Енергийни характеристики на задвижването и методи за тяхното увеличаване

Условията на работа на електродвигателите се оценяват чрез работните фактори на активиране и натоварване. Коефициент на превключване на машината

където ∑tр е общото работно време на смяна; T е времето за промяна; ∑t0 — общо спомагателно време и време на почивки в работата.

Повечето съвременни машини се спират чрез изключване на електродвигателя от електрическата мрежа. При тези условия факторите на превключване на машината и на електродвигателя са еднакви. За машини с фрикционен съединител в основната верига на движение електрическият двигател обикновено се върти непрекъснато. Изключва се само по време на дълги почивки в работата.

Ако приемем, че при различни условия на работа на универсалната машина ∑tр може да приема всякакви стойности (от 0 до T) и че всички стойности на ∑tр в определените граници са еднакво вероятни, тогава

Степента на използване на машините се характеризира с коефициент на натоварване

където Рср е средната мощност на вала на електродвигателя; Рн — номинална мощност на електродвигателя.

Ако всички товари на универсални металорежещи машини, работещи при различни условия, са еднакво вероятни, средната мощност

Например, с често срещаното съотношение Рх.х = 0,2Рн имаме γav = 0,6.

Продуктът на коефициента на включване от коефициента на натоварване се нарича коефициент на използване на електродвигателя:

където арабският е механичната енергия, действително дадена от електрическия мотор на машината; An е енергията, която би била дадена по време на непрекъсната работа на електродвигателя с номинална мощност.

С горните средни стойности на факторите на включване и натоварване получаваме bsr = 0,3.

Съотношението на енергията, използвана за обработка на части, към енергията, която машината би могла да използва в случай на непрекъсната работа при номинално натоварване, се нарича степен на използване на машината:

Действителните средни стойности на коефициентите на включване и натоварване на електродвигатели, управляващи металорежещи машини, са по-малки от посочените. Това показва преобладаването на работа с ниски натоварвания и значително спомагателно време.

Стойностите на работните фактори, близки до реалните, могат да бъдат получени чрез анализ на натоварванията на електрозахранващата мрежа на промишлените предприятия. Натоварването на електрическата мрежа, захранваща конкретна работилница, се избира значително по -малко от сумата от номиналните мощности на електрическите двигатели, работещи в този цех.

За да се избегне прекомерна консумация на мед, при определяне на напречното сечение на проводници, доставящи електричество към цеха, се вземат предвид едновременното натоварване на потребителите, както и тяхното недотоварване. Анализът на натоварванията на захранващата мрежа на фабриките ни позволява да установим, че средната стойност на фактора на превключване е ~ 0,3, а коефициентът на натоварване е ~ 0,37. Средната стойност на степента на използване на машината е ~ 12%. Всичко по-горе показва наличието на големи ресурси в областта на използването на парка металорежещи машини.

Съотношението на енергията Ares, изразходвана за процеса на рязане, към енергията A, консумирана от електродвигателя по време на цикъла, се нарича циклична ефективност на системата:

Той характеризира не само структурното съвършенство на машинния инструмент и електродвигателя, но и рационалността на избрания технологичен процес по отношение на консумацията на енергия и използването на инсталирана мощност. Стойности на ефективността на цикъламного машини, работещи с дълги периоди на празен ход и значително недотоварване, са малки (5-10%).

Недотоварването на електродвигатели води до недостатъчно възстановяване на средства, инвестирани в електрически двигатели, електрическа мрежа и подстанции на централата. Поради недотоварването на електродвигателите, тяхната ефективност и cosφ намаляват. Намаляването на ефективността води до загуба на енергия. Намаляването на cosφ при консумация на постоянна активна мощност води до увеличаване на силата на тока. С увеличаване на силата на тока загубите в мрежата се увеличават и инсталираният капацитет на трансформатори и генератори не се използва напълно.

Ако предприятието има много електродвигатели, работещи при частично натоварване, сметката за електроенергия се увеличава, тъй като се начислява определена такса за всеки киловолт-ампер от трансформаторния капацитет, инсталиран в предприятието, който не зависи от действителното потребление на енергия. В допълнение, при ниски стойности на cosφ, цената на единица консумирана енергия се увеличава.

По експлоатационните коефициенти на включване и зареждане на електродвигатели може да се прецени и използването на оборудване и организацията на производството. Познаването на коефициентите, характеризиращи работата на машината, помага да се идентифицират неизползваните ресурси на машинния парк и организацията на рационалната работа на металорежещите машини.

За контрол на работата на металорежещите машини са разработени специални устройства, някои от които са прикрепени към металорежещи машини, други се използват за централизиран контрол на цехове и производство като цяло.

При всяка промяна на процеса на обработка с цел увеличаване на производителността, енергийните показатели на машината и електрическото задвижване, като правило, се увеличават. Това се отнася до увеличаване на скоростите на рязане, увеличаване на подаванията, комбинация от преходи за обработка, намаляване на спомагателното време и пр. Ефективно средство за увеличаване на енергийните характеристики на електрическото задвижване на основното движение на машините е автоматизацията на приближаването и изтеглянето на инструмента, затягането на детайла, измерванията и т.н.

Възможностите за подобно рационализиране на технологичните процеси обаче често са ограничени. При обработката на детайл на машина трябва да се осигури необходимата точност, чистота на обработката и висока производителност на труда, което определя вида на режимите на обработка и рязане и принуждава операциите по грубо и довършителни работи от една инсталация на детайл.

При машини с фрикционен съединител в основната верига на движение често се използват така наречените спирачки на празен ход. Ограничителят на оборотите на празен ход е превключвател, който изключва електродвигателя, когато фрикционният съединител е изключен. Това изключване на електродвигателя води до спестяване на активна и реактивна енергия. Това обаче увеличава броя на стартиранията на електродвигателя, което е свързано с известно допълнително потребление на енергия.

Освен това, поради влошаване на охлаждането на двигателя по време на паузи, в някои случаи той може да прегрее. И накрая, когато използвате ограничител на скоростта на празен ход, поради увеличаването на броя на стартиранията на електродвигателя, износването на оборудването се увеличава. Тези обстоятелства могат да бъдат взети под внимание чрез специални изчисления. Задоволителни резултати се получават чрез автоматично изключване на електродвигателя с паузи, по -дълги от определена зададена продължителност.

Съществуват множество специални технически средства за увеличаване на cosφ на електрическите задвижвания. Те включват използването на статични кондензатори, свързани паралелно с двигателя, синхронизация на асинхронни двигатели, подмяна на асинхронни двигатели със синхронни. Мерките за подобряване на енергийните характеристики на металорежещите машини не са широко разпространени.

Тъй като в повечето случаи електрическите задвижвания на металообработващи машини с общо предназначение работят с дълги паузи, сложната и скъпа инсталация няма да се използва достатъчно и следователно средствата, изразходвани за нея, ще се възстановяват твърде дълго. Най-често компенсация на реактивната мощност в общ магазин или общ мащаб. За тези цели се използват статични кондензаторни банки.