Driftstilstande for elektriske drev i hastigheds- og drejningsmomentkoordinater
Det meste af den genererede elektriske energi omdannes til mekanisk energi ved hjælp af et elektrisk drev for at sikre driften af forskellige maskiner og mekanismer.
En af de vigtige opgaver elektrisk kørsel er bestemmelse af den nødvendige lov om ændring i momentet M af motoren under en vis belastning og den nødvendige karakter af bevægelsen givet af loven om ændring af acceleration eller hastighed. Denne opgave bunder i syntesen af et elektrisk drivsystem, der giver en fast bevægelseslov.
I det generelle tilfælde kan tegnene for momenterne M (motormoment) og Ms (moment af modstandskræfter) være forskellige.
For eksempel, med de samme tegn M og Mc, kører drevet i motortilstand med stigende hastighed w (vinkelacceleration e> 0).I dette tilfælde sker drejningen af drevet i påføringsretningen af motorens drejningsmoment M, som kan virke i en af to mulige retninger (med eller mod uret).
En af disse retninger, for eksempel med uret, tages som positiv, og når drevet roterer i den retning, betragtes momentet M og hastigheden w som positive. I moment- og hastighedskoordinatsystemet (M, w) vil en sådan driftsform være placeret i I-kvadranten.
Områder af driftstilstande for det elektriske drev i koordinaterne for hastigheden w og øjeblikket M
Hvis drejningsmomentet Ms virkeretning ændres ved et stationært drev, bliver dets fortegn negativt, og værdien e (drevets vinkelacceleration) <0. I dette tilfælde øges den absolutte værdi af hastigheden w, men dens fortegn er negativt, det vil sige, at drevet accelererer i motortilstand, når det roterer mod uret. Denne ordning vil være placeret i III-kvadranten.
Retningen af det statiske moment Mc (eller dets fortegn) afhænger af typen af modstandskræfter, der virker på arbejdslegemet og rotationsretningen.
Statisk moment skabes af gavnlige og skadelige modstandskræfter. De modstandskræfter, som maskinen er designet til at overvinde, er nyttige. Deres størrelse og karakter afhænger af typen af produktionsproces og maskinens design.
Skadelige modstandskræfter er forårsaget af forskellige typer tab, der opstår i mekanismer under bevægelse, og når den overvindes, udfører maskinen intet nyttigt arbejde.
Hovedårsagen til disse tab er friktionskræfterne i lejer, gear osv., som altid hæmmer bevægelse i enhver retning. Derfor, når tegnet for hastigheden w ændres, ændres tegnet for det statiske moment Mc på grund af de angivne modstandskræfter.
Sådanne statiske øjeblikke kaldes reaktiv eller passiv, fordi Onito altid hindrer bevægelse, men under deres indflydelse, når motoren er slukket, kan bevægelse ikke forekomme.
Statiske momenter skabt af nyttige modstandskræfter kan også være reaktive, hvis betjeningen af maskinen involverer overvindelse af kræfterne fra friktion, skæring eller spænding, kompression og vridning af uelastiske legemer.
Men hvis produktionsprocessen udført af maskinen er forbundet med en ændring i den potentielle energi af elementerne i systemet (belastningsløftning, elastiske deformationer af torsion, kompression osv.), Så er de statiske momenter skabt af nyttige modstandskræfter hedder potentiel eller aktiv.
Deres virkningsretning forbliver konstant, og tegnet for det statiske moment Mc ændres ikke, når fortegnet for hastigheden o ændres. I dette tilfælde, når systemets potentielle energi stiger, forhindrer det statiske moment bevægelse (for eksempel ved løft af en byrde), og når det falder, fremmer det bevægelse (sænker en last), selv når motoren er slukket.
Hvis det elektromagnetiske moment M og hastigheden o er rettet modsat, så arbejder den elektriske maskine i stoptilstand, hvilket svarer til II- og IV-kvadranterne. Afhængigt af forholdet mellem de absolutte værdier af M og Mc, kan drevets rotationshastighed stige, falde eller forblive konstant.
Formålet med en elektrisk maskine, der bruges som drivkraft, er at forsyne arbejdsmaskinen med mekanisk energi til at udføre arbejde eller standse arbejdsmaskinen (f. Valg af elektrisk drev til transportbånd).
I det første tilfælde omdannes den elektriske energi, der leveres til den elektriske maskine, til mekanisk energi, og der genereres et drejningsmoment på maskinens aksel, som sikrer rotationen af drevet og udførelsen af nyttigt arbejde af produktionsenheden.
Denne funktionsmåde for det elektriske drev kaldes motor… Motorens drejningsmoment og hastighed stemmer overens i retning, og motorens akseleffekt P = Mw > 0.
Motorens karakteristika i denne driftsform kan være i I- eller III-kvadrant, hvor fortegnene for hastigheden og drejningsmomentet er de samme og derfor P> 0. Valget af fortegnet for hastigheden med en kendt omdrejningsretning på motoren (højre eller venstre) kan være vilkårlig.
Normalt tages den positive hastighedsretning for at være rotationsretningen for drevet, hvor mekanismen udfører hovedarbejdet (for eksempel at løfte en last med en løftemaskine). Så sker driften af det elektriske drev i den modsatte retning med et negativt fortegn på hastigheden.
For at bremse eller stoppe maskinen kan motoren afbrydes fra lysnettet. I dette tilfælde falder hastigheden under påvirkning af modstandskræfterne mod bevægelsen.
Denne funktionsmåde kaldes fri bevægelighed… I dette tilfælde, ved enhver hastighed, er drevets drejningsmoment nul, det vil sige, at motorens mekaniske karakteristika falder sammen med ordinataksen.
For at reducere eller standse hastigheden hurtigere end ved fri start og for at opretholde en konstant hastighed af mekanismen med et belastningsmoment, der virker i rotationsretningen, skal retningen af den elektriske maskine være modsat retningen af hastighed.
Denne funktionsmåde for enheden kaldes hæmmende, mens den elektriske maskine kører i generatortilstand.
Drivkraft P = Mw <0, og den mekaniske energi fra arbejdsmaskinen føres til akslen på den elektriske maskine og omdannes til elektrisk energi. Mekaniske egenskaber i generatortilstand findes i kvadranter II og IV.
Det elektriske drevs opførsel, som følger af bevægelsesligningen, med de givne parametre for de mekaniske elementer bestemmes af værdierne af motorens momenter og belastningen på arbejdslegemets aksel.
Da hastighedsændringsloven for et elektrisk drev under drift oftest analyseres, er det praktisk at bruge en grafisk metode til elektriske drev, hvor motorens drejningsmoment og belastningsmomentet afhænger af hastigheden.
Til dette formål bruges sædvanligvis motorens mekaniske karakteristik, som repræsenterer afhængigheden af motorens vinkelhastighed af dens drejningsmoment w = f (M), og den mekaniske karakteristik af mekanismen, som fastslår motorens afhængighed hastighed på det reducerede statiske moment skabt af belastningen af arbejdselementet w = f (Mc) …
De specificerede afhængigheder for stabil drift af det elektriske drev kaldes statiske mekaniske egenskaber.
Statiske mekaniske egenskaber for elektriske motorer