Provozní režimy elektrických pohonů v souřadnicích otáček a momentu

Většina vyrobené elektrické energie se přeměňuje na mechanickou energii pomocí elektrického pohonu pro zajištění chodu různých strojů a mechanismů.

Jedním z důležitých úkolů elektrického pohonu je stanovení nutného zákona změny momentu M motoru při určitém zatížení a nezbytného charakteru pohybu daného zákonem změny zrychlení nebo rychlosti. Tento úkol se scvrkává na syntézu elektrického pohonného systému, který poskytuje stanovený zákon pohybu.

V obecném případě mohou být znaménka momentů M (moment motoru) a Ms (moment odporových sil) různá.

Například se stejnými znaky M a Mc pracuje pohon v motorovém režimu s rostoucí rychlostí w (úhlové zrychlení e> 0).V tomto případě dochází k otáčení pohonu ve směru působení točivého momentu M motoru, který může působit v jednom ze dvou možných směrů (ve směru nebo proti směru hodinových ručiček).

Jeden z těchto směrů, například ve směru hodinových ručiček, je považován za kladný, a když se pohon otáčí tímto směrem, moment M a rychlost w jsou považovány za kladné. V momentovém a rychlostním souřadném systému (M, w) bude takový režim činnosti umístěn v I kvadrantu.

Oblasti provozních režimů elektrického pohonu v souřadnicích rychlosti w a momentu M

Pokud se u stojícího pohonu změní směr působení točivého momentu M, jeho znaménko bude záporné a hodnota e (úhlové zrychlení pohonu) <0. V tomto případě se absolutní hodnota rychlosti w zvyšuje, ale její znaménko je záporné, to znamená, že pohon zrychluje v režimu motoru, když se otáčí proti směru hodinových ručiček. Tento režim bude umístěn v kvadrantu III.

Směr statického momentu Mc (nebo jeho znaménko) závisí na druhu odporových sil působících na pracovní těleso a směru otáčení.

Statický moment je vytvářen prospěšnými a škodlivými odporovými silami. Užitečné jsou odporové síly, které má stroj překonat. Jejich velikost a charakter závisí na typu výrobního procesu a konstrukci stroje.

Škodlivé odporové síly jsou způsobeny různými druhy ztrát, ke kterým dochází v mechanismech při pohybu, a při jejich překonání stroj nevykonává žádnou užitečnou práci.

Hlavní příčinou těchto ztrát jsou třecí síly v ložiskách, ozubených kolech atd., které vždy brání pohybu v jakémkoli směru. Při změně znaménka rychlosti w se tedy vlivem udávaných odporových sil mění znaménko statického momentu Mc.

Takovým statickým momentům se říká reaktivní nebo pasivní, protože Onito vždy brání pohybu, ale pod jejich vlivem, když je motor vypnutý, k pohybu nemůže dojít.

Statické momenty vytvářené užitečnými odporovými silami mohou být také reaktivní, pokud provoz stroje zahrnuje překonání sil tření, řezání nebo tahu, stlačení a kroucení nepružných těles.

Pokud je však výrobní proces prováděný strojem spojen se změnou potenciální energie prvků systému (zvedání břemene, elastické deformace kroucení, stlačení atd.), pak statické momenty vytvořené užitečnými odporovými silami jsou nazývány potenciální nebo aktivní.

Jejich směr působení zůstává konstantní a znaménko statického momentu Mc se při změně znaménka rychlosti o nemění. V tomto případě, když se potenciální energie systému zvyšuje, statický moment brání pohybu (například při zvedání nákladu), a když se snižuje, podporuje pohyb (spouštění nákladu) i při vypnutém motoru.

Pokud elektromagnetický moment M a rychlost o směřují opačně, pak elektrický stroj pracuje v režimu zastavení, což odpovídá II a IV kvadrantu. V závislosti na poměru absolutních hodnot M a Mc se rychlost otáčení pohonu může zvyšovat, snižovat nebo zůstat konstantní.

Účelem elektrického stroje používaného jako hnací stroj je dodávat pracovnímu stroji mechanickou energii k výkonu práce nebo k zastavení pracovního stroje (např. Volba elektrického pohonu dopravníků).

V prvním případě se elektrická energie přiváděná do elektrického stroje přemění na energii mechanickou a na hřídeli stroje je generován točivý moment, který zajišťuje otáčení pohonu a výkon užitečné práce výrobní jednotky.

Tento režim činnosti elektrického pohonu se nazývá motor… Točivý moment a otáčky motoru se shodují ve směru a výkon hřídele motoru P = Mw > 0.

Charakteristiky motoru v tomto režimu provozu mohou být v I nebo III kvadrantu, kde jsou znaménka otáček a krouticího momentu stejná a tedy P> 0. Volba znaménka otáček se známým směrem otáčení motor (pravý nebo levý) může být libovolný.

Obvykle se za kladný směr otáček považuje směr otáčení pohonu, ve kterém mechanismus vykonává hlavní práci (například zvedání břemene zdvihacím strojem). Poté dochází k chodu elektropohonu v opačném směru s negativním znaménkem rychlosti.

Pro zpomalení nebo zastavení stroje lze motor odpojit od sítě. V tomto případě se rychlost snižuje působením sil odporu vůči pohybu.

Tento provozní režim se nazývá volný pohyb… V tomto případě je při jakékoli rychlosti točivý moment pohonu nulový, to znamená, že mechanická charakteristika motoru se shoduje s ordinátní osou.

Pro rychlejší snížení nebo zastavení rychlosti než při volném vzletu a pro udržení konstantní rychlosti mechanismu se zátěžovým momentem působícím ve směru otáčení musí být směr momentu elektrického stroje opačný než směr otáčení. rychlost .

Tento režim provozu zařízení se nazývá inhibiční, zatímco elektrický stroj pracuje v režimu generátoru.

Hnací výkon P = Mw <0 a mechanická energie z pracovního stroje je přiváděna na hřídel elektrického stroje a přeměňována na elektrickou energii. Mechanické charakteristiky v režimu generátoru se nacházejí v kvadrantech II a IV.

Chování elektrického pohonu, jak vyplývá z pohybové rovnice, s danými parametry mechanických prvků je určeno hodnotami momentů motoru a zatížením hřídele pracovního tělesa.

Vzhledem k tomu, že zákon změny otáček elektrického pohonu za provozu je nejčastěji analyzován, je vhodné pro elektrické pohony použít grafickou metodu, ve které závisí moment motoru a zatěžovací moment na otáčkách.

K tomuto účelu se obvykle používá mechanická charakteristika motoru, která představuje závislost úhlové rychlosti motoru na jeho kroutícím momentu w = f (M), a mechanická charakteristika mechanismu, která určuje závislost motoru. rychlost na redukovaný statický moment vzniklý zatížením pracovního prvku w = f (Mc) …

Uvedené závislosti pro ustálený provoz elektrického pohonu se nazývají statické mechanické charakteristiky.

Statické mechanické vlastnosti elektromotorů