Trục điện và ứng dụng của nó trong truyền động điện của máy cắt kim loại

Bài viết thảo luận về thiết bị, nguyên lý hoạt động và các ví dụ về việc sử dụng hệ thống điện để quay đồng bộ (trục điện) trong máy cắt kim loại và lắp đặt.

Giả sử rằng hai trục không được kết nối cơ học với nhau sẽ quay với cùng tốc độ mà không quay tương đối với nhau. Để đảm bảo quay đồng bộ và cùng pha như vậy với động cơ D1 và D2, lần lượt quay trục A và II (Hình 1), hãy kết nối các máy không đồng bộ phụ trợ A1 và A2 với rôto pha. Các cuộn dây rôto của các máy này được kết nối với nhau.

Nếu tốc độ quay của hai máy và vị trí của rôto của chúng giống nhau, thì suất điện động sinh ra trong cuộn dây của rôto của máy A1 và A2 bằng nhau và hướng vào nhau (Hình 2, a) và dòng điện không chạy trong mạch roto.

Giả sử rằng hướng quay của từ trường của các máy phụ trợ trùng với hướng quay của rôto của chúng.Khi vòng quay của máy A2 chậm lại, rôto của nó sẽ tụt lại so với máy A1, dẫn đến e. vân vân. c. Ep2 cảm ứng trong cuộn dây rôto sẽ lệch pha về phía trước (Hình 2, b) và trong mạch rôto của máy A1 và A2 dưới tác động của tổng véc tơ e. vân vân. với E, xuất hiện dòng điện cân bằng Az.

Cơm. 1. Đề án truyền thông đồng bộ

Cơm. 2. Sơ đồ véc tơ hệ thống thông tin liên lạc đồng bộ

Vectơ hiện tại tôi sẽ tụt hậu so với vectơ e. vân vân. với E theo góc φ... Phép chiếu vectơ dòng điện Az lên vectơ e, v.v. v.Ep2 trùng với vectơ này về hướng. Hình chiếu của vectơ dòng điện lên vectơ e. vân vân. pp. Ep1 là nhằm vào anh ta. Theo đó máy A2 sẽ hoạt động ở chế độ động cơ và máy A1 ở chế độ máy phát. Trong trường hợp này, trục của máy A2 sẽ được tăng tốc và trục của máy A1 sẽ bị giảm tốc. Bằng cách này, các máy sẽ phát triển các mô-men xoắn giúp khôi phục chuyển động quay đồng bộ của các trục. I và II và vị trí tọa độ trước đó trong không gian của rôto máy A1 và A2. Các rôto của các máy này có thể quay cả theo hướng quay của trường và theo hướng ngược lại.

Hệ thống này được gọi là hệ thống quay đồng bộ điện… Nó còn được gọi là trục điện… Hệ thống quay đồng bộ có thể thay thế, ví dụ, vít me trong máy tiện cắt vít.

Do các mạch cấp liệu của máy cắt kim loại, so với các mạch của chuyển động chính, thường tiêu thụ điện năng thấp, nên có thể sử dụng sơ đồ quay đồng bộ đơn giản hơn để đồng bộ hóa chuyển động chính với nguồn cấp dữ liệu (Hình 3).Trong trường hợp này, không thể tránh khỏi sự không ăn khớp liên tục giữa vị trí của các rôto của máy A1 và A2, nếu không có nó thì sẽ không có dòng điện trong mạch rôto của máy A2 và nó sẽ không thể vượt qua mômen của lực điện trở của mạch cung cấp. Vì máy A2 nhận điện từ stato và rôto nên hệ thống trục điện này yêu cầu kết nối sáu dây với động cơ, được lắp đặt trong nhiều trường hợp trên một khối máy đang chuyển động, thường được hiển thị trong hình vẽ đường chấm chấm.

Cơm. 3. Hệ thống liên lạc đồng bộ của máy tiện trục vít hạng nặng

Trong độ lệch góc không vượt quá 90 °, mômen đồng bộ điện tăng lên. Để đảm bảo mô-men xoắn đồng bộ đáng kể, các máy liên lạc đồng bộ ở tất cả các tần số góc quay có thể phải hoạt động với độ trượt lớn (không nhỏ hơn 0,3 - 0,5). Do đó, các máy này phải đủ lớn để tránh tình trạng nóng lên không thể chấp nhận được.

Sức mạnh của máy móc được tăng thêm nhằm cố gắng loại bỏ ảnh hưởng của dao động tải trọng và lực ma sát. Các hộp số cơ học cũng được sử dụng, làm giảm tần số quay của trục máy và theo đó, độ lớn của sai số góc đối với trục máy giảm... Trước khi bắt đầu vận hành trục điện, các máy không đồng bộ A1 và A2 được kết nối với nguồn điện một pha. Trong trường hợp này, rôto của máy A2 ở vị trí ban đầu, tương ứng với vị trí của rôto của máy A1.

Các hệ thống quay đồng bộ được sử dụng hợp lý cho các máy cắt kim loại nặng, vì việc sản xuất vít me dài có liên quan đến những khó khăn đáng kể.Ngoài ra, khi chiều dài của vít hoặc trục tăng lên, do chúng bị xoắn, độ chính xác của sự phối hợp sắp xếp lẫn nhau của các bộ phận máy giảm xuống. Trong hệ thống trục điện, khoảng cách giữa các trục không thể ảnh hưởng đến độ chính xác của hoạt động.

Khi sử dụng trục điện, các kết nối cơ học của thước cặp với trục chính bị loại bỏ và sơ đồ động học được đơn giản hóa rất nhiều. Một nhược điểm đáng kể của hệ thống trục điện trong máy cắt kim loại nặng là khả năng làm hỏng một bộ phận đắt tiền khi mất điện, do sự sai lệch xảy ra ngay lập tức. Trong một số trường hợp, trong một tai nạn như vậy, có thể ngăn ngừa hư hỏng phôi gia công bằng cách tự động rút dao nhanh chóng.

Sơ đồ với hai động cơ không đồng bộ giống hệt nhau có rôto pha được quan tâm trong kỹ thuật cơ khí (Hình 4). Vì mạch của cả hai rôto được đóng vào biến trở R, nên khi các động cơ được kết nối với nguồn điện xoay chiều, cả hai rôto bắt đầu quay.

Cơm. 4. Sơ đồ giao tiếp đồng bộ với biến trở quay

Ngoài các dòng điện chạy trong cuộn dây rôto và biến trở, một dòng điện cân bằng chạy trong mạch rôto của cả hai máy. Sự hiện diện của dòng điện này làm xuất hiện mô-men xoắn đồng bộ hóa, do đó các máy quay đồng bộ. Hệ thống này có thể được sử dụng để nâng và hạ các thanh ngang của máy bào, máy định tuyến và băng chuyền lớn.

Nhờ hệ thống trục điện, vấn đề chuyển động phối hợp của các băng tải là một phần của tổ hợp sản xuất đã được giải quyết.Ứng dụng thực tế nhất trong trường hợp này thu được từ biến thể quay đồng bộ của động cơ với bộ biến tần chung.

Ngoài các hệ thống trục điện để chế tạo máy được xem xét, các hệ thống máy điện xoay chiều khác đã được phát triển và sử dụng, bao gồm các hệ thống một pha và hệ thống có động cơ đồng bộ có cấu tạo đặc biệt.