Energetske karakteristike pogona i načini njihovog povećanja

Radni uvjeti elektromotora ocjenjuju se radnim faktorima aktivacije i opterećenja. Prijenosni omjer stroja

gdje je ∑tr ukupno radno vrijeme smjene; T je vrijeme promjene; ∑t0 — ukupno pomoćno vrijeme i vrijeme pauze u radu.

Većina modernih strojeva zaustavlja se isključivanjem elektromotora iz mreže. Pod tim uvjetima faktori sklopke stroja i elektromotora su isti. Za strojeve s tarna spojka u glavnom pogonskom krugu elektromotor obično rotira neprekidno. Isključuje se samo tijekom dugih pauza u radu.

Ako pretpostavimo da pod različitim uvjetima rada univerzalnog stroja ∑tr može poprimiti bilo koje vrijednosti (od 0 do T) i da su sve vrijednosti ∑tr unutar navedenih granica jednako vjerojatne, tada

Stupanj iskorištenja strojeva karakterizira faktor opterećenja

gdje je Psr prosječna snaga osovine elektromotora; Pn — nazivna snaga elektromotora.

Ako su sva opterećenja univerzalnih alatnih strojeva koji rade pod različitim uvjetima jednako vjerojatna, prosječna snaga

Na primjer, uz uobičajeni omjer Px.x = 0,2Pn imamo γav = 0,6.

Umnožak faktora rada i faktora opterećenja naziva se faktor iskorištenja elektromotora:

gdje je arab mehanička energija koju elektromotor stvarno daje stroju; An je energija koja bi se predala pri neprekidnom radu elektromotora nazivne snage.

S iznad prosječnim vrijednostima faktora uključivanja i opterećenja dobivamo bsr = 0,3.

Omjer energije utrošene za obradu dijelova i energije koju bi stroj mogao koristiti u slučaju kontinuiranog rada pri nazivnom opterećenju naziva se stupanj iskorištenja stroja:

Stvarne prosječne vrijednosti sklopnih faktora i faktora opterećenja elektromotora koji pokreću strojeve za rezanje metala manje su od navedenih. To pokazuje dominaciju rada s malim opterećenjem i značajnim pomoćnim vremenom.

Vrijednosti faktora rada bliske stvarnim mogu se dobiti analizom opterećenja mreže napajanja industrijskih poduzeća. Opterećenje električne mreže koja opskrbljuje određenu radionicu odabire se znatno manje od zbroja nazivnih snaga elektromotora koji rade u toj radionici.

Kako bi se izbjegla prekomjerna potrošnja bakra, pri određivanju presjeka žica koje opskrbljuju radionicu električnom energijom, uzima se u obzir istovremeno opterećenje potrošača, kao i njihovo podopterećenje. Analiza opterećenja mreže napajanja tvornica omogućuje nam da utvrdimo da je prosječna vrijednost faktora sklopke ~ 0,3, a faktor opterećenja ~ 0,37. Prosječna stopa iskorištenja stroja je ~ 12%. Sve navedeno ukazuje na raspoloživost velikih resursa u području korištenja parka alatnih strojeva.

Omjer energije Ares potrošene na proces rezanja i energije A koju troši električni motor tijekom ciklusa naziva se ciklička učinkovitost sustava:

Ono karakterizira ne samo konstrukcijsku savršenost alatnog stroja i elektromotora, već i racionalnost odabranog tehnološkog procesa u pogledu utroška energije i korištenja instalirane snage. Vrijednosti učinkovitosti strojeva s više ciklusa koji rade s dugim razdobljima praznog hoda i značajnim podopterećenjem su male (5-10%).

Podopterećenje elektromotora dovodi do nedovoljnog povrata sredstava uloženih u elektromotore, elektromrežu i trafostanice. Zbog podopterećenja elektromotora smanjuje se njihova učinkovitost i cosφ. Smanjenje učinkovitosti dovodi do gubitka energije. Smanjenje cosφ pri trošenju stalne aktivne snage dovodi do povećanja jakosti struje. Povećanjem jakosti struje povećavaju se gubici u mreži, a instalirana snaga transformatora i generatora nije u potpunosti iskorištena.

Ako postrojenje ima mnogo elektromotora koji rade pod djelomičnim opterećenjem, račun za električnu energiju se povećava jer se za svaki kilovolt-amper snage transformatora ugrađenog u postrojenje naplaćuje određena naknada, koja ne ovisi o stvarnoj potrošnji energije. Osim toga, pri niskim vrijednostima cosφ povećava se trošak po jedinici potrošene energije.

Korištenje opreme i organizaciju proizvodnje može se ocijeniti i pogonskim koeficijentima uključivanja i punjenja elektromotora. Poznavanje koeficijenata koji karakteriziraju rad stroja pomaže u prepoznavanju neiskorištenih resursa strojnog parka i organizaciji racionalnog rada strojeva za rezanje metala.

Za kontrolu rada strojeva za rezanje metala razvijeni su posebni uređaji, od kojih su neki pričvršćeni na strojeve za rezanje metala, drugi se koriste za centralizirano upravljanje radionicama i proizvodnjom općenito.

Sa svakom promjenom procesa obrade u cilju povećanja produktivnosti, energetski pokazatelji stroja i električnog pogona, u pravilu, rastu. To se odnosi na povećanje brzina rezanja, povećanje posmaka, kombinaciju prijelaza obrade, smanjenje pomoćnog vremena itd. Učinkovito sredstvo za povećanje energetskih karakteristika električnog pogona glavnog kretanja strojeva je automatizacija pristupa i povlačenja alat, stezanje obratka, mjerenja itd.

Međutim, mogućnosti takve racionalizacije tehnoloških procesa često su ograničene.Prilikom obrade dijela na stroju mora se osigurati potrebna točnost, čistoća obrade i visoka produktivnost rada, što određuje vrstu obrade i režime rezanja i prisiljava operacije grube i završne obrade iz jedne instalacije po dijelu.

U strojevima s tarnom spojkom u glavnom pogonskom lancu često se koriste takozvane kočnice u praznom hodu. Ograničivač brzine u praznom hodu je prekidač koji isključuje električni motor kada je spojka isključena. Ovim isključivanjem elektromotora dolazi do uštede aktivne i jalove energije. Međutim, time se povećava broj pokretanja elektromotora, što je povezano s dodatnom potrošnjom energije.

Osim toga, zbog pogoršanja hlađenja motora tijekom pauza, u nekim se slučajevima može pregrijati. Konačno, pri korištenju limitatora brzine u praznom hodu, zbog povećanja broja pokretanja elektromotora, povećava se trošenje opreme. Ove okolnosti mogu se uzeti u obzir posebnim izračunima. Zadovoljavajući rezultati postižu se automatskim isključivanjem elektromotora s pauzama duljim od određenog zadanog trajanja.

Postoje mnoga posebna tehnička sredstva za povećanje cosφ električnih pogona. To uključuje korištenje statičkih kondenzatora spojenih paralelno s motorom, sinkronizaciju asinkronih motora, zamjenu asinkronih motora sinkronima. Mjere za poboljšanje energetske učinkovitosti strojeva za rezanje metala nisu raširene.

Budući da u većini slučajeva električni pogoni strojeva za obradu metala opće namjene rade s dugim pauzama, složena i skupa instalacija neće biti dovoljno iskorištena, pa će se sredstva utrošena na nju predugo povratiti. Najčešće kompenzacija jalove snage na trgovačkoj ili općoj vagi. U te svrhe koriste se baterije statičkih kondenzatora.