Driftlägen för elektriska drivningar i hastighet och vridmomentkoordinater

Det mesta av den genererade elektriska energin omvandlas till mekanisk energi med hjälp av en elektrisk drivning för att säkerställa driften av olika maskiner och mekanismer.

En av de viktiga uppgifterna elektrisk drivning är bestämning av den nödvändiga ändringslagen i motorns moment M under en viss belastning och den nödvändiga karaktären av rörelsen som ges av lagen om ändring av acceleration eller hastighet. Denna uppgift kokar ner till syntesen av ett elektriskt drivsystem som ger en fastställd rörelselag.

I det allmänna fallet kan tecknen på momenten M (motormoment) och Ms (moment av motståndskrafter) vara olika.

Till exempel, med samma tecken M och Mc, arbetar frekvensomriktaren i motorläge med ökande hastighet w (vinkelacceleration e> 0).I detta fall sker rotationen av drivenheten i appliceringsriktningen för motorns vridmoment M, vilket kan verka i endera av två möjliga riktningar (medurs eller moturs).

En av dessa riktningar, till exempel medurs, tas som positiv, och när drivningen roterar i den riktningen anses momentet M och hastigheten w vara positiva. I moment- och hastighetskoordinatsystemet (M, w) kommer ett sådant driftsätt att vara beläget i I-kvadranten.

Områden för driftlägen för den elektriska drivningen i koordinaterna för hastigheten w och ögonblicket M

Om, med en stationär drivning, rörelseriktningen för vridmomentet M ändras, blir dess tecken negativt, och värdet e (drivningens vinkelacceleration) <0. I det här fallet ökar det absoluta värdet av hastigheten w, men dess tecken är negativt, det vill säga att drivenheten accelererar i motorläge när den roterar moturs. Denna regim kommer att placeras i III-kvadranten.

Riktningen för det statiska momentet Mc (eller dess tecken) beror på typen av motståndskrafter som verkar på arbetskroppen och rotationsriktningen.

Statiskt moment skapas av välgörande och skadliga motståndskrafter. Motståndskrafterna som maskinen är konstruerad för att övervinna är användbara. Deras storlek och karaktär beror på typen av produktionsprocess och maskinens design.

Skadliga motståndskrafter orsakas av olika typer av förluster som uppstår i mekanismer under rörelse, och när den övervinns gör maskinen inget användbart arbete.

Den främsta orsaken till dessa förluster är friktionskrafterna i lagren, kugghjulen etc., som alltid hindrar rörelse i alla riktningar. Därför, när tecknet för hastigheten w ändras, ändras tecknet för det statiska momentet Mc, på grund av de indikerade motståndskrafterna.

Sådana statiska ögonblick kallas reaktiv eller passiv, eftersom Onito alltid hindrar rörelse, men under deras inflytande, när motorn är avstängd, kan rörelse inte inträffa.

Statiska moment som skapas av användbara motståndskrafter kan också vara reaktiva om maskinens funktion innebär att man övervinner krafterna från friktion, skärning eller spänning, kompression och vridning av oelastiska kroppar.

Men om produktionsprocessen som utförs av maskinen är förknippad med en förändring av den potentiella energin hos elementen i systemet (lastlyftning, elastiska deformationer av torsion, kompression, etc.), då de statiska momenten som skapas av användbara motståndskrafter kallas potentiell eller aktiv.

Deras verkningsriktning förblir konstant och tecknet för det statiska momentet Mc ändras inte när tecknet för hastigheten o ändras. I det här fallet, när den potentiella energin i systemet ökar, förhindrar det statiska momentet rörelse (till exempel när du lyfter en last), och när det minskar, främjar det rörelse (sänker en last) även när motorn är avstängd.

Om det elektromagnetiska momentet M och hastigheten o är riktade motsatt, arbetar den elektriska maskinen i stoppläge, vilket motsvarar II- och IV-kvadranterna. Beroende på förhållandet mellan de absoluta värdena för M och Mc, kan drevets rotationshastighet öka, minska eller förbli konstant.

Syftet med en elektrisk maskin som används som drivkraft är att förse arbetsmaskinen med mekanisk energi för att utföra arbete eller för att stoppa arbetsmaskinen (t.ex. Val av elektrisk drivning för transportörer).

I det första fallet omvandlas den elektriska energin som tillförs den elektriska maskinen till mekanisk energi, och ett vridmoment genereras på maskinens axel, vilket säkerställer rotationen av drivenheten och utförandet av användbart arbete av produktionsenheten.

Detta driftsätt för den elektriska drivningen kallas motor… Motorvridmoment och hastighet matchar i riktning, och motoraxeleffekt P = Mw > 0.

Motorns egenskaper i detta driftläge kan vara i I- eller III-kvadrant, där tecknen på hastighet och vridmoment är desamma och därför P> 0. Valet av tecknet för hastigheten med en känd rotationsriktning på motorn (höger eller vänster) kan vara godtycklig.

Vanligtvis anses den positiva hastighetsriktningen vara rotationsriktningen för drivenheten där mekanismen utför huvudarbetet (till exempel lyft av en last med en lyftmaskin). Då sker driften av den elektriska drivningen i motsatt riktning med ett negativt tecken på hastigheten.

För att bromsa eller stoppa maskinen kan motorn kopplas bort från elnätet. I detta fall minskar hastigheten under verkan av motståndskrafterna mot rörelsen.

Detta driftsätt kallas fri rörelse… I detta fall, vid vilken hastighet som helst, är frekvensomriktarens vridmoment noll, det vill säga motorns mekaniska egenskaper sammanfaller med ordinataaxeln.

För att minska eller stoppa hastigheten snabbare än vid fritt start, och för att bibehålla en konstant hastighet på mekanismen med ett belastningsmoment som verkar i rotationsriktningen, måste riktningen för momentet för den elektriska maskinen vara motsatt riktningen för hastighet.

Detta funktionssätt för enheten kallas hämmande, medan den elektriska maskinen arbetar i generatorläge.

Drivkraft P = Mw <0, och den mekaniska energin från arbetsmaskinen matas till den elektriska maskinens axel och omvandlas till elektrisk energi. Mekaniska egenskaper i generatorläge finns i kvadranter II och IV.

Uppförandet av den elektriska drivningen, som följer av rörelseekvationen, med de givna parametrarna för de mekaniska elementen bestäms av värdena för motormomenten och belastningen på arbetskroppens axel.

Eftersom hastighetsändringslagen för en elektrisk drivenhet under drift oftast analyseras, är det lämpligt att använda en grafisk metod för elektriska drivningar där motorns vridmoment och lastmomentet beror på hastigheten.

För detta ändamål används vanligtvis motorns mekaniska karaktäristik, som representerar beroendet av motorns vinkelhastighet på dess vridmoment w = f (M), och den mekaniska egenskapen för mekanismen, som fastställer beroendet av motorn hastighet på det reducerade statiska momentet som skapas av belastningen från arbetselementet w = f (Mc) …

De specificerade beroenden för stationär drift av den elektriska drivenheten kallas statiska mekaniska egenskaper.

Statiska mekaniska egenskaper hos elmotorer