Електрически вал и неговото приложение в електрическото задвижване на металорежещи машини

Статията обсъжда устройството, принципа на работа и примери за използване на електрически системи за синхронно въртене (електрически вал) в металорежещи машини и инсталации.

Да приемем, че два вала, които не са механично свързани помежду си, трябва да се въртят със същите скорости, без да се обръщат един спрямо друг. За да се осигури такова синхронно и фазово въртене с двигатели D1 и D2, които въртят съответно валовете Аз и II (Фиг. 1), свържете спомагателни асинхронни машини A1 и A2 с фазови ротори. Намотките на ротора на тези машини са свързани една срещу друга.

Ако скоростите на въртене на двете машини и позициите на техните ротори са еднакви, тогава електромоторните сили, индуцирани в намотките на роторите на машини A1 и A2, са равни и насочени една към друга (фиг. 2, а), и токът не тече във веригата на ротора.

Да предположим, че посоката на въртене на полето на спомагателните машини съвпада с посоката на въртене на техните ротори. Когато въртенето на машината A2 се забави, нейният ротор ще изостане от ротора A1, в резултат на което e. и т.н. с. Ep2, индуциран в намотката на ротора, ще се измести във фаза към напредването (фиг. 2, b), а в роторната верига на машини A1 и A2 под действието на векторната сума на e. и т.н. с. E, се появява изравнителният ток Аз.

Ориз. 1. Схема на синхронна комуникация

Ориз. 2. Векторни диаграми на синхронната комуникационна система

Текущият вектор I ще изостава от вектора e. и т.н. с. E в ъгъла φ… Текуща векторна проекция Аз върху вектора д. и т.н. с. Ep2 съвпада с този вектор по посока. Проекцията на текущия вектор върху вектора e. и т.н. с. Ep1 е насочен към него. От това следва, че машината А2 ще работи в режим двигател, а машината А1 — в режим генератор. В този случай валът на машина А2 ще получи ускорение, а валът на машина А1 ще се забави. По този начин машините ще разработят въртящи моменти, които възстановяват синхронното въртене на валовете. Аз и II и предишното координирано положение в пространството на роторите на машини А1 и А2. Роторите на тези машини могат да се въртят както по посока на въртене на полето, така и в обратна посока.

Тази система се нарича електрическа система за синхронно въртене… Нарича се още електрически вал… Системата за синхронно въртене може да замени например водещите винтове в струговете за рязане на винтове.

Тъй като захранващите вериги на металорежещите машини, в сравнение с веригите на основното движение, обикновено консумират ниска мощност, по-проста схема на синхронно въртене може да се използва за синхронизиране на основното движение с подаването (фиг. 3). В този случай е неизбежно постоянно несъответствие между позициите на роторите на машини A1 и A2, без което няма да има ток в роторната верига на машина A2 и то не би могло да преодолее момента на съпротивителните сили на захранваща верига. Тъй като машината A2 получава захранване от статора и ротора, тази система с електрически валове изисква шестопроводна връзка към двигателя, инсталирана в много случаи на движещ се машинен блок, обикновено показана на фигурата с пунктирана линия.

Ориз. 3. Системи за синхронна комуникация на тежък винторезен струг

В рамките на ъгловото отклонение, което не надвишава 90 °, електрическият синхронизиращ момент се увеличава. За да се осигури значителен синхронизиращ въртящ момент, синхронните комуникационни машини при всички възможни ъглови честоти на въртене трябва да работят с големи приплъзвания (не по -малко от 0,3 — 0,5). Следователно тези машини трябва да бъдат достатъчно големи, за да се избегне неприемливо нагряване.

Мощността на машините се увеличава допълнително в опит да се елиминира влиянието на колебанията на натоварването и силите на триене. Използват се и механични трансмисии, които намаляват честотата на въртене на машинните валове и съответно величината на ъгловата грешка, намалена до вала на машината.Преди да започне работата на електрическия вал, асинхронните машини A1 и A2 се включват на еднофазно захранване. В този случай роторът на машината А2 заема първоначалното си положение, което е в съответствие с положението на ротора на машината А1.

Системи за синхронно въртене рационално използвани за тежки металорежещи машини, тъй като производството на дълги оловни винтове е свързано със значителни трудности. Освен това, с увеличаване на дължината на винтовете или валовете, поради тяхното усукване, точността на координацията на взаимното подреждане на машинните части намалява. В система с електрически валове разстоянието между валовете не може да повлияе на точността на работата.

При използване на електрически вал механичните връзки на шублерите с шпиндела се елиминират и кинематичната диаграма е значително опростена. Значителен недостатък на системите с електрически валове в тежки металорежещи машини е възможността за повреда на скъп детайл по време на прекъсване на електрозахранването, тъй като веднага възниква несъответствие. В някои случаи при такава авария повредата на детайла може да бъде предотвратена чрез бързо автоматично прибиране на инструмента.

За машиностроенето представлява интерес схема с два идентични асинхронни двигателя с фазови ротори (фиг. 4). Тъй като веригата на двата ротора е затворена към реостата R, когато двигателите са свързани към променливотоковата мрежа, и двата ротора започват да се въртят.

Ориз. 4. Схема на синхронна комуникация с въртящ се реостат

В допълнение към токовете, протичащи в намотките на ротора и реостата, в веригата на ротора на двете машини протича изравнителен ток. Наличието на този ток причинява появата на синхронизиращ въртящ момент, в резултат на което машините се въртят синхронно. Тази система може да се използва за повдигане и спускане на напречните лостове на големи рендета, фрези и въртележки.

Благодарение на системата с електрически валове, проблемът с координираното движение на конвейери, които са част от един производствен комплекс, е решен. Най -практическото приложение в този случай е получено от варианта на синхронно въртене на двигатели с общ честотен преобразувател.

В допълнение към разглежданите електрически валови системи за машиностроене, са разработени и използвани други системи с променливотокови машини, включително еднофазни системи и системи със синхронни двигатели със специална конструкция.