Экономия электрической энергии в машиностроении

 

Снижение потерь и экономия электрической энергии усовершенствованием технологического процесса.Экономия электрической энергии в машиностроении. Наибольшее количество электрической энергии расходуется на электроприводы различных механизмов, включая различные типы металлорежущих станков.

Отношение энергии W_PЕЗ, затраченной на процесс резания, к энергии W, потребляемой электродвигателем за время цикла, называют КПД цикла:

_ц= W_PЕЗ /W. Эта величина характеризует конструктивное совершенство станка и электродвигателя, а также рациональность выбора технологического процесса в отношении расхода электроэнергии и использования установленной мощности.

Многие станки, работающие с продолжительными периодами холостого хода, имеют низкий КПД цикла (10—15%). Вследствие такой недогрузки станков понижаются КПД и cosдвигателей. Это приводит к увеличению потребляемого тока и потерь в сети электроснабжения и возрастанию стоимости электроэнергии.

Уменьшить расход электроэнергии и повысить среднее значение cosможно путем выбора метода обработки и характера технологического процесса. Например, по сравнению с токарной обработкой при строгании на единицу массы снятого металла расходуется энергии больше в 1,5 раза, при сверлении— в 2 раза, при фрезеровании — в 3—3,5 раза, а при шлифовании — в 20—30 раз.

Расход энергии на единицу массы снятого металла зависит также от подачи: чем она больше, тем меньше удельный расход энергии. При совмещении операций удельный расход энергии уменьшается, так как при этом повышается загрузка двигателя.

Загрузка значительно увеличивается при скоростном резании, а также при таком процессе обработки детали, при котором КПД станка, КПД и cosэлектродвигателя повышены. Эффективное средство увеличения КПД и cos— автоматизация подвода и отвода инструмента, зажима детали, измерения ее и других операций, что достигается в станках с программным управлением.

Коэффициент загрузки приводов станков можно увеличить путем замены недогруженного электродвигателя электродвигателем меньшей мощности. Однако при этом следует учитывать, что чем ниже номинальная мощность электродвигателя, тем меньше номинальное значение его КПД и cos. Замена электродвигателя особенно эффективна в том случае, когда фактическая нагрузка меньше половины номинальной мощности электродвигателя. Так, если обмотки статора электродвигателя при указанной загрузке включены треугольником, то для повышения его энергетических показателей их переключают на звезду. При этом фазовое напряжение обмотки статора понижается в раз, вследствие чего уменьшаются ток х.х. и потери в стали. Следует отметить, что электродвигатели

 

при напряжении 380 и 660 В выпускают с соединением статорных обмоток звездой и такое переключение осуществить нельзя.

Одним из способов повышения энергетических показателей электродвигателя является также секционирование его обмоток, для чего статорная обмотка асинхронного двигателя должна иметь большое число выводов. Тогда при различных нагрузках эти секции обмотки можно включать по различным схемам (рис. 12.1). При включении по этим схемам по мере увеличения нагрузки напряжение, подаваемое в каждую секцию, должно возрастать. Поэтому применение секционированных двигателей повышает КПД и

 

Рис. 12.1. Схемы секционирования обмоток двигателя

 

cosэлектродвигателя при малых его нагрузках. Однако в этом случае усложняется конструкция обмотки двигателя и переключающей аппаратуры, а также уменьшается пусковой момент, двигателя. Кроме того, необходимо постоянное наблюдение за соответствием между нагрузкой станка и схемой, на которую включены обмотки двигателя. Но несмотря на эти недостатки, секционированные двигатели широко применяют в электроприводе станков.

У многих станков для экономии электроэнергии применяют ограничители х.х., которые автоматически отключают двигатель при паузах больше определенной длительности.

С целью снижения потерь и экономии энергии в приводах некоторых станков применяют два электродвигателя разной мощности. При малых нагрузках станка включается двигатель малой мощности, а при больших нагрузках — большой мощности. При значительных нагрузках включают оба двигателя, которые вследствие достаточной их нагрузки будут работать с высокими КПД и cos. В этом случае обычно применяют автоматическое включение и отключение, электродвигателей в зависимости от нагрузки.

Решающее значение в совершенствовании технологического процесса, снижении потерь и экономии электроэнергии в машиностроении приобретает внедрение автоматических поточных и роторных линий, программного управления, счетно-решающих устройств, новых единых серий электродвигателей с повышенной изоляцией обмоток, а также разработанных новых систем регулирования электроприводов и станков.