Načini rada elektromotornih pogona u koordinatama brzine i momenta

Većina proizvedene električne energije pretvara se u mehaničku energiju pomoću električnog pogona kako bi se osigurao rad raznih strojeva i mehanizama.

Jedna od važnih zadaća električnog pogona je određivanje potrebnog zakona promjene momenta M motora pod određenim opterećenjem i potrebne prirode gibanja zadane zakonom promjene ubrzanja ili brzine. Taj se zadatak svodi na sintezu električnog pogonskog sustava koji osigurava zadani zakon gibanja.

U općem slučaju predznaci momenata M (moment motora) i Ms (moment sila otpora) mogu biti različiti.

Na primjer, s istim predznacima M i Mc, pogon radi u motornom režimu s povećanjem brzine w (kutno ubrzanje e> 0).U ovom slučaju, rotacija pogona se događa u smjeru primjene momenta M motora, koji može djelovati u bilo kojem od dva moguća smjera (u smjeru kazaljke na satu ili suprotno).

Jedan od tih smjerova, na primjer u smjeru kazaljke na satu, uzima se kao pozitivan, a kada se pogon vrti u tom smjeru, moment M i brzina w se smatraju pozitivnima. U koordinatnom sustavu momenta i brzine (M, w) takav način rada nalazit će se u I kvadrantu.

Područja režima rada elektromotora u koordinatama brzine w i momenta M

Ako se kod mirovanja pogona promijeni smjer djelovanja momenta M, tada će njegov predznak postati negativan, a vrijednost e (kutno ubrzanje pogona)<0. U tom slučaju apsolutna vrijednost brzine w raste, ali je njen predznak negativan, odnosno pogon ubrzava u motornom režimu kada se vrti suprotno od kazaljke na satu. Ovaj režim će se nalaziti u III kvadrantu.

Smjer statičkog momenta Mc (ili njegov predznak) ovisi o vrsti sila otpora koje djeluju na radno tijelo i smjeru vrtnje.

Statički moment stvaraju korisne i štetne sile otpora. Sile otpora za koje je stroj dizajniran da ih svlada su korisne. Njihova veličina i priroda ovise o vrsti proizvodnog procesa i dizajnu stroja.

Štetne sile otpora uzrokovane su raznim vrstama gubitaka koji nastaju u mehanizmima tijekom kretanja, a kada ih se savlada, stroj ne obavlja koristan rad.

Glavni uzrok tih gubitaka su sile trenja u ležajevima, zupčanicima itd., koje uvijek ometaju kretanje u bilo kojem smjeru. Dakle, kada se promijeni predznak brzine w, mijenja se predznak statičkog momenta Mc, zbog naznačenih sila otpora.

Takvi statički momenti nazivaju se reaktivan ili pasivan, jer Onito uvijek ometaju kretanje, ali pod njihovim utjecajem, kada je motor ugašen, kretanje ne može doći.

Statički momenti stvoreni korisnim silama otpora mogu biti i reaktivni ako rad stroja uključuje svladavanje sila trenja, rezanja ili napetosti, stiskanja i torzije neelastičnih tijela.

Međutim, ako je proizvodni proces koji provodi stroj povezan s promjenom potencijalne energije elemenata sustava (dizanje tereta, elastične deformacije torzije, kompresije itd.), tada statički momenti stvoreni korisnim silama otpora se zovu potencijalni ili aktivni.

Njihov smjer djelovanja ostaje konstantan i predznak statičkog momenta Mc se ne mijenja kada se promijeni predznak brzine o. U tom slučaju, kako se potencijalna energija sustava povećava, statički moment sprječava kretanje (na primjer, pri podizanju tereta), a kada se smanjuje, potiče kretanje (spuštanje tereta) čak i kada je motor ugašen.

Ako su elektromagnetski moment M i brzina o usmjereni suprotno, tada električni stroj radi u stanju mirovanja, što odgovara II i IV kvadrantu. Ovisno o omjeru apsolutnih vrijednosti M i Mc, brzina vrtnje pogona može se povećati, smanjiti ili ostati konstantna.

Svrha električnog stroja koji se koristi kao glavni pokretač je opskrba radnog stroja mehaničkom energijom za obavljanje rada ili zaustavljanje radnog stroja (npr. Izbor električnog pogona za transportere).

U prvom slučaju, električna energija koja se dovodi električnom stroju pretvara se u mehaničku energiju, a na osovini stroja stvara se okretni moment koji osigurava rotaciju pogona i obavljanje korisnog rada proizvodne jedinice.

Ovakav način rada električnog pogona naziva se motor… Zakretni moment i brzina motora odgovaraju u smjeru, a snaga osovine motora P = Mw > 0.

Karakteristike motora u ovom režimu rada mogu biti u I ili III kvadrantu, gdje su predznaci brzine i momenta isti pa je stoga P>0. Izbor predznaka brzine uz poznati smjer vrtnje motor (desni ili lijevi) može biti proizvoljan.

Obično se pozitivnim smjerom brzine uzima smjer vrtnje pogona u kojem mehanizam obavlja glavni rad (npr. dizanje tereta podiznim strojem). Tada dolazi do rada elektromotora u suprotnom smjeru s negativnim predznakom brzine.

Za usporavanje ili zaustavljanje stroja, motor se može isključiti iz mreže. U tom slučaju brzina se smanjuje pod djelovanjem sila otpora gibanju.

Ovakav način rada naziva se slobodno kretanje… U ovom slučaju, pri bilo kojoj brzini, okretni moment pogona je nula, odnosno mehanička karakteristika motora poklapa se s ordinatnom osi.

Da bi se brzina smanjila ili zaustavila brže nego u slobodnom polijetanju i da bi se održala konstantna brzina mehanizma s momentom opterećenja koji djeluje u smjeru vrtnje, smjer momenta električnog stroja mora biti suprotan smjeru brzina .

Ovakav način rada uređaja naziva se inhibicijski, dok električni stroj radi u generatorskom načinu rada.

Pogonska snaga P = Mw <0, a mehanička energija iz radnog stroja dovodi se na osovinu električnog stroja i pretvara u električnu energiju. Mehaničke karakteristike u generatorskom načinu rada nalaze se u kvadrantima II i IV.

Ponašanje električnog pogona, kako proizlazi iz jednadžbe gibanja, sa zadanim parametrima mehaničkih elemenata određeno je vrijednostima momenata motora i opterećenja na osovini radnog tijela.

Budući da se najčešće analizira zakon promjene brzine vrtnje elektromotornog pogona tijekom rada, zgodno je koristiti grafičku metodu za elektromotorne pogone kod kojih okretni moment motora i moment opterećenja ovise o brzini vrtnje.

U tu svrhu obično se koristi mehanička karakteristika motora, koja predstavlja ovisnost kutne brzine motora o njegovom momentu w = f (M) i mehanička karakteristika mehanizma, koja utvrđuje ovisnost motora brzina na smanjeni statički moment stvoren opterećenjem radnog elementa w = f (Mc) …

Navedene ovisnosti za stacionarni rad elektropogona nazivaju se statičke mehaničke karakteristike.

Statičke mehaničke karakteristike elektromotora