電気シャフトと金属切断機の電気駆動におけるその応用

この記事では、装置、動作原理、金属切断機および設備における同期回転用の電気システム (電気シャフト) の使用例について説明します。

互いに機械的に接続されていない 2 つのシャフトが、互いに回転せずに同じ速度で回転すると仮定します。それぞれシャフト A と II を回転させるモーター D1 と D2 との同期および同相回転を確実にするには (図 1)、補助非同期機械 A1 と A2 を相ローターに接続します。これらの機械の回転子巻線は相互に接続されています。

2 つの機械の回転速度とローターの位置が同じ場合、機械 A1 と A2 のローターの巻線に誘起される起電力は等しく、互いに向かう方向になります (図 2、a)。ローター回路には電流が流れません。

補機の界磁の回転方向とロータの回転方向は一致しているものとする。マシン A2 の回転が遅くなると、そのローターは A1 のローターよりも遅れ、結果として e になります。等c. 回転子巻線に誘起される Ep2 は位相が進みにシフトし (図 2、b)、機械 A1 と A2 の回転子回路では e のベクトル和の作用によりシフトします。等E では均等化電流 Az が表示されます。

米。 1. 同期通信の仕組み

米。 2. 同期通信システムのベクトル図

現在のベクトル I はベクトル e よりも遅れます。等角度 φ に E を含む... 現在のベクトル Az をベクトル e に投影するなど。 v. Ep2 はこのベクトルと方向が一致します。現在のベクトルのベクトル e への投影。等pp. Ep1は彼に向けられたものです。したがって、マシン A2 はエンジン モードで動作し、マシン A1 は発電機モードで動作します。この場合、機械 A2 のシャフトは加速し、機械 A1 のシャフトは減速します。このようにして、機械はシャフトの同期回転を回復するトルクを発生させます。 I と II、およびマシン A1 と A2 のローターの空間内の以前の座標位置。これらの機械のローターは、フィールドの回転方向とその逆方向の両方に回転できます。

このシステムは、電動同期回転システムと呼ばれます。電動シャフトとも呼ばれます。同期回転システムは、たとえば、ねじ切り旋盤の送りねじを置き換えることができます。

金属切断機の送り回路は主動作の回路に比べて消費電力が低いことが多いため、より簡単な同期回転方式で主動作と送りを同期させることができます（図3）。この場合、機械 A1 と A2 の回転子の位置が常に不一致であることは避けられません。これがないと、機械 A2 の回転子回路には電流が流れず、機械 A2 の抵抗力のモーメントに打ち勝つことができなくなります。供給回路。 A2 機械はステータとローターから電力を受け取るため、この電気シャフト システムはモーターへの 6 線接続を必要とし、多くの場合、通常は点線の図で示される可動機械ブロックに取り付けられます。

米。 3. 重ねじ旋盤の同期通信システム

90°を超えない角度偏差内では、電気的同期モーメントが増加します。大きな同期トルクを確保するには、同期通信機は考えられるすべての回転角周波数で大きな滑り (0.3 ～ 0.5 以上) で動作する必要があります。したがって、これらの機械は、許容できない加熱を避けるために十分な大きさでなければなりません。

負荷変動や摩擦力の影響を排除するために、機械のパワーはさらに向上します。機械式トランスミッションも使用されており、これにより機械シャフトの回転周波数が減少し、それに応じて機械シャフトの角度誤差の大きさが減少します。電気シャフトの動作を開始する前に、非同期機械 A1 と A2 は、電気シャフトに接続されています。単相電源。この場合、マシン A2 のローターは、マシン A1 のローターの位置に対応する初期位置をとります。

長いリードスクリューの製造には大きな困難が伴うため、同期回転システムは重金属切断機に合理的に使用されています。さらに、ねじやシャフトの長さが長くなると、ねじれにより機械部品の相互配置の調整精度が低下します。電動シャフトシステムでは、シャフト間の距離が動作の精度に影響を与えることはありません。

電動シャフトを使用すると、キャリパーとスピンドルの機械的接続が不要になり、運動図が大幅に簡素化されます。重金属切断機の電動シャフト システムの重大な欠点は、停電時に位置ずれがすぐに発生するため、高価な部品が損傷する可能性があることです。このような事故が発生した場合、ツールが自動的に素早く後退することで、ワークの損傷を防ぐことができる場合があります。

フェーズローターを備えた 2 つの同一の非同期モーターを使用するスキームは、機械工学にとって興味深いものです (図 4)。両方のローターの回路は加減抵抗器 R に対して閉じられているため、モーターが AC 電源に接続されると、両方のローターが回転し始めます。

米。 4. 回転加減抵抗器との同期通信方式

ローターと加減抵抗器の巻線に流れる電流に加えて、両方の機械のローター回路には均等化電流が流れます。この電流の存在により同期トルクが発生し、その結果、機械が同期して回転します。このシステムは、大型のかんな、ルーター、カルーセルのクロスアームを上げ下げするために使用できます。

電動シャフト システムのおかげで、生産複合体の一部であるコンベヤの協調動作の問題が解決されます。この場合の最も実用的なアプリケーションは、一般的な周波数コンバータを使用したモーターの同期回転の変形から得られます。

検討されている機械製造用の電動シャフト システムに加えて、単相システムや特別な構造の同期モーターを備えたシステムなど、他の AC 機械システムも開発および使用されています。