Albero elettrico e sua applicazione nell'azionamento elettrico delle macchine per il taglio dei metalli

L'articolo discute il dispositivo, il principio di funzionamento ed esempi di utilizzo di sistemi elettrici per la rotazione sincrona (albero elettrico) in macchine e impianti per il taglio dei metalli.

Supponiamo che due alberi non collegati meccanicamente tra loro ruotino alla stessa velocità senza ruotare l'uno rispetto all'altro. Per garantire tale rotazione sincrona e in fase con i motori D1 e D2, che ruotano rispettivamente gli alberi A e II (Fig. 1), collegare le macchine asincrone ausiliarie A1 e A2 con i rotori di fase. Gli avvolgimenti del rotore di queste macchine sono collegati l'uno contro l'altro.

Se le velocità di rotazione delle due macchine e le posizioni dei loro rotori sono le stesse, allora le forze elettromotrici indotte negli avvolgimenti dei rotori delle macchine A1 e A2 sono uguali e dirette l'una verso l'altra (Fig. 2, a), e la corrente non scorre nel circuito del rotore.

Supponiamo che il senso di rotazione del campo delle macchine ausiliarie coincida con il senso di rotazione dei loro rotori.Man mano che la rotazione della macchina A2 rallenta, il suo rotore rimarrà indietro rispetto a quello di A1, risultando in e. eccetera. c. Ep2 indotto nell'avvolgimento del rotore si sposterà in fase all'anticipo (Fig. 2, b), e nel circuito del rotore delle macchine A1 e A2 sotto l'azione della somma vettoriale di e. eccetera. con E appare la corrente di equalizzazione Az.

Riso. 1. Schema di comunicazione sincrona

Riso. 2. Diagrammi vettoriali del sistema di comunicazione sincrono

Il vettore corrente I ritarderà il vettore e. eccetera. con E nell'angolo φ... Proiezione del vettore corrente Az sul vettore e, ecc. v. Ep2 coincide con questo vettore in direzione. La proiezione del vettore corrente sul vettore e. eccetera. pp. Ep1 è rivolto a lui. Ne consegue che la macchina A2 funzionerà in modalità motore e la macchina A1 in modalità generatore. In questo caso, l'albero della macchina A2 verrà accelerato e l'albero della macchina A1 verrà decelerato. In questo modo le macchine svilupperanno coppie che ripristineranno la rotazione sincrona degli alberi. I e II e la precedente posizione coordinata nello spazio dei rotori delle macchine A1 e A2. I rotori di queste macchine possono ruotare sia nel senso di rotazione del campo che nel senso opposto.

Questo sistema è chiamato sistema di rotazione sincrono elettrico... È anche chiamato albero elettrico... Il sistema di rotazione sincrona può sostituire, ad esempio, le viti di comando nei torni a vite.

Poiché i circuiti di alimentazione delle macchine per il taglio dei metalli, rispetto ai circuiti del moto principale, consumano solitamente poca potenza, è possibile utilizzare uno schema più semplice di rotazione sincrona per sincronizzare il moto principale con l'avanzamento (Fig. 3).In questo caso è inevitabile un costante disallineamento tra le posizioni dei rotori delle macchine A1 e A2, senza il quale non ci sarebbe corrente nel circuito del rotore della macchina A2 e non sarebbe in grado di vincere il momento delle forze resistive di il circuito di alimentazione. Poiché la macchina A2 riceve energia dallo statore e dal rotore, questo sistema di alberi elettrici richiede un collegamento a sei fili al motore, installato in molti casi su un blocco macchina in movimento, solitamente mostrato nella figura tratteggiata.

Riso. 3. Sistemi di comunicazione sincroni di un tornio a vite pesante

All'interno della deviazione angolare, che non supera i 90°, il momento elettrico di sincronizzazione aumenta. Al fine di garantire una coppia di sincronizzazione significativa, le macchine di comunicazione sincrone a tutte le possibili frequenze angolari di rotazione devono operare con grandi slittamenti (non meno di 0,3 - 0,5). Pertanto, queste macchine devono essere sufficientemente grandi da evitare un riscaldamento inaccettabile.

La potenza delle macchine viene ulteriormente aumentata nel tentativo di eliminare l'influenza delle fluttuazioni del carico e delle forze di attrito. Vengono utilizzate anche trasmissioni meccaniche, che riducono la frequenza di rotazione degli alberi della macchina e, di conseguenza, l'entità dell'errore angolare ridotto all'albero della macchina Prima di iniziare il funzionamento dell'albero elettrico, le macchine asincrone A1 e A2 sono collegate a un'alimentazione monofase. In questo caso il rotore della macchina A2 assume la sua posizione iniziale, che corrisponde alla posizione del rotore della macchina A1.

Sistemi di rotazione sincrona razionalmente utilizzati per macchine per il taglio di metalli pesanti, poiché la produzione di viti a passo lungo è associata a notevoli difficoltà.Inoltre, all'aumentare della lunghezza delle viti o degli alberi, a causa della loro torsione, diminuisce la precisione del coordinamento della disposizione reciproca delle parti della macchina. In un sistema ad albero elettrico, la distanza tra gli alberi non può influire sulla precisione dell'operazione.

Quando si utilizza un albero elettrico, vengono eliminati i collegamenti meccanici delle pinze al mandrino e lo schema cinematico è notevolmente semplificato. Uno svantaggio significativo dei sistemi di alberi elettrici nelle macchine per il taglio di metalli pesanti è la possibilità di danneggiare una parte costosa durante un'interruzione di corrente, poiché si verifica immediatamente un disallineamento. In alcuni casi, in un tale incidente, il danno al pezzo può essere prevenuto mediante una rapida retrazione automatica dell'utensile.

Uno schema con due motori asincroni identici con rotori di fase è di interesse per l'ingegneria meccanica (Fig. 4). Poiché il circuito di entrambi i rotori è chiuso al reostato R, quando i motori sono collegati alla rete CA, entrambi i rotori iniziano a ruotare.

Riso. 4. Schema di comunicazione sincrona con un reostato rotativo

Oltre alle correnti che scorrono negli avvolgimenti del rotore e del reostato, una corrente di equalizzazione scorre nel circuito del rotore di entrambe le macchine. La presenza di questa corrente fa apparire una coppia di sincronizzazione, a seguito della quale le macchine ruotano in modo sincrono. Questo sistema può essere utilizzato per alzare e abbassare i bracci trasversali di grandi piallatrici, fresatrici e caroselli.

Grazie al sistema ad albero elettrico si risolve il problema della movimentazione coordinata di trasportatori facenti parte di un complesso produttivo.L'applicazione più pratica in questo caso è ottenuta dalla variante di rotazione sincrona dei motori con un comune convertitore di frequenza.

Oltre ai sistemi di alberi elettrici per la costruzione di macchine considerati, sono stati sviluppati e utilizzati altri sistemi di macchine in corrente alternata, inclusi sistemi monofase e sistemi con motori sincroni di costruzione speciale.