Načini delovanja električnih pogonov v koordinatah hitrosti in navora

Večina proizvedene električne energije se pretvori v mehansko energijo z električnim pogonom, ki zagotavlja delovanje različnih strojev in mehanizmov.

Ena izmed pomembnih nalog je električni pogon določitev potrebnega zakona o spremembi momenta M motorja pod določeno obremenitvijo in potrebne narave gibanja, ki jo določa zakon o spremembi pospeška ali hitrosti. Ta naloga se skrči na sintezo električnega pogonskega sistema, ki zagotavlja določen zakon gibanja.

V splošnem primeru so lahko znaki momentov M (motorni moment) in Ms (moment upornih sil) različni.

Na primer, pri enakih predznakih M in Mc pogon deluje v motornem načinu z naraščajočo hitrostjo w (kotni pospešek e> 0).V tem primeru pride do vrtenja pogona v smeri uporabe navora M motorja, ki lahko deluje v kateri koli od dveh možnih smeri (v smeri urnega kazalca ali nasprotni smeri).

Ena od teh smeri, na primer v smeri urinega kazalca, se šteje za pozitivno, in ko se pogon vrti v tej smeri, veljata moment M in hitrost w za pozitivna. V koordinatnem sistemu momenta in hitrosti (M, w) se bo tak način delovanja nahajal v I kvadrantu.

Območja načinov delovanja električnega pogona v koordinatah hitrosti w in trenutka M

Če se pri mirujočem pogonu spremeni smer delovanja navora M, bo njegov predznak postal negativen, vrednost e (kotni pospešek pogona)<0. V tem primeru se absolutna vrednost hitrosti w poveča, vendar je njen predznak negativen, to pomeni, da pogon pospešuje v motornem načinu, ko se vrti v nasprotni smeri urnega kazalca. Ta režim se bo nahajal v kvadrantu III.

Smer statičnega momenta Mc (ali njegov znak) je odvisna od vrste upornih sil, ki delujejo na delovno telo, in smeri vrtenja.

Statični moment ustvarjajo koristne in škodljive sile upora. Uporne sile, ki jih je stroj zasnovan za premagovanje, so uporabne. Njihova velikost in narava sta odvisni od vrste proizvodnega procesa in zasnove stroja.

Škodljive uporne sile nastanejo zaradi različnih vrst izgub, ki nastanejo v mehanizmih med premikanjem in ko so premagane, stroj ne opravi koristnega dela.

Glavni vzrok za te izgube so torne sile v ležajih, zobnikih itd., ki vedno ovirajo gibanje v kateri koli smeri. Ko se torej spremeni predznak hitrosti w, se spremeni predznak statičnega momenta Mc zaradi navedenih upornih sil.

Takšni statični momenti se imenujejo reaktivno ali pasivno, ker Onito vedno ovirajo gibanje, vendar pod njihovim vplivom, ko je motor ugasnjen, do gibanja ne more priti.

Statični momenti, ki jih ustvarjajo sile uporabnega upora, so lahko tudi reaktivni, če delovanje stroja vključuje premagovanje sil trenja, rezanja ali napetosti, stiskanja in zvijanja neprožnih teles.

Če pa je proizvodni proces, ki ga izvaja stroj, povezan s spremembo potencialne energije elementov sistema (dviganje tovora, elastične deformacije torzije, stiskanje itd.), Potem statični momenti, ki jih ustvarijo uporabne sile upora se imenujejo potencialno ali aktivno.

Njihova smer delovanja ostane konstantna in predznak statičnega momenta Mc se ne spremeni, ko se spremeni predznak hitrosti o. V tem primeru, ko se potencialna energija sistema poveča, statični moment prepreči gibanje (na primer pri dvigovanju bremena), in ko se zmanjša, spodbuja gibanje (spuščanje bremena), tudi ko je motor ugasnjen.

Če sta elektromagnetni moment M in hitrost o usmerjena nasprotno, potem električni stroj deluje v načinu zaustavitve, kar ustreza kvadrantom II in IV. Odvisno od razmerja absolutnih vrednosti M in Mc se lahko hitrost vrtenja pogona poveča, zmanjša ali ostane konstantna.

Namen električnega stroja, ki se uporablja kot glavni pogon, je oskrba delovnega stroja z mehansko energijo za opravljanje dela ali zaustavitev delovnega stroja (npr. Izbira električnega pogona za transporterje).

V prvem primeru se električna energija, ki se dovaja električnemu stroju, pretvori v mehansko energijo, na gredi stroja pa se ustvari vrtilni moment, ki zagotavlja vrtenje pogona in opravljanje koristnega dela proizvodne enote.

Ta način delovanja električnega pogona se imenuje motor… Navor motorja in hitrost se ujemata v smeri, moč gredi motorja pa P = Mw > 0.

Karakteristike motorja v tem načinu delovanja so lahko v I ali III kvadrantu, kjer sta predznaka vrtilne frekvence in navora enaka in je zato P> 0. Izbira predznaka vrtilne frekvence pri znani smeri vrtenja motor (desni ali levi) je lahko poljuben.

Običajno se za pozitivno smer hitrosti šteje smer vrtenja pogona, v kateri mehanizem opravlja glavno delo (na primer dvigovanje bremena z dvižnim strojem). Nato pride do obratovanja električnega pogona v nasprotni smeri z negativnim predznakom števila vrtljajev.

Če želite upočasniti ali zaustaviti stroj, lahko motor odklopite iz električnega omrežja. V tem primeru se hitrost zmanjša pod delovanjem sil upora gibanja.

Ta način delovanja se imenuje prosto gibanje… V tem primeru je pri kateri koli hitrosti navor pogona enak nič, to pomeni, da mehanska karakteristika motorja sovpada z ordinatno osjo.

Za zmanjšanje ali zaustavitev hitrosti hitreje kot pri prostem vzletu in za vzdrževanje konstantne hitrosti mehanizma z navorom bremena, ki deluje v smeri vrtenja, mora biti smer momenta električnega stroja nasprotna smeri hitrost .

Ta način delovanja naprave se imenuje zaviralne, medtem ko električni stroj deluje v generatorskem načinu.

Pogonska moč P = Mw <0, mehanska energija iz delovnega stroja pa se dovaja na gred električnega stroja in pretvarja v električno energijo. Mehanske značilnosti v generatorskem načinu so v kvadrantih II in IV.

Obnašanje električnega pogona, kot izhaja iz enačbe gibanja, z danimi parametri mehanskih elementov je določeno z vrednostmi momentov motorja in obremenitvijo na gredi delovnega telesa.

Ker se najpogosteje analizira zakon spremembe hitrosti električnega pogona med delovanjem, je primerna uporaba grafične metode za električne pogone, pri katerih sta navor motorja in navor obremenitve odvisna od števila vrtljajev.

V ta namen se običajno uporablja mehanska karakteristika motorja, ki predstavlja odvisnost kotne hitrosti motorja od njegovega navora w = f (M) in mehanska karakteristika mehanizma, ki ugotavlja odvisnost motorja hitrost pri zmanjšanem statičnem momentu, ki ga ustvari obremenitev delovnega elementa w = f (Mc) …

Navedene odvisnosti za ustaljeno delovanje električnega pogona imenujemo statične mehanske karakteristike.

Statične mehanske lastnosti elektromotorjev