| “FRESA LAMINADORA E MÉTODO PARA PULVERIZAR UM MATERIAL DE | ESMERILHAMENTO" A invenção se refere a uma fresa laminadora e a um método para pulverizar um material de esmerilhamento, a fresa laminadora é dotada de uma mesa de esmerilhamento, aomenos um cilindrode esmerilhamento e ao menos dois acionadores para acionar a fresa laminadora.
Na prática, de modo geral, é acionada nas fresas laminadoras a mesa de esmeri- lhamento, a qual aciona os cilindros de esmerilhamento por meio de um leito de esmerilha- mento. No entanto, isso induz a significativas flutuações nos níveis de desempenho e, con- —sequentemente, a elevadas cargas no trem de acionamento, resultando em uma limitação expressiva da potência de acionamento passível! de ser transmitida de forma confiável.
O documento DE 38 01 728 descreve uma fresa laminadora na qual um motor de acionamento é associado a cada um dos cilindros de esmerilhamento. Ademais, a mesa de esmerilhamento tem um acionador auxiliar.
Também foi sugerido no documento DE 197 02 854 A1 o acionamento dos cilindros. Nesse documento constam ainda relatos de que os cilindros de esmerilhamento individuais, o por um lado, são acoplados uns aos outros através da mesa de esmerilhamento e o material de esmerilhamento ou o feito do material de esmeriilhamento que está posicionado sobre ela Í e, por outro lado, podem exibir consumos de potência bem distintos, os quais podem ser atribuídos, por exemplo, aos distintos diâmetros de laminação sobre a mesa de esmerilha- mento (posição do raio/ponto de aplicação da força), diferentes diâmetros efetivos dos cilin- dros de esmerilhamento individuais (por exemplo, devido ao desgaste) e a diferentes carac- terísticas do material de esmerilhamento que está sendo estirado durante a interação sobre a mesa de esmerilhamento e cilindro de esmerilhamento.
Mesmo pequenas variações de velocidade entre cilindros de esmerilhamento indivi- duais ocasionam flutuações de potência relativamente elevadas nos acionadores. Isso pode fazer com que os cilindros de esmerilhamento sejam constantemente acelerados ou desace- lerados, ou seja, os cilindros de esmerilhamento acionados individualmente trabalham de forma mutuamente contrária, levando assim a uma exigência significativamente maior nos aspectosde energia ou potência durante a operação de pulverização.
No documento DE-A1-197 02 854, é sugerido, portanto, que as flutuações opera- cionais entre os acionadores rotativos individuais de todos os cilindros de esmerilhamento acionados sejam compensadas por um sistema comum de ajuste de compensação de carga. No entanto, no caso de alterações de transmissão dinâmica entre a mesa de esmerilhamen- toeocilindrode esmerilhamento, os consumos de potência dos acionadores são nitidamen- te diferenciados.
O documento DE-A1-10 2006 050 205 revela ainda uma fresa laminadora cuja me-
Sa de esmerilhamento é acionada por uma configuração de mais de dois acionadores.
Para os acionadores são fornecidos motores elétricos que são supridos por conversores de fre- quência e através dos quais a velocidade e o torque são ajustados.
Os conversores de fre- quência são organizados de acordo com o princípio mestre-escravo a fim de assegurar que todos os acionadores operem em sincronia.
No entanto, esses conversores de frequência resultam em custos elevados para o trem de acionamento.
O documento DE 201 06 177 U1 se refere a uma fresa de canto dotada de um a- cionador adicional que tem um sistema de ajuste de torque direto.
O objetivo da invenção, portanto, é reduzir os custos dos dispositivos de ajuste.
Esse objetivo é alcançado de acordo com a invenção por meio dos recursos das reivindicações 1 e 14. A fresa laminadora de acordo com a invenção tem uma mesa de esmerilhamento, ao menos um cilindro de esmerilhamento e ao menos dois motores (acionadores) com um enrolamento de rotor e estator para acionar a fresa laminadora, sendo a fresa laminadora fornecida com ào menos um dispositivo de ajuste destinado a ajustar o torque do motor de ao menos um acionador.
O dispositivo de ajuste é conectado ao enrolamento de rotor de ao menos um acionador a fim de influenciar a corrente do rotor.
No método de acordo com a invenção que visa pulverizar o material de esmerilha- mento com uma fresa laminadora dotada de uma mesa de esmerilhamento, ao menos um cilindrode esmerilhamento, ao menos dois acionadores com um enrolamento de rotor e es- tator para acionar a fresa laminadora, e ao menos um dispositivo de ajuste para ajustar o torque do motor, o dispositivo de ajuste é conectado ao enrolamento de rotor de ao menos um acionador a fim de executar uma operação de ajuste de compensação por meio do ajus- te do torque do motor.
O ajuste é realizando influenciando a corrente do enrolamento de rotor deaãomenos um acionador à fim de ajustar a potência dos acionadores em uma rela- ção pré-determinada um em relação ao outro.
O enrolamento de rotor no contexto da invenção também é projetado para ser com- preendido como um enrolamento de gaiola de um motor assíncrono com um rotor de gaiola.
A influência do torque do motor é ocasionada influenciando diretamente a corrente —dorotor, dessemodo a corrente do estator é influenciada indiretamente. ' A influência da corrente do rotor pode ser ocasionada, por exemplo, pelos conver- | sores cuja potência é dependente, nesse tipo de influência, do desvio de velocidade entre o ' ponto operacional e o ponto nominal que, em geral, é inferior ou igual a 30% da potência | nominal do motor.
Como consequência, é possível utilizar conversores com uma potência — substancialmente inferior.
Como o custo dos conversores é praticamente proporcional a sua potência, uma economia igual ou superior a 70% pode ser alcançada nesse caso.
À divisão do acionador da fresa laminadora em uma pluralidade de acionadores apresenta como van-
tagem ainda a possibilidade do uso de motores igualmente menores e de mecanismos de | engrenagem mais simples.
Ademais, o sistema pode ser configurado de maneira tal que a operação de esmerilhamento não precisa ser interrompida em caso de mau funcionamento de um acionador (redundância). As reivindicações dependentes se referem a vantagens e construções adicionais da invenção. ' Os acionadores, de preferência, são formados por motores assíncronos e ao menos esse um motor a ser influenciado é formado em particular por um motor de anel de contato.
A potência do dispositivo de ajuste pode ser inferior a 50%, preferencialmente de no máximo 30%, da potência nominal do acionador associado.
Como dispositivos de ajuste, é possível utilizar, por exemplo, um conversor de frequência, uma configuração em cascata de conver- sores de potência ou um conversor de matriz.
É concebível que o dispositivo de ajuste seja disposto em posição fixa ou de modo a girar com o rotor do acionador.
Como a potência do dispositivo de ajuste também é menor, é possível proporcionar um sistema de baixa tensão cuja tensão, por exemplo, seja de no máximo 690 V.
Os ao menos dois acionadores podem acionar seletivamente os cilindros de esme- rilhamento e/ou a mesa de esmerilhamento.
Outras vantagens e configurações da invenção são explanadas abaixo com refe- rência à descrição e aos desenhos onde: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um fresa laminadora dotada de um ' dispositivo de ajuste de compensação, A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de ajuste que é constru- ido como um conversor de frequência com um circuito de tensão intermediário, A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de ajuste que é constru- —ídocomo uma configuração em cascata de conversores de potência, À Figura 4 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de ajuste na forma de um conversor de matriz e A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de ajuste que gira com o rotor.
A fresa laminadora 1 ilustrada na Figura 1 é dotada de uma mesa de esmerilha- mento 10, ao menos dois cilindros de esmerilhamento 11, 12 e ao menos dois acionadores | 13, 14 para acionar os dois cilindros de esmerilhamento 11, 12. Cada acionador compreen- | de um motor e opcionalmente um mecanismo de engrenagem.
No contexto da invenção, . também é possível, obviamente, proporcionar uma pluralidade de cilindros de esmerilha- mento, em particulartrês, quatro ou mais cilindros de esmerilhamento.
A mesa de esmerilhamento 10 pode girar livremente ao redor de um eixo geométri- co de rotação 10a para que seja induzido a girar apenas por meio dos cilindros de esmeri-
lhamento acionados 11, 12 e o material de esmerilhamento 3 localizado entre o cilindro de esmerilhamento e a mesa de esmerilhamento.
No entanto, também é viável que um aciona- dor separado compreendendo ao menos um motor seja associado à mesa de esmerilha- mento.
A transmissão do movimento de rotação dos cilindros de esmerilhamento 11, 12 à mesa de esmerilhamento 10 é executada por meio do material de esmerilhamento 3. Como na prática o leito do material de esmerilhamento não é construído de modo uniforme, a ra- zão de transmissão do cilindro de esmerilhamento em relação à mesa de esmerilhamento varia continuamente.
A razão de transmissão, em última instância, é determinada pelo es- paçamento do ponto de aplicação da força entre o eixo geométrico do cilindro de esmeri- lhamento e o eixo geométrico da mesa de esmerilhamento.
Nos desenhos, o espaçamento r, do ponto de aplicação da força do cilindro de esmerilhamento 11 em relação ao eixo geo- métrico de rotação 10a é menor que o espaçamento r2, do ponto de aplicação da força do cilindro de esmerilhamento 12 em relação ao eixo geométrico de rotação 10a.
No entanto, uma razão de transmissão que é apenas ligeiramente diferente faz com que diferentes torques sejam transmitidos à mesa de esmerilhamento, quando a velocidade dos cilindros de esmerilhamento 11, 12 é praticamente a mesma.
Com isso, um acionador é freado ou acelerado em relação ao outro acionador.
Um sistema de ajuste de compensação de carga e torques relativamente similares que estejam associados ao mesmo também produz diferentes níveis de potência em razão das razões de transmissão diferenciadas.
As significativas flutuações de potência resultan- tes dos acionadores resuitam em um aumento da demanda de energia.
Ademais, a distribui- ção de potência desejada entre os acionadores, desse modo, entra em colapso.
Com o objetivo de evitar tais efeitos, é fornecido um dispositivo de ajuste de com- pensação 2, onde a potência dos acionadores 13, 14 é ajustada em uma razão pré- determinada um em relação aos outros por meio do ajuste do torque do motor (e, por con- seguinte, também opcionalmente a velocidade do rotor) de ao menos um acionador.
Na mo- | dalidade ilustrada, são fornecidos acionadores idênticos 13, 14 para dois cilindros de esme- rilhamento 11, 12 construídos de forma idêntica, de modo que o dispositivo de ajuste de — compensação 2 mantém a potência dos dois acionadores no mesmo nível.
No entanto, também é viável, além de um ou mais cilindros de esmerilhamento, que | a mesa de esmerilhamento também seja dotada de um acionador separado ou que cilindros de esmerilhamento de diferentes tamanhos sejam usados.
Nesses casos, os acionadores poderiam ser operados com diferentes níveis de potência.
Na modalidade ilustrada, o dispositivo de ajuste de compensação 2 compreende substancialmente um dispositivo de ajuste 20, 21, o qual é associado aos acionadores 13, 14, e que é construído como um conversor, um ajustador de compensação de potência 22 e
| 5 | . e. opcionalmente um ajustador de velocidade da mesa de esmerilhamento 23, respectivamente. ? Os acionadores 13, 14 são preferencialmente formados por motores assíncronos, | +.” em particular, motores de anel de contato, cujo enrolamento de estator 13a, 14a é conecta- . do a uma rede de distribuição de potência 14 (rede de distribuição trifásica, baixa ou média tensão) e cujo enrolamento de rotor 13b, 14b é conectado ao dispositivo de ajuste 20 ou 21, respectivamente. Os dispositivos de ajuste 20, 21 são preferencialmente sistemas de baixa tensão com uma tensão máxima de 690 V. Portanto, são conectados à rede de distribuição de potência 15, de forma opcional, através de um transformador 16. Os dispositivos de ajuste 20, 21 medem a atual corrente do motor e à tensão do motor proveniente dos acionadores 13, 14. O consumo de energia de cada acionador é es- tabelecido a partir daí e um valor médio total de deslizamento é formado, o qual é pondera- do com um fator (no caso de níveis idênticos de potência dos dois acionadores ilustrados nesse exemplo = 0,5) e constitui o valor desejado do acionador. No caso de um torque de resistência praticamente constante, esse valor substancialmente dependente apenas da velocidade do respectivo acionador.
Um desvio entre o nível efetivo de potência do acionador e o nível de potência de- ? sejado do acionador é transmitido ao ajustador de compensação de potência 22, o que faz com que um ajuste de potência dos dois acionadores 13, 14 pela corrente do rotor do res- 7 pectivo acionador seja adaptado de forma correspondente, de modo que a potência dos dois —acionadores seja ajustada na razão pré-determinada, nesse caso ao mesmo nível. Como aspecto vantajoso, é proporcionado à velocidade da mesa de esmerilhamen- to um sistema de ajuste adicional que é implantado nesse caso pelo ajustador de velocidade da mesa de esmerilhamento 23. O ajustador de velocidade da mesa de esmerilhamento 23 é conectado ao sensor da mesa de esmerilhamento velocidade (não ilustrado em maior de- talhe) e recebe, em intervalos suficientemente pequenos, o valor efetivo da velocidade da mesa de esmerilhamento 10 que é comparado ao valor desejado nso a partir do qual o des- vio do ajuste é derivado. Com um valor fixo presumido da razão de transmissão, o ajustador produz a partir daí a velocidade desejada para o dispositivo de compensação de energia 22, que pode alterar o valor.
O dispositivo de ajuste 20, 21 também pode ter um ajustador de velocidade interna e um modelo de motor que funciona associado ao mesmo, e com isso a velocidade do acio- nador dos acionadores e o torque do motor podem ser derivados. Como vantagens, os dis- positivos de ajuste devem ser capazes de ler ou produzir dados de controle e situação a cada 5-10 minutos garantindo, assim, a função do dispositivo de ajuste de compensação.
Em termos de controle técnico, o sistema é um sistema de ajuste em cascata em que os níveis individuais são desacoplados dinamicamente um do outro e, em consequência disso, é capaz de ser considerado individualmente. A vantagem do sistema de ajuste descri-
ER
NS MED o : o to acima é que, com um sistema de ajuste de compensação de potência, os consumos de NL potência dos acionadores 13, 14 diferem apenas ligeiramente um do outro e mesmo altera- + ções significativas no sistema (saltos de transmissão) são corrigidas com bastante rapidez. Ademais, apresenta vantagens, pois permite praticamente dispensar por completo uma tecnologia de medição de manutenção de custo econômico elevado, visto que os con- versores utilizados fornecem todos os dados relevantes, à exceção da velocidade da mesa de esmerilhamento. Com os dispositivos de ajuste 20, 21, as intervenções de ajuste podem ser ainda realizadas praticamente na ausência de potência, de modo que o nível de eficiên- cia global está ao nível de um acionador não ajustado.
Os dispositivos de ajuste 20, 21 são formados, em seu aspecto positivo, por con- versores, sendo dispensável! que a potência dos acionadores 13, 14 como um todo seja ca- paz de ser ajustada pelo dispositivo de ajuste 20, 21, como era o caso da técnica anterior. Se o dispositivo de ajuste for conectado ao enrolamento de rotor dos acionadores, a corren- te do rotor pode ser influenciada para ajuste. Essa forma de influenciar os acionadores per- —mitequea potência dos dispositivos de ajuste possa ser selecionada para níveis significati- vamente mais baixos que os níveis de potência nominal dos acionadores associados. De . preferência, a potência dos dispositivos de ajuste é inferior a 50%, preferencialmente de no máximo 30%, da potência nominal dos acionadores associadas. Como os custos dos dispo- : sitivos de ajuste que são construídos como conversores dependem em termos proporcionais da potênciados dispositivos de ajuste, é factível, desse modo, haver uma economia de cus- tos em níveis iguais ou superiores a 50% ou 70% dos dispositivos de ajuste.
Com referência às Figuras 2 a 5, consta a seguir a descrição de diversas modalida- des para o dispositivo de ajuste 20 ou 21.
Na modalidade de acordo com Figura 2, o dispositivo de ajuste 20 ou 21 é construí- —docomoum conversor de frequência 20.1 com um circuito de tensão intermediário, compre- endendo substancialmente um estágio de entrada 20a e um estágio de saída 20b e um cir- cuito intermediário 20c. O estágio de entrada 20a converte a corrente trifásica de frequência fixa em corrente direta para o circuito intermediário, e vice-versa (via de alimentação de re- torno), enquanto o estágio de saída converte a corrente direta em corrente alternada de fre- —quência variável, e vice-versa. O circuito intermediário 20c dispõe de um capacitor e atua no desacoplamento das etapas de entrada e saída (armazenamento de energia).
Com esse dispositivo de ajuste, é possível ainda uma redução da velocidade (ali- | mentação de retorno da energia na rede de distribuição de potência), mas também um au- mento de velocidade (distribuição de energia adicional). A magnetização do motor pode ser influenciada de maneira específica (o que também pode ser ilustrado como uma carga ca- pacitiva no que diz respeito à rede de distribuição de potência).
Além disso, é possível fornecer um módulo de partida 20d que, no entanto, somen-
RN MN MN MESMO 7 .*. te se faz necessário quando o acionador 13, 14 precisar dar início ao funcionamento sob i uma carga nominal (ou acima disso). Então, durante a operação de partida, o módulo de .” partida 20d é conectado ào enrolamento de rotor em lugar do dispositivo de ajuste.
Se, no entanto, a fresa laminadora for iniciada na ausência de carga (opcionalmente em carga par- cialinferiora 50% da carga nominal), esse módulo de partida é dispensável.
Na Figura 3, o dispositivo de ajuste 20, 21 é configurado como uma configuração em cascata 20.2 dos conversores de potência.
Essa é uma cascata do conversor sub- Ssíncrono.
Por meio da influência de corrente específica, o deslizamento do motor e, por con- seguinte, a velocidade ou o torque do motor do acionador pode ser influenciado de forma específica.
Nesse sentido, a corrente do rotor é retificada com um retificador 20e e tempora- riamente armazenada por meio de um indutor 20f.
Através de um estágio do tiristor 209, uma cascata do conversor de potência pode redistribuir energia à rede de distribuição de potência.
A vantagem da cascata do conversor de potência é que a operação próxima à velo- cidade de sincronismo não é problemática para os componentes.
Ademais, envolve um me- nor número de componentes que o conversor de frequência 20.1, possibilitando, em particu- ' lar, dispensar o capacitor do circuito intermediário, e com isso o tempo de vida útil é aumen- tado. : O dispositivo de ajuste 20, 21 da modalidade ilustrada na Figura 4 é formado por um conversor de matriz 20.3. Devido aos elementos de comutação correspondentes, as fa- ses de entrada de frequência fixa são conectadas entre si sem erros de temporização, de tal modo que tensões de saída de frequência variável podem ser produzidas.
Há possibilidade de fluxo de energia em ambas as direções.
A vantagem de um conversor de matriz a possi- bilidade de serem dispensados os módulos de armazenamento (capacitor ou indutor). Ainda nesse caso, a operação próxima à velocidade de sincronismo não é problemática para os componentes em razão de seu método de operação.
Além disso, há possibilidade de fluxo de energia em ambas as direções, sem a agregação de outros componentes.
Esse disposi- tivo de ajuste, portanto, pode exibir um grau de eficiência superior ao das demais modalida- des.
Por fim, a Figura 5 é outra ilustração esquemática de um dispositivo de ajuste 20, | 21 que gira conjuntamente com o enrolamento de rotor 13a, 14a.
Isso permite transmitir o fluxo de energia, por exemplo, através de um acoplamento indutivo, em lugar dos anéis de contato, possibilitando assim prescindir dos anéis de contato.
Devido à influência da corrente do rotor pelos dispositivos de ajuste 20, 21, a po- —tência necessária para os dispositivos de ajuste pode ser configurada de acordo com o des- vio de velocidade entre o ponto operacional e o ponto nominal.
Sendo assim, a potência necessária para o dispositivo de ajuste será de no máximo 30% da potência nominal do mo-
| 8 .. tor do acionador. 2 Enquanto as fresas laminadoras eram previamente acionadas, em termos gerais, o somente por meio da mesa de esmerilhamento, e consequentemente, era necessário um acionador de porte mais avantajado, quando uma pluralidade de acionadores é usada, tam- bém é possível usar motores de média ou baixa tensão, os quais demandam custos de co- nexão e de cabeamento significativamente mais baixos. Em razão da correspondente menor potência dos dispositivos de ajuste, também é possível empregar dispositivos de ajuste de baixa tensão, mesmo quando se pretende ajustar elevados níveis de potência do motor. Por conseguinte, é possível implantar um acionador com múltiplos motores de for- mamais confiável e econômica que o acionador convencional de um único motor. Também é viável obter níveis mais elevados de potência de acionamento da laminação sem custos expressivos.
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