Sähkökäyttöjen toimintatavat nopeus- ja vääntömomenttikoordinaateissa

Suurin osa syntyneestä sähköenergiasta muunnetaan mekaaniseksi energiaksi sähkökäyttöä käyttämällä erilaisten koneiden ja mekanismien toiminnan varmistamiseksi.

Yksi tärkeimmistä sähkökäytön tehtävistä on moottorin momentin M välttämättömän muutoslain määrittäminen tietyllä kuormituksella ja kiihtyvyyden tai nopeuden muutoksen lain antama liikkeen välttämätön luonne. Tämä tehtävä tiivistyy sähköisen käyttöjärjestelmän synteesiin, joka tarjoaa tietyn liikelain.

Yleisessä tapauksessa momenttien M (moottorin vääntömomentti) ja Ms (vastusvoimien momentti) etumerkit voivat olla erilaisia.

Esimerkiksi samoilla merkeillä M ja Mc taajuusmuuttaja toimii moottoritilassa kasvavalla nopeudella w (kulmakiihtyvyys e> 0).Tässä tapauksessa käyttölaitteen pyöriminen tapahtuu moottorin vääntömomentin M kohdistamissuuntaan, joka voi toimia jompaankumpaan kahdesta mahdollisesta suunnasta (myötäpäivään tai vastapäivään).

Yksi näistä suunnista, esimerkiksi myötäpäivään, otetaan positiiviseksi, ja kun käyttölaite pyörii siihen suuntaan, momentti M ja nopeus w katsotaan positiivisiksi. Momentin ja nopeuden koordinaattijärjestelmässä (M, w) tällainen toimintatapa sijoittuu I-kvadranttiin.

Sähkökäytön toimintatilojen alueet nopeuden w ja momentin M koordinaateissa

Jos paikallaan olevan käytön yhteydessä vääntömomentin M toimintasuunta muuttuu, sen etumerkistä tulee negatiivinen ja arvo e (käytön kulmakiihtyvyys) <0. Tässä tapauksessa nopeuden w itseisarvo kasvaa, mutta sen etumerkki on negatiivinen, eli taajuusmuuttaja kiihtyy moottoritilassa, kun se pyörii vastapäivään. Tämä järjestelmä sijoittuu III-kvadranttiin.

Staattisen momentin Mc (tai sen etumerkin) suunta riippuu työkappaleeseen vaikuttavien vastusvoimien tyypistä ja pyörimissuunnasta.

Staattinen momentti syntyy hyödyllisten ja haitallisten vastusvoimien vaikutuksesta. Vastusvoimat, jotka kone on suunniteltu voittamaan, ovat hyödyllisiä. Niiden koko ja luonne riippuvat tuotantoprosessin tyypistä ja koneen suunnittelusta.

Haitalliset vastusvoimat aiheutuvat mekanismeissa liikkeen aikana tapahtuvista erilaisista häviöistä, ja ylitettynä kone ei tee hyödyllistä työtä.

Suurin syy näihin häviöihin on laakereissa, hammaspyörissä jne. esiintyvät kitkavoimat, jotka aina estävät liikkeen mihin tahansa suuntaan. Siksi, kun nopeuden w etumerkki muuttuu, staattisen momentin Mc etumerkki muuttuu ilmaistujen vastusvoimien vuoksi.

Tällaisia ​​staattisia hetkiä kutsutaan reaktiivinen tai passiivinen, koska Onito aina haittaa liikettä, mutta niiden vaikutuksen alaisena, kun moottori sammutetaan, liikettä ei voi tapahtua.

Hyödyllisten vastusvoimien synnyttämät staattiset momentit voivat myös olla reaktiivisia, jos koneen toimintaan liittyy kitka-, leikkaus- tai jännitys-, puristus- ja joustamattomien kappaleiden vääntövoimien voittamista.

Jos koneen suorittama tuotantoprosessi kuitenkin liittyy järjestelmän elementtien potentiaalienergian muutokseen (kuorman nosto, vääntökimmoiset muodonmuutokset, puristus jne.), niin hyödyllisten vastusvoimien synnyttämät staattiset momentit kutsutaan potentiaalinen tai aktiivinen.

Niiden toimintasuunta pysyy vakiona ja staattisen momentin Mc merkki ei muutu, kun nopeuden o etumerkki muuttuu. Tässä tapauksessa järjestelmän potentiaalienergian kasvaessa staattinen momentti estää liikkeen (esim. kuormaa nostettaessa), ja kun se pienenee, se edistää liikettä (kuorman laskemista) myös moottorin ollessa sammutettuna.

Jos sähkömagneettinen momentti M ja nopeus o on suunnattu vastakkain, niin sähkökone toimii pysäytystilassa, joka vastaa II ja IV kvadrantteja. Riippuen M:n ja Mc:n absoluuttisten arvojen suhteesta, käytön pyörimisnopeus voi kasvaa, pienentyä tai pysyä vakiona.

Voimakoneena käytettävän sähkökoneen tarkoitus on syöttää työkoneeseen mekaanista energiaa työn suorittamiseksi tai työkoneen pysäyttämiseksi (esim. Kuljettimien sähkökäyttöinen valinta).

Ensimmäisessä tapauksessa sähkökoneeseen syötetty sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi ja koneen akselille syntyy vääntömomentti, joka varmistaa käyttölaitteen pyörimisen ja tuotantoyksikön hyödyllisen työn suorittamisen.

Tätä sähkökäytön toimintatapaa kutsutaan moottori… Moottorin vääntömomentti ja nopeus vastaavat suuntaa, ja moottorin akselin teho P = Mw > 0.

Moottorin ominaisuudet tässä toimintatilassa voivat olla I tai III kvadrantissa, jossa nopeuden ja vääntömomentin etumerkit ovat samat ja siten P> 0. Nopeuden merkin valinta tunnetulla pyörimissuunnalla moottori (oikea tai vasen) voi olla mielivaltainen.

Yleensä positiiviseksi nopeuden suunnaksi katsotaan käyttölaitteen pyörimissuunta, jossa mekanismi suorittaa päätyön (esim. kuorman nostaminen nostokoneella). Sitten sähkökäytön toiminta vastakkaiseen suuntaan tapahtuu negatiivisella nopeuden merkillä.

Koneen hidastamiseksi tai pysäyttämiseksi moottori voidaan irrottaa verkkovirrasta. Tässä tapauksessa nopeus laskee liikkeen vastustusvoimien vaikutuksesta.

Tätä toimintatapaa kutsutaan vapaa liikkuvuus… Tässä tapauksessa käyttölaitteen vääntömomentti on millä tahansa nopeudella nolla, eli moottorin mekaaninen ominaisuus on sama kuin ordinaatta-akseli.

Nopeuden pienentämiseksi tai pysäyttämiseksi nopeammin kuin vapaassa nousussa ja mekanismin tasaisen nopeuden ylläpitämiseksi pyörimissuuntaan vaikuttavalla kuormitusmomentilla, sähkökoneen momentin suunnan on oltava vastakkainen nopeus.

Tätä laitteen toimintatapaa kutsutaan estävä, kun sähkökone toimii generaattoritilassa.

Käyttöteho P = Mw <0, ja työkoneen mekaaninen energia syötetään sähkökoneen akselille ja muunnetaan sähköenergiaksi. Generaattorimoodin mekaaniset ominaisuudet löytyvät kvadranteista II ja IV.

Sähkökäytön käyttäytyminen, kuten liikeyhtälöstä seuraa, mekaanisten elementtien annetuilla parametreilla määräytyy moottorin momenttien ja työkappaleen akselin kuormituksen perusteella.

Koska sähkökäytön nopeudenmuutoslakia toiminnan aikana analysoidaan useimmiten, on sähkökäytöissä tarkoituksenmukaista käyttää graafista menetelmää, jossa moottorin vääntömomentti ja kuormitusmomentti riippuvat nopeudesta.

Tähän tarkoitukseen käytetään yleensä moottorin mekaanista ominaisuutta, joka edustaa moottorin kulmanopeuden riippuvuutta sen vääntömomentista w = f (M), ja mekanismin mekaanista ominaisuutta, joka määrittää moottorin riippuvuuden. nopeus työelementin kuorman aiheuttamalla pienennetyllä staattisella momentilla w = f (Mc) …

Määriteltyjä riippuvuuksia sähkökäytön vakaan tilan toiminnalle kutsutaan staattisiksi mekaanisiksi ominaisuuksiksi.

Sähkömoottoreiden staattiset mekaaniset ominaisuudet