la posición del rotor de la máquina A1.

Los sistemas de rotación síncrona se utilizan racionalmente para máquinas de corte de metales pesados, ya que la producción de tornillos de avance largos está asociada con dificultades significativas.Además, a medida que aumenta la longitud de los tornillos o ejes, debido a su torsión, disminuye la precisión de la coordinación de la disposición mutua de las partes de la máquina. En un sistema de eje eléctrico, la distancia entre los ejes no puede afectar la precisión de la operación.

Al utilizar un eje eléctrico, se eliminan las conexiones mecánicas de las pinzas al husillo y se simplifica enormemente el diagrama cinemático. Una desventaja significativa de los sistemas de eje eléctrico en las máquinas de corte de metales pesados ​​es la posibilidad de dañar una pieza costosa durante un corte de energía, ya que se produce una desalineación inmediata. En algunos casos, en tal accidente, el daño a la pieza de trabajo puede evitarse mediante la rápida retracción automática de la herramienta.

Un esquema con dos motores asíncronos idénticos con rotores de fase es de interés para la ingeniería mecánica (Fig. 4). Dado que el circuito de ambos rotores está cerrado al reóstato R, cuando los motores están conectados a la red eléctrica de CA, ambos rotores comienzan a girar.

Arroz. 4. Esquema de comunicación síncrona con un reóstato rotatorio

Además de las corrientes que fluyen en los devanados del rotor y del reóstato, fluye una corriente de compensación en el circuito del rotor de ambas máquinas. La presencia de esta corriente provoca la aparición de un par de sincronización, por lo que las máquinas giran de forma síncrona. Este sistema se puede utilizar para subir y bajar los brazos cruzados de grandes cepilladoras, fresadoras y carruseles.

Gracias al sistema de eje eléctrico se resuelve el problema del movimiento coordinado de los transportadores que forman parte de un complejo productivo.La aplicación más práctica en este caso se obtiene de la variante de rotación síncrona de motores con convertidor de frecuencia común.

Además de los sistemas de ejes eléctricos para la construcción de máquinas considerados, se han desarrollado y utilizado otros sistemas de máquinas de CA, incluidos sistemas monofásicos y sistemas con motores síncronos de construcción especial.