Energetické charakteristiky pohonu a způsoby jejich zvýšení

Provozní podmínky elektromotorů jsou vyhodnocovány provozními faktory aktivace a zátěže. Převodový poměr stroje

kde ∑tр je celková pracovní doba směny; T je čas změny; ∑t0 — celková pomocná doba a doba přestávek v práci.

Většina moderních strojů se zastaví odpojením elektromotoru od sítě. Za těchto podmínek jsou spínací faktory stroje a elektromotoru stejné. Pro stroje s třecí spojka v hlavním hnacím obvodu se elektromotor obvykle otáčí nepřetržitě. Vypíná se pouze během dlouhých přestávek v práci.

Pokud předpokládáme, že za různých provozních podmínek univerzálního stroje může ∑tр nabývat libovolných hodnot (od 0 do T) a že všechny hodnoty ∑tр ve stanovených mezích jsou stejně pravděpodobné, pak

Stupeň vytížení strojů je charakterizován faktorem vytížení

kde Psr je průměrný výkon hřídele elektromotoru; Пн — jmenovitý výkon elektromotoru.

Pokud jsou všechna zatížení univerzálních obráběcích strojů pracujících za různých podmínek stejně pravděpodobná, průměrný výkon

Například při společném poměru Px.x = 0,2Pn máme γav = 0,6.

Součin činitele zatížení a činitele zatížení se nazývá činitel využití elektromotoru:

kde arab je mechanická energie skutečně dodávaná elektromotorem do stroje; An je energie, která by byla vydána při nepřetržitém provozu elektromotoru při jmenovitém výkonu.

Při výše uvedených průměrných hodnotách faktorů zahrnutí a zatížení dostaneme bsr = 0,3.

Poměr energie použité na zpracování dílů k energii, kterou by stroj mohl využít v případě nepřetržitého provozu při jmenovité zátěži, se nazývá míra využití stroje:

Skutečné průměrné hodnoty spínacích a zátěžových faktorů elektromotorů pohánějících obráběcí stroje jsou menší než uvedené hodnoty. To ukazuje na převahu práce s nízkou zátěží a významnou pomocnou dobou.

Hodnoty pracovních faktorů blízké skutečným lze získat analýzou zatížení napájecí sítě průmyslových podniků. Zatížení elektrické sítě napájející konkrétní dílnu je voleno podstatně menší než součet jmenovitých výkonů elektromotorů provozovaných v této dílně.

Aby se předešlo nadměrné spotřebě mědi, je při určování průřezu vodičů dodávajících elektřinu do dílny zohledněno současné zatížení spotřebitelů a také jejich nedostatečné zatížení. Analýza zatížení napájecí sítě továren nám umožňuje zjistit, že průměrná hodnota spínacího faktoru je ~ 0,3 a faktor zatížení je ~ 0,37. Průměrná míra využití stroje je ~ 12 %. Vše výše uvedené svědčí o dostupnosti velkých zdrojů v oblasti využití obráběcího parku.

Poměr energie Ares vynaložené na proces řezání k energii A spotřebované elektromotorem během cyklu se nazývá cyklická účinnost systému:

Charakterizuje nejen konstrukční dokonalost obráběcího stroje a elektromotoru, ale také racionalitu zvoleného technologického postupu z hlediska spotřeby energie a využití instalovaného výkonu. Hodnoty účinnosti vícetaktních strojů pracujících s dlouhou dobou chodu naprázdno a výrazným nedostatečným zatížením jsou malé (5-10%).

Nedostatečné zatížení elektromotorů vede k nedostatečné návratnosti prostředků investovaných do elektromotorů, elektrické sítě a rozvoden elektrárny. Vlivem nedostatečného zatížení elektromotorů klesá jejich účinnost a cosφ. Snížení účinnosti vede ke ztrátě energie. Pokles cosφ při spotřebě konstantního činného výkonu vede ke zvýšení proudové síly. S rostoucí silou proudu rostou síťové ztráty a instalovaný výkon transformátorů a generátorů není plně využit.

Pokud má elektrárna mnoho elektromotorů pracujících při částečném zatížení, zvyšuje se účet za elektřinu, protože za každý kilovoltampér kapacity transformátoru instalovaného v elektrárně se účtuje určitý poplatek, který nezávisí na skutečné spotřebě energie. Navíc při nízkých hodnotách cosφ rostou náklady na jednotku spotřebované energie.

Využití zařízení a organizaci výroby lze hodnotit i podle provozních koeficientů zapínání a nabíjení elektromotorů. Znalost koeficientů charakterizujících provoz stroje pomáhá identifikovat nevyužité zdroje strojního parku a organizaci racionálního provozu kovoobráběcích strojů.

Pro řízení chodu obráběcích strojů byla vyvinuta speciální zařízení, z nichž některá jsou připevněna k obráběcím strojům, jiná slouží k centralizovanému řízení dílen a výroby obecně.

S každou změnou procesu zpracování za účelem zvýšení produktivity se zpravidla zvyšují energetické ukazatele stroje a elektrického pohonu. Jedná se o zvýšení řezných rychlostí, zvýšení posuvů, kombinaci přechodů zpracování, snížení pomocného času atd. Efektivním prostředkem pro zvýšení energetických charakteristik elektrického pohonu hlavního pohybu strojů je automatizace najíždění a odsunu stroje. nástroj, upnutí obrobku, měření atd.

Možnosti takové racionalizace technologických procesů jsou však často omezené.Při obrábění dílce na stroji musí být zajištěna potřebná přesnost, čistota zpracování a vysoká produktivita práce, která určuje typ opracovacích a řezných režimů a nutí hrubovací a dokončovací operace od jedné instalace na díl.

U strojů s třecí spojkou v hlavním hnacím řetězu se často používají tzv. volnoběžné brzdy. Omezovač volnoběžných otáček je spínač, který vypne elektromotor při vyřazení spojky. Toto vypnutí elektromotoru má za následek úsporu činné a jalové energie. To však zvyšuje počet startů elektromotoru, což je spojeno s určitou další spotřebou energie.

Navíc v důsledku zhoršení chlazení motoru během přestávek může v některých případech dojít k jeho přehřátí. Konečně, při použití omezovače volnoběžných otáček se v důsledku zvýšení počtu startů elektromotoru zvyšuje opotřebení zařízení. Tyto okolnosti mohou být zohledněny speciálními výpočty. Uspokojivých výsledků se dosáhne automatickým vypínáním elektromotoru s přestávkami delšími než je určitá nastavená doba trvání.

Existuje mnoho speciálních technických prostředků pro zvýšení cosφ elektrických pohonů. Patří mezi ně použití statických kondenzátorů zapojených paralelně s motorem, synchronizace asynchronních motorů, výměna asynchronních motorů za synchronní. Opatření ke zlepšení energetické náročnosti strojů na řezání kovů nejsou rozšířená.

Vzhledem k tomu, že elektrické pohony univerzálních kovoobráběcích strojů pracují ve většině případů s dlouhými přestávkami, nebude složitá a nákladná instalace dostatečně využita, a proto se finanční prostředky na ni vynaložené budou příliš dlouho zotavovat. Nejčastěji kompenzace jalového výkonu v obchodě se smíšeným zbožím nebo v běžném měřítku. Pro tyto účely se používají statické kondenzátorové banky.