Concluzie:Deci respectarea şirului progresiei geometrice al turaţiilor, la acţionarea cu motoare cu mai

multe turaţii este posibilă numai în cazul unor anumitor combinaţii între numerele întregi z si y. În realitate turaţiile motoarelor electrice asincrone nu satisfac condiţiile pentru realizarea şirului geometric de turaţii nu sunt echidistante.

Ca urmare, reţelele nu se repartizeză uniform iar turaţiile axului final se aglomerează în porţiunea mijlocie a domeniului de reglare.Acest lucru este chiar un avantaj, de

exemplu la maşinile-unelte universale la care turaţiile mijlocii sunt mai folosite. Turaţiile mijlocii fiind apropiate, rezultă pierderi relative mai mici pentru vitezele de aşchiere corespunzătoare.

CURS 9

5.1.5 Sisteme de rotaţie sincronăAsemenea sisteme se utilizează când dorim să obţinem aceeaşi turaţie, pentru diferite

mecanisme ale unei maşini-unelte, ce nu sunt legate mecanic între ele. Cuplarea lor mecanică cu ajutorul unui ax comun poate fi împiedicată fie din distanţe mari între ele sau din considerente constructive, când alegerea unui singur motor pentru acţionare nu este posibilă.

De exemplu în cazul maşinilor unelte grele, confecţionarea şuruburi conducătoare lungi este dificilă, iar poziţia reciprocă a organelor maşinilor-unelte, aflate la capete nu este precisă datorită tensionării.

-La strungurile normale grele si carusele un asemenea sistem permite eliminarea cuplării mecanice a carucioarelor cu axele principale şi simplificarea schemei cinematice.

-O importanţă deosebită o are folosirea sistemelor de rotaţie sincronă la maşinile de tăiat şi rectificat roţi dinţate. Clasificarea sistemelor de rotaţie sincronă (S.R.S):

-S.R.S cu maşini auxiliare: -cu maşini ajutătoare asincrone -cu maşini ajutătoare sincrone

-S.R.S fără maşini auxiliareÎn practică, cele mai folosite sunt sistemele cu maşini ajutătoare asincrone de care ne vom

ocupa în cele ce urmează.Deoarece legarea electrică între grupurile de maşini se comportă ca şi când motoarele de

acţionare ar fi cuplate pe acelaşi ax, sistemele de rotaţie sincronă sunt cunoscute în practică sub denumirea de arbore electric.

Arbore electric cu maşini ajutătoare asincroneTuraţiile arborilor I şi II trebuie să aibă

aceleaşi valori. Maşinile ajutătoare Ma1 şi Ma2 au înfăşurările rotorice cuplate între ele, respectând succesiunea fazelor. Ele pot fi antrenate de motoarele principal M1 respectiv M2 într-un sens sau altul faţă de sensul

42

câmpului magnetic învârtitor al statorului. Dacă se consideră că ambele maşini se rotesc cu aceeaşi turaţie în sensul câmpului, tensiunile electromotoare induse în înfăşurarile rotoarelor maşinilor Ma1

şi Ma2 sunt orientate în sens opus şi curentul din circutul lor este nul (v. fig). Cele două înfăşurări sunt reprezentate sub forma unor secţiuni Ma1 şi Ma2 ale caror axe coincid, şi tensiunea electromotoare rezultantă a circuitului rotoric este zero, iar cuplurile maşinilor ajutătoare sunt nule (curentul rotoric fiind nul).

Dacă încărcarea creşte, de exemplu pe arborele II, în raport cu încărcarea pe arborele I, rotorul maşinii ajutătoare MA2, va începe să rămână în urmă faţă de rotorul maşinii MA1, tensiunile electromotoare din rotoarele celor două maşini, luate în valoare absolută, vor fi decalate cu un

unghi (v.fig.). Tensiunea electomotoare rezultantă . Ca urmare circuitul rotoric va fi străbătut de un curent de egalizare, decalat în urmă faţă de tensiunea electromotoare rezultantă cu un unghi şi

de valoare: , Z2-

impedanţa unei înfăşurării rotorice.Proiecţia vectorului curentului rotoric

pe direcţia lui este orientată în acelaşi sens cu vectorul corespunzător acestei

tensiuni, ceea ce denotă că maşina Ma2 dezvoltă un cuplu motor şi deci turaţia arborelui II creşte. În schimb, proicţia lui I2, pe direcţia lui este în sens opus cu vectorul şi deci maşina Ma1 lucrează ca generator încărcând motorul M1. În consecinţă, maşinile auxiliare dezvoltă cupluri care tind să restabilească rotirea sincronă a arborilor I şi II şi să readucă la poziţia relativă anterioară, rotoarele Ma1 şi Ma2.

Observaţii : Deorece lanţurile cinematice de avans ale maşinilor-unelte absorb puteri mai mici în

comparaţie cu lanţurile cinematice ale mişcării principale, pentru sincronizarea mişcării principale cu mişcarea de avans poate fi folosit un sistem mai simplu, de rotaţie sincronă (v.fig.). În acest caz, este inevitabilă (reciprocă) între poziţiile rotoarelor celor două maşini ajutătoare Ma1 şi Ma2 pentru ca circuitul indus al maşini Ma2 să fie parcurs de curent şi aceasta să dezvolte un cuplu.

Cuplu de sincronizare ce apare în sistem pentru acelaşi decalaj creşte cu alunecarea. Deorece acest unghi este 25….300, pentru a putea obţine un cuplu suficient de mare trebuie ca maşinile auxiliare să lucreze cu alunecări mari. Din această cauză, pentru a evita supraîncălzirea, aceste maşini sunt de dimensiuni suficient de mari.

Pentru a aduce rotoarele maşinilor Ma1 şi Ma în aceaşi poziţie, la pornirea se cuplează mai întâi la reţea maşinile ajutătoare.

43

5.1.5.2 Arborele electric fără maşini ajutătoare În acest caz, circuitule rotorice ale celor două sau mai multor motoare ce formează arborele

electric, sunt legate pe un reostat comun. Dacă între poziţiile celor două rotoare nu există decalaj atunci curenţii rotorici sunt egali iar rezultabta lor circulă prin reostatul comun.

Dacă încărcările pe cei doi arbori sunt diferite în circuitul rotoric comun, înafara curenţilor nominali care circulă de la roroare prin reostat, ia naştere şi un curent egalizator care se închide prin circuitul rotoric din afara reostatului. Acesta determină apariţia unui cuplu de sincronizare,

datorită căruia maşinile se rotesc sincron.Un asemenea sistem se utilizează la

acţionarea traverselor şi coloanelor de la maşinile unelte grele.

Principalul dezavantaj al acestui tip de arbore electric este creşterea bruscă a cuplului de sincronizare în cazul când se întrerupe alimentarea uneia din maşini, ceea ce poate duce la avarierea maşini în funcţie sau a lanţuluicinematic antrenat. În acest caz se pot lua masuri de decuplare automată a ambelor

maşini la dispariţia tensiuni de alimentare.

5.2 Sisteme pentru reglarea automată a poziţiei.

Având în vedere posibilitătea realizării a două categorii de sisteme automate de reglare: analogice şi discrete (numerice) şi sistemele utilizate pentru reglarea la cotă pot fi:

- continui, care utilizează semnale reprezentabile prin funcţii continui în timp,- discontinui, la care mişcarea organului de lucru este cuantificată în deplasări

elementare, numite paşi sau incremenţi (termenul consacrat).În cele ce urmează ne vom referi la acele sisteme de poziţionare care utilizează motoare de

curent continuu sau motoare electrice pas cu pas.

5.2.1 Acţionări cu motoare de curent continuu.

Vom distinge două categorii de asemenea sisteme: pentru mişcările de avans pentru mişcări incrementale, avându-se în vedere tipul de motoare utilizate.În primul caz se folosesc motoare clasice de curent continuu cu modificările precizate în

capitolul II, în vederea creşterii vitezei de răspuns (cu inerţie redusă şi posibilităţi mari de solicitare electrodinamică).

Poziţionarea incrementală se caracterizează prin deplasări scurte în timp minim (manipulatoare, roboţi, prelucrări în coodonate, periferice de calculator, etc.).

Din acest motiv, motoarele folosite în asemenea cazuri sunt, de obicei, servomotoarele cu întrefier axial.

44

Schema bloc a unei acţiomări de avans cu motor de curent continuu, întâlnită pe maşini cu comandă numerică este dată în figura de mai jos.

Motoarul de curent continuu M este alimentat de un dipozitiv cu tiristoare DT reglabil şi reversibil care permite alegerea vitezei de avans, inversarea sensului de mişcare şi frânarea recuperativă. Informaţia referitoare la poziţie elaborată sub formă numerică în cadrul echipamentului de comandă numerică (ECN) este transformată într-o tensiune continuă cu ajutorul convertorului numeric-analogic (N). În circuitele analogice ale blocului de comandă şi reglare (BCR) realizat cu elemente cunoscute se elaborează comanda mutatoarelor cu tiristoari (DT) pentru o tensiune continuă directă ( în regim staţionar sau de accelerare ), fie pentru o tensiune inversă acesteia ( în regim de frânare).

La oprire cu puţin înainte de poziţia finală, valoarea impusă a turaţiei se scade liniar sau parabolic sub valoarea corespunzătoare avansului programat, după care se prescrie turaţia nulă, iar sistemul se va opri precis.

Cea mai simplă schemă de poziţionare

incrementală cu servomotor de curent continuu este dată mai jos.Deplasarea programată se obţine prin realizarea unui grafic de viteză a cărui arie este proporţională cu distanţa parcursă. Variaţia principalelor mărimi electrice şi mecanice pentru un

increment de deplasare este dată în figura alăturată.La aplicarea impulsului de start (P) la una din intrările

circuitului basculant bistabil (D) sistemul pentru reglarea turaţiei (SRT) primeşte o treaptă de tensiune Uc, iar abaterea U este maximă şi motorul se accelerează până la viteza limită reglată (L).

În acelaşi timp, traductorul incremental de deplasare (B) emite un număr de impulsuri care sunt contorizate în numărătorul (N). Atunci când acest număr corespunde distanţei impuse (DI), blocul logic (BL) emite impulsul de oprire (Ø), care prin intermediul circuitul basculat bistabil anulează mărimea de referinţă (Uc).

Abaterea U devine negativă şi motorul frânează. Între impusurile de pornire Up şi de oprire U bucla de poziţie (BP) este deconectată, sistemul ocupându-se numai de reglarea vitezei.

5.2.5 Sisteme de poziţionare cu motoare electrice pas cu pas

45

În continuare se prezintă câteva scheme întâlnite în acţionarea maşinilor-unelte cu comandă numerică care se folosesc pe partea de comandă şi/sau reglare semnale numerice.

Este vorba de sistemele de poziţionare care utilizează pentru acţionare motoare electice pas cu pas. Folosind proprietatea acestor motoare de a transforma univoc orice impuls de comandă într-o deplasare determinată, majoritatea aplicaţiilor folosesc scheme în circuit deschis ca în exemplul din figură:

Se impun : viteza de deplasare (comutatorul Q1), domeniul de viteză (cu Q2) şi sensul (în blocul de comandă BC format din distribuitorul de impulsuri U2 şi amplificatorul de impulsuri A), după care se încarcă numărătorul invers (N1) cu valoarea impusă pentru deplasare (D1).Impulsurile corespunzătoare paşilor executaţi se timit şi numărătorului, care se va

descărca progresiv până când se ajunge la terminarea numărării, când valoarea impusă pentru deplasare a fost atinsă. Prin intermediul circuitului combinaţional (N2) şi al cicuitelor logice(D1 şi D2) se blocheză generarea şi trimiterea impulsurilor de comandă.

Pentru comanda motoarelor electrice pas cu pas se folosesc şi scheme în circuit închis, care corelează informaţia numerică de comandă cu deplasarea efectuată. În acest sens s-a dezvoltat comanda în funcţie de unghi cu ajutorul unei bucle numerice numită buclă minoră, comfom schemei bloc din figură.

Funcţonare: Traductorul incremental de poziţie (B) generează câte un impuls de la fiecare pas efectuat de motor. Blocul de întârziere (U) aplică o întârziere reglabilă t impulsurilor pe calea de reacţie, după care acestea sunt folosite pentru comanda motorului pas cu pas (MPP).

]În felul acesta sistemul se autosincronizează şi anume, pentru pornire este necesar să se aplice un impuls (P) din exterior, după care impulsurile de comandă vor fi generate de către însuşi sistemul.

Viteza de regim se ajustează prin modificarea unghiului de decalaj () la o valoare (-mt), în care (m) este viteza unghiulară medie.

a

46