Az elektromos hajtások működési módjai fordulatszám- és nyomatékkoordinátákban

A megtermelt elektromos energia nagy részét elektromos hajtás segítségével mechanikai energiává alakítják, biztosítva ezzel a különböző gépek és mechanizmusok működését.

Az elektromos hajtás egyik fontos feladata a motor M nyomatékának szükséges változási törvényének meghatározása bizonyos terhelés mellett és a mozgás szükséges jellegének meghatározása a gyorsulás vagy sebesség változásának törvénye által. Ez a feladat egy meghatározott mozgástörvényt biztosító elektromos hajtásrendszer szintézisében merül ki.

Általános esetben az M (motor nyomaték) és Ms (ellenállási erők) nyomatékok előjele eltérő lehet.

Például ugyanazokkal az M és Mc jelekkel a hajtás motoros üzemmódban, növekvő w sebességgel működik (szöggyorsulás e> 0).Ebben az esetben a hajtás forgása a motor M nyomatékának alkalmazási irányában történik, amely két lehetséges irány (az óramutató járásával megegyező vagy ellentétes) bármelyikében hathat.

Ezen irányok egyike, például az óramutató járásával megegyező irányba, pozitívnak tekinthető, és amikor a hajtás ebbe az irányba forog, az M nyomatékot és a w sebességet pozitívnak tekintjük. A nyomaték- és sebességkoordináta-rendszerben (M, w) egy ilyen üzemmód az I. kvadránsban fog elhelyezkedni.

Az elektromos hajtás üzemmódjainak tartományai a w sebesség és az M nyomaték koordinátáiban

Ha álló hajtásnál az M nyomaték hatásiránya megváltozik, akkor előjele negatív lesz, és az e érték (a hajtás szöggyorsulása)<0. Ebben az esetben a w fordulatszám abszolút értéke nő, de előjele negatív, vagyis motoros üzemmódban a hajtás az óramutató járásával ellentétes forgása esetén gyorsul. Ez a rezsim a III. kvadránsban fog elhelyezkedni.

Az Mc statikus nyomaték (vagy előjele) iránya a munkatestre ható ellenállási erők típusától és a forgásiránytól függ.

A statikus momentumot előnyös és káros ellenállási erők hozzák létre. Hasznosak azok az ellenállási erők, amelyek leküzdésére a gépet tervezték. Méretük és jellegük a gyártási folyamat típusától és a gép kialakításától függ.

A káros ellenállási erőket a mechanizmusokban mozgás közben fellépő különféle veszteségek okozzák, amelyek leküzdése esetén a gép nem végez hasznos munkát.

E veszteségek fő oka a csapágyakban, fogaskerekekben stb. fellépő súrlódási erők, amelyek mindig akadályozzák a mozgást bármilyen irányban. Ezért, amikor a w sebesség előjele változik, az Mc statikus nyomaték előjele a jelzett ellenállási erők miatt megváltozik.

Az ilyen statikus pillanatokat ún reaktív vagy passzív, mert az Onito mindig akadályozza a mozgást, de az ő befolyásukra, ha leállítják a motort, mozgás nem jöhet létre.

A hasznos ellenállási erők által létrehozott statikus nyomatékok is reaktívak lehetnek, ha a gép működése során a rugalmatlan testek súrlódási, vágó- vagy feszítő-, összenyomó- és csavaróerejét kell leküzdeni.

Ha azonban a gép által végzett gyártási folyamat a rendszer elemeinek potenciális energiájának megváltozásával jár (teheremelés, csavarás rugalmas alakváltozásai, összenyomás stb.), akkor a hasznos ellenállási erők által létrehozott statikus nyomatékok hívják potenciális vagy aktív.

Hatásirányuk állandó marad, és az Mc statikus nyomaték előjele nem változik az o sebesség előjelének megváltozásakor. Ilyenkor a rendszer potenciális energiájának növekedésével a statikus nyomaték akadályozza a mozgást (például teheremeléskor), csökkenésekor pedig a motor leállított állapotában is elősegíti a mozgást (teher süllyesztését).

Ha az M elektromágneses nyomaték és az o fordulatszám ellentétes irányú, akkor a villamos gép stop üzemmódban működik, ami a II és IV kvadránsnak felel meg. Az M és Mc abszolút értékeinek arányától függően a hajtás forgási sebessége növekedhet, csökkenhet vagy állandó maradhat.

Az erőgépként használt elektromos gép célja, hogy a munkagépet mechanikai energiával látja el a munkavégzéshez vagy a munkagép leállításához (pl. Választható elektromos hajtás a szállítószalagokhoz).

Az első esetben a villamos gépbe juttatott elektromos energia mechanikai energiává alakul, és a gép tengelyén olyan nyomaték keletkezik, amely biztosítja a hajtás forgását és a termelőegység hasznos munkavégzését.

Az elektromos hajtásnak ezt a működési módját ún motor… A motor nyomatéka és fordulatszáma iránya megegyezik, és a motor tengelyének teljesítménye P = Mw > 0.

A motor karakterisztikája ebben az üzemmódban lehet I. vagy III. kvadránsban, ahol a fordulatszám és a nyomaték előjele megegyezik, ezért P> 0. Az ismert forgásirányú fordulatszám előjelének megválasztása a motor (jobb vagy bal) tetszőleges lehet.

Általában pozitív sebességiránynak tekintjük a hajtás forgásirányát, amelyben a mechanizmus a fő munkát végzi (például teheremelés emelőgéppel). Ekkor az elektromos hajtás ellenkező irányú működése a fordulatszám negatív előjelével történik.

A gép lelassításához vagy leállításához a motort le lehet választani a hálózatról. Ebben az esetben a sebesség csökken a mozgással szembeni ellenállási erők hatására.

Ezt a működési módot ún szabad mozgás… Ebben az esetben bármilyen fordulatszámon a hajtás nyomatéka nulla, vagyis a motor mechanikai jellemzője egybeesik az ordinátatengellyel.

Ahhoz, hogy a sebességet gyorsabban csökkentsük vagy leállítsuk, mint a szabad felszállásnál, és a mechanizmus állandó sebességét a forgásirányban ható terhelési nyomatékkal fenntartsuk, az elektromos gép nyomatékának irányának ellentétesnek kell lennie sebesség .

A készüléknek ezt a működési módját ún gátló, miközben az elektromos gép generátor üzemmódban működik.

A hajtóteljesítmény P = Mw <0, és a munkagép mechanikai energiáját a villamos gép tengelyére táplálják és elektromos energiává alakítják. A generátor üzemmód mechanikai jellemzői a II. és IV. kvadránsban találhatók.

Az elektromos hajtás viselkedését, amint az a mozgásegyenletből következik, a mechanikai elemek adott paramétereivel a motor nyomatékainak értékei és a munkatest tengelyére ható terhelés határozza meg.

Mivel az elektromos hajtás működés közbeni fordulatszám-változási törvényét leggyakrabban elemzik, célszerű grafikus módszert alkalmazni az elektromos hajtásokhoz, amelyekben a motor nyomatéka és a terhelési nyomaték a fordulatszámtól függ.

Erre a célra általában a motor mechanikai karakterisztikáját használják, amely a motor szögsebességének a forgatónyomatékától való függését jelenti, w = f (M), valamint a mechanizmus mechanikai karakterisztikáját, amely megállapítja a motor függőségét. sebesség a munkaelem terhelése által létrehozott csökkentett statikus nyomatékon w = f (Mc) …

Az elektromos hajtás állandósult állapotú működésének meghatározott függőségeit statikus mechanikai jellemzőknek nevezzük.

Villanymotorok statikus mechanikai jellemzői