Moduri de funcționare ale acționărilor electrice în coordonatele vitezei și cuplului

Cea mai mare parte a energiei electrice generate este convertită în energie mecanică folosind o acţionare electrică pentru a asigura funcţionarea diferitelor maşini şi mecanisme.

Una dintre sarcinile importante este acționarea electrică determinarea legii necesare a schimbării în momentul M a motorului sub o anumită sarcină și a naturii necesare a mișcării dată de legea schimbării accelerației sau vitezei. Această sarcină se rezumă la sinteza unui sistem de acționare electrică care oferă o lege stabilită a mișcării.

În cazul general, semnele momentelor M (cuplul motor) și Ms (momentul forțelor de rezistență) pot fi diferite.

De exemplu, cu aceleași semne M și Mc, unitatea funcționează în regim de motor cu viteza crescătoare w (accelerație unghiulară e> 0).În acest caz, rotația motorului are loc în sensul de aplicare a cuplului M al motorului, care poate acționa în oricare dintre cele două direcții posibile (în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic).

Una dintre aceste direcții, de exemplu în sensul acelor de ceasornic, este considerată pozitivă, iar atunci când unitatea se rotește în acea direcție, momentul M și viteza w sunt considerate pozitive. În sistemul de coordonate de moment și viteză (M, w), un astfel de mod de operare va fi situat în cadranul I.

Regiunile modurilor de funcționare ale acționării electrice în coordonatele vitezei w și ale momentului M

Dacă, cu o acționare staționară, direcția de acțiune a cuplului M se schimbă, atunci semnul acestuia va deveni negativ, iar valoarea e (accelerația unghiulară a acționării) <0. În acest caz, valoarea absolută a vitezei w crește, dar semnul acesteia este negativ, adică unitatea accelerează în modul motor atunci când se rotește în sens invers acelor de ceasornic. Acest regim va fi situat în cadranul III.

Direcția momentului static Mc (sau semnul acestuia) depinde de tipul forțelor de rezistență care acționează asupra corpului de lucru și de sensul de rotație.

Momentul static este creat de forțele de rezistență benefice și dăunătoare. Forțele de rezistență pe care mașina este proiectată să le depășească sunt utile. Dimensiunea și natura lor depind de tipul procesului de producție și de designul mașinii.

Forțele de rezistență dăunătoare sunt cauzate de diferite tipuri de pierderi care apar în mecanisme în timpul mișcării, iar atunci când sunt depășite, mașina nu efectuează nicio lucrare utilă.

Cauza principală a acestor pierderi sunt forțele de frecare în rulmenți, roți dințate etc., care împiedică întotdeauna mișcarea în orice direcție. Prin urmare, atunci când semnul vitezei w se modifică, semnul momentului static Mc, datorită forțelor de rezistență indicate, se modifică.

Astfel de momente statice se numesc reactiv sau pasiv, deoarece Onito împiedică întotdeauna mișcarea, dar sub influența lor, atunci când motorul este oprit, mișcarea nu poate apărea.

Momentele statice create de forțele utile de rezistență pot fi și ele reactive dacă funcționarea mașinii presupune depășirea forțelor de frecare, tăiere sau întindere, compresie și torsiune ale corpurilor inelastice.

Cu toate acestea, dacă procesul de producție desfășurat de mașină este asociat cu o modificare a energiei potențiale a elementelor sistemului (ridicarea sarcinii, deformații elastice de torsiune, compresie etc.), atunci momentele statice create de forțele de rezistență utile sunt numite potenţial sau activ.

Direcția lor de acțiune rămâne constantă și semnul momentului static Mc nu se modifică atunci când se modifică semnul vitezei o. În acest caz, pe măsură ce energia potențială a sistemului crește, momentul static împiedică mișcarea (de exemplu, la ridicarea unei sarcini), iar atunci când scade, favorizează mișcarea (coborârea unei sarcini) chiar și atunci când motorul este oprit.

Dacă momentul electromagnetic M și viteza o sunt direcționate opus, atunci mașina electrică funcționează în modul de oprire, care corespunde cadranelor II și IV. În funcție de raportul dintre valorile absolute ale lui M și Mc, viteza de rotație a unității poate crește, scădea sau rămâne constantă.

Scopul unei mașini electrice folosită ca motor principal este de a furniza mașinii de lucru cu energie mecanică pentru a efectua lucrul sau pentru a opri mașina de lucru (de exemplu, Alegerea acționării electrice pentru transportoare).

În primul caz, energia electrică furnizată mașinii electrice este convertită în energie mecanică, iar pe arborele mașinii se generează un cuplu, care asigură rotația mecanismului de acționare și efectuarea de muncă utilă de către unitatea de producție.

Acest mod de funcționare a acționării electrice se numește motor… Cuplul motorului și viteza se potrivesc în direcție, iar puterea arborelui motorului P = Mw > 0.

Caracteristicile motorului în acest mod de funcționare pot fi în cadranul I sau III, unde semnele vitezei și ale cuplului sunt aceleași și deci P> 0. Alegerea semnului vitezei cu sens de rotație cunoscut de motorul (dreapta sau stânga) poate fi arbitrar.

De obicei, direcția pozitivă a vitezei este considerată direcția de rotație a sistemului de acționare în care mecanismul efectuează activitatea principală (de exemplu, ridicarea unei sarcini cu o mașină de ridicat). Apoi, funcționarea acționării electrice în sens opus are loc cu un semn negativ al vitezei.

Pentru a încetini sau a opri mașina, motorul poate fi deconectat de la rețea. În acest caz, viteza scade sub acțiunea forțelor de rezistență la mișcare.

Acest mod de operare este numit mișcare liberă… În acest caz, la orice turație, cuplul motorului este zero, adică caracteristica mecanică a motorului coincide cu axa ordonatelor.

Pentru a reduce sau opri viteza mai repede decât la decolarea liberă și pentru a menține o viteză constantă a mecanismului cu un cuplu de sarcină care acționează în sensul de rotație, direcția momentului mașinii electrice trebuie să fie opusă direcției viteza .

Acest mod de funcționare a dispozitivului este numit inhibitor, în timp ce mașina electrică funcționează în modul generator.

Puterea de antrenare P = Mw <0, iar energia mecanică de la mașina de lucru este alimentată la arborele mașinii electrice și transformată în energie electrică. Caracteristicile mecanice în modul generator se găsesc în cadranele II și IV.

Comportarea acționării electrice, după cum reiese din ecuația de mișcare, cu parametrii dați ai elementelor mecanice este determinată de valorile momentelor motorului și a sarcinii pe arborele corpului de lucru.

Deoarece legea de schimbare a vitezei a unei acționări electrice în timpul funcționării este cel mai adesea analizată, este convenabil să se utilizeze o metodă grafică pentru acționările electrice în care cuplul motorului și cuplul de sarcină depind de turație.

În acest scop, se utilizează de obicei caracteristica mecanică a motorului, care reprezintă dependența vitezei unghiulare a motorului de cuplul său w = f (M), și caracteristica mecanică a mecanismului, care stabilește dependența motorului. viteza pe momentul static redus creat de sarcina elementului de lucru w = f (Mc) …

Dependențele specificate pentru funcționarea în regim de echilibru a acționării electrice se numesc caracteristici mecanice statice.

Caracteristicile mecanice statice ale motoarelor electrice