Energetické charakteristiky pohonu a spôsoby ich zvyšovania

Prevádzkové podmienky elektromotorov sú hodnotené aktivačnými a zaťažovacími prevádzkovými faktormi. Prevodový pomer stroja

kde ∑tр je celkový pracovný čas zmeny; T je čas zmeny; ∑t0 — celkový pomocný čas a čas pracovných prestávok.

Väčšina moderných strojov sa zastaví odpojením elektromotora od siete. Za týchto podmienok sú spínacie faktory stroja a elektromotora rovnaké. Pre stroje s trecia spojka v hlavnom hnacom obvode sa elektromotor zvyčajne neustále otáča. Vypína sa len počas veľkých prestávok v práci.

Ak predpokladáme, že za rôznych prevádzkových podmienok univerzálneho stroja môže ∑tр nadobúdať ľubovoľné hodnoty (od 0 do T) a že všetky hodnoty ∑tр v rámci špecifikovaných limitov sú rovnako pravdepodobné, potom

Stupeň vyťaženia strojov je charakterizovaný koeficientom zaťaženia

kde Psr je priemerný výkon hriadeľa elektromotora; Пн — menovitý výkon elektromotora.

Ak sú všetky zaťaženia univerzálnych obrábacích strojov pracujúcich v rôznych podmienkach rovnako pravdepodobné, priemerný výkon

Napríklad pri spoločnom pomere Px.x = 0,2Pn máme γav = 0,6.

Súčin prevádzkového faktora a faktora zaťaženia sa nazýva faktor využitia elektromotora:

kde arab je mechanická energia skutočne dodávaná elektromotorom stroju; An je energia, ktorá by bola daná pri nepretržitej prevádzke elektromotora pri menovitom výkone.

Pri vyššie uvedených priemerných hodnotách faktorov zahrnutia a zaťaženia dostaneme bsr = 0,3.

Pomer energie použitej na spracovanie dielov k energii, ktorú by stroj mohol využiť v prípade nepretržitej prevádzky pri menovitom zaťažení, sa nazýva miera využitia stroja:

Skutočné priemerné hodnoty spínacích a zaťažovacích faktorov elektromotorov poháňajúcich obrábacie stroje sú nižšie, ako sú uvedené. To ukazuje na prevahu práce s nízkou záťažou a výrazným pomocným časom.

Hodnoty pracovných faktorov blízke skutočným sa dajú získať analýzou zaťaženia napájacej siete priemyselných podnikov. Zaťaženie elektrickej siete napájajúcej konkrétnu dielňu je zvolené podstatne menšie ako súčet menovitých výkonov elektromotorov pracujúcich v tejto dielni.

Aby sa predišlo nadmernej spotrebe medi, pri určovaní prierezu vodičov dodávajúcich elektrickú energiu do dielne sa berie do úvahy súčasné zaťaženie spotrebiteľov, ako aj ich nedostatočné zaťaženie. Analýza zaťaženia napájacej siete tovární umožňuje zistiť, že priemerná hodnota spínacieho faktora je ~ 0,3 a faktor zaťaženia je ~ 0,37. Priemerná miera využitia stroja je ~ 12%. Všetko uvedené naznačuje dostupnosť veľkých zdrojov v oblasti využívania parku obrábacích strojov.

Pomer energie Ares vynaloženej na proces rezania k energii A spotrebovanej elektromotorom počas cyklu sa nazýva cyklická účinnosť systému:

Charakterizuje nielen konštrukčnú dokonalosť obrábacieho stroja a elektromotora, ale aj racionalitu zvoleného technologického postupu z hľadiska spotreby energie a využitia inštalovaného výkonu. Hodnoty účinnosti viactaktných strojov pracujúcich s dlhými periódami voľnobehu a výrazným nedostatkovým zaťažením sú malé (5-10%).

Nedostatočné zaťaženie elektromotorov vedie k nedostatočnej návratnosti prostriedkov investovaných do elektromotorov, elektrickej siete a závodných rozvodní. V dôsledku nedostatočného zaťaženia elektromotorov klesá ich účinnosť a cosφ. Zníženie účinnosti vedie k strate energie. Zníženie cosφ pri spotrebe konštantného činného výkonu vedie k zvýšeniu sily prúdu. So zvyšujúcou sa silou prúdu rastú sieťové straty a inštalovaný výkon transformátorov a generátorov nie je plne využitý.

Ak má závod veľa elektromotorov pracujúcich pri čiastočnom zaťažení, účet za elektrinu sa zvyšuje, pretože za každý kilovoltampér kapacity transformátora inštalovaného v závode sa účtuje určitý poplatok, ktorý nezávisí od skutočnej spotreby energie. Okrem toho sa pri nízkych hodnotách cosφ zvyšujú náklady na jednotku spotrebovanej energie.

Využitie zariadení a organizáciu výroby možno posúdiť aj prevádzkovými koeficientmi zapínania a nabíjania elektromotorov. Znalosť koeficientov charakterizujúcich prevádzku stroja pomáha identifikovať nevyužité zdroje strojového parku a organizáciu racionálnej prevádzky kovoobrábacích strojov.

Na riadenie chodu kovoobrábacích strojov boli vyvinuté špeciálne zariadenia, z ktorých niektoré sú pripevnené k obrábacím strojom, iné slúžia na centralizované riadenie dielní a výroby vôbec.

S každou zmenou procesu spracovania s cieľom zvýšiť produktivitu sa spravidla zvyšujú energetické ukazovatele stroja a elektrického pohonu. Ide o zvýšenie rezných rýchlostí, zvýšenie posuvov, kombináciu prechodov spracovania, skrátenie pomocného času atď. Účinným prostriedkom na zvýšenie energetických charakteristík elektrického pohonu hlavného pohybu strojov je automatizácia približovania a sťahovania nástroj, upnutie obrobku, merania atď.

Možnosti takejto racionalizácie technologických procesov sú však často obmedzené.Pri opracovaní dielca na stroji je potrebné zabezpečiť potrebnú presnosť, čistotu spracovania a vysokú produktivitu práce, ktorá určuje typ opracovacích a rezacích režimov a núti hrubovacie a dokončovacie operácie od jednej inštalácie na diel.

V strojoch s trecou spojkou v hlavnom hnacom reťazci sa často používajú takzvané voľnobežné brzdy. Obmedzovač voľnobežných otáčok je spínač, ktorý vypne elektromotor, keď je spojka vypnutá. Toto vypnutie elektromotora má za následok úsporu činnej a jalovej energie. To však zvyšuje počet štartov elektromotora, čo je spojené s určitou dodatočnou spotrebou energie.

Navyše v dôsledku zhoršenia chladenia motora počas prestávok môže v niektorých prípadoch dôjsť k jeho prehriatiu. Nakoniec, pri použití obmedzovača voľnobežných otáčok sa v dôsledku zvýšeného počtu štartov elektromotora zvyšuje opotrebovanie zariadenia. Tieto okolnosti môžu byť zohľadnené špeciálnymi výpočtami. Uspokojivé výsledky sa dosahujú automatickým vypínaním elektromotora s prestávkami dlhšími ako je určitá nastavená doba trvania.

Existuje mnoho špeciálnych technických prostriedkov na zvýšenie cosφ elektrických pohonov. Patrí medzi ne použitie statických kondenzátorov zapojených paralelne s motorom, synchronizácia asynchrónnych motorov, výmena asynchrónnych motorov za synchrónne. Opatrenia na zlepšenie energetickej účinnosti strojov na rezanie kovov nie sú rozšírené.

Keďže vo väčšine prípadov elektrické pohony univerzálnych kovoobrábacích strojov pracujú s dlhými prestávkami, zložitá a nákladná inštalácia sa dostatočne nevyužije, a preto sa vynaložené prostriedky budú príliš dlho zotavovať. Najčastejšie kompenzácia jalového výkonu v obchode so zmiešaným tovarom alebo zmiešaným tovarom. Na tieto účely sa používajú statické kondenzátorové banky.