Prevádzkové režimy elektrických pohonov v súradniciach otáčok a krútiaceho momentu

Väčšina vyrobenej elektrickej energie sa premieňa na mechanickú energiu pomocou elektrického pohonu na zabezpečenie chodu rôznych strojov a mechanizmov.

Jednou z dôležitých úloh je elektrický pohon určenie potrebného zákona zmeny momentu M motora pri určitom zaťažení a nevyhnutného charakteru pohybu daného zákonom o zmene zrýchlenia alebo rýchlosti. Táto úloha sa scvrkáva na syntézu elektrického pohonného systému, ktorý poskytuje nastavený zákon pohybu.

Vo všeobecnosti môžu byť znaky momentov M (krútiaci moment motora) a Ms (moment odporových síl) odlišné.

Napríklad s rovnakými znakmi M a Mc pohon pracuje v režime motora so zvyšujúcou sa rýchlosťou w (uhlové zrýchlenie e> 0).V tomto prípade dochádza k otáčaniu pohonu v smere pôsobenia krútiaceho momentu M motora, ktorý môže pôsobiť v jednom z dvoch možných smerov (v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek).

Jeden z týchto smerov, napríklad v smere hodinových ručičiek, sa považuje za kladný, a keď sa pohon otáča v tomto smere, moment M a rýchlosť w sa považujú za kladné. V momentovom a rýchlostnom súradnicovom systéme (M, w) bude takýto režim činnosti umiestnený v I kvadrante.

Oblasti prevádzkových režimov elektrického pohonu v súradniciach rýchlosti w a momentu M

Ak sa pri stojacom pohone zmení smer pôsobenia krútiaceho momentu M, jeho znamienko bude záporné a hodnota e (uhlové zrýchlenie pohonu) <0. V tomto prípade sa absolútna hodnota rýchlosti w zvyšuje, ale jej znamienko je záporné, to znamená, že pohon zrýchľuje v režime motora, keď sa otáča proti smeru hodinových ručičiek. Tento režim sa bude nachádzať v kvadrante III.

Smer statického momentu Mc (alebo jeho znamienka) závisí od druhu odporových síl pôsobiacich na pracovné teleso a od smeru otáčania.

Statický moment je vytváraný prospešnými a škodlivými silami odporu. Užitočné sú sily odporu, ktoré má stroj prekonať. Ich veľkosť a charakter závisí od typu výrobného procesu a konštrukcie stroja.

Škodlivé odporové sily sú spôsobené rôznymi druhmi strát vyskytujúcich sa v mechanizmoch počas pohybu a pri prekonaní stroj nevykonáva žiadnu užitočnú prácu.

Hlavnou príčinou týchto strát sú trecie sily v ložiskách, ozubených kolesách atď., ktoré vždy bránia pohybu v akomkoľvek smere. Pri zmene znamienka rýchlosti w sa teda vplyvom udávaných odporových síl mení znamienko statického momentu Mc.

Takéto statické momenty sú tzv reaktívne alebo pasívne, pretože Onito vždy bránia pohybu, ale pod ich vplyvom, keď je motor vypnutý, k pohybu nemôže dôjsť.

Statické momenty vytvorené užitočnými odporovými silami môžu byť tiež reaktívne, ak prevádzka stroja zahŕňa prekonávanie síl trenia, rezu alebo ťahu, stláčania a krútenia nepružných telies.

Ak je však výrobný proces vykonávaný strojom spojený so zmenou potenciálnej energie prvkov systému (zdvihnutie bremena, elastické deformácie krútenia, kompresie atď.), potom statické momenty vytvorené užitočnými odporovými silami sa volajú potenciálne alebo aktívne.

Smer ich pôsobenia zostáva konštantný a znamienko statického momentu Mc sa pri zmene znamienka rýchlosti o nemení. V tomto prípade, keď sa potenciálna energia systému zvyšuje, statický moment bráni pohybu (napríklad pri zdvíhaní bremena), a keď klesá, podporuje pohyb (spúšťanie bremena) aj pri vypnutom motore.

Ak elektromagnetický moment M a rýchlosť o smerujú opačne, potom elektrický stroj pracuje v režime zastavenia, ktorý zodpovedá II a IV kvadrantom. V závislosti od pomeru absolútnych hodnôt M a Mc sa rýchlosť otáčania pohonu môže zvyšovať, znižovať alebo zostať konštantná.

Účelom elektrického stroja používaného ako hnací stroj je dodávať pracovnému stroju mechanickú energiu na vykonanie práce alebo na zastavenie pracovného stroja (napr. Výber elektrického pohonu dopravníkov).

V prvom prípade sa elektrická energia dodávaná do elektrického stroja premieňa na mechanickú energiu a na hriadeli stroja vzniká krútiaci moment, ktorý zabezpečuje otáčanie pohonu a výkon užitočnej práce výrobnej jednotky.

Tento režim činnosti elektrického pohonu sa nazýva motor… Krútiaci moment a otáčky motora sa zhodujú v smere a výkon hriadeľa motora P = Mw > 0.

Charakteristiky motora v tomto režime prevádzky môžu byť v I alebo III kvadrante, kde znamienka otáčok a krútiaceho momentu sú rovnaké a teda P> 0. Voľba znamienka otáčok pri známom smere otáčania motor (pravý alebo ľavý) môže byť ľubovoľný.

Zvyčajne sa kladný smer otáčok berie ako smer otáčania pohonu, v ktorom mechanizmus vykonáva hlavnú prácu (napríklad zdvíhanie bremena pomocou zdvíhacieho stroja). Potom nastáva chod elektrického pohonu v opačnom smere so záporným znamienkom rýchlosti.

Na spomalenie alebo zastavenie stroja je možné odpojiť motor od siete. V tomto prípade sa rýchlosť znižuje pôsobením síl odporu voči pohybu.

Tento režim prevádzky sa nazýva voľný pohyb… V tomto prípade je pri akejkoľvek rýchlosti krútiaci moment pohonu nulový, to znamená, že mechanická charakteristika motora sa zhoduje s ordinátnou osou.

Na rýchlejšie zníženie alebo zastavenie otáčok ako pri voľnom vzlete a na udržanie konštantnej rýchlosti mechanizmu so zaťažovacím momentom pôsobiacim v smere otáčania musí byť smer momentu elektrického stroja opačný ako smer otáčania. rýchlosť .

Tento režim činnosti zariadenia sa nazýva inhibičný, zatiaľ čo elektrický stroj pracuje v režime generátora.

Hnací výkon P = Mw <0 a mechanická energia z pracovného stroja je privádzaná na hriadeľ elektrického stroja a premieňaná na elektrickú energiu. Mechanické charakteristiky v režime generátora sa nachádzajú v kvadrantoch II a IV.

Správanie elektrického pohonu, ako vyplýva z pohybovej rovnice, s danými parametrami mechanických prvkov je určené hodnotami momentov motora a zaťaženia hriadeľa pracovného telesa.

Keďže najčastejšie sa analyzuje zákon zmeny otáčok elektrického pohonu počas prevádzky, je vhodné použiť grafickú metódu pre elektrické pohony, v ktorých krútiaci moment motora a zaťažovací krútiaci moment závisia od otáčok.

Na tento účel sa zvyčajne používa mechanická charakteristika motora, ktorá predstavuje závislosť uhlovej rýchlosti motora od jeho krútiaceho momentu w = f (M), a mechanická charakteristika mechanizmu, ktorá určuje závislosť motora. rýchlosť na redukovanom statickom momente vytvorenom zaťažením pracovného prvku w = f (Mc) …

Uvedené závislosti pre ustálenú prevádzku elektrického pohonu sa nazývajú statické mechanické charakteristiky.

Statické mechanické vlastnosti elektromotorov