Τρόποι λειτουργίας ηλεκτροκινητήρων σε συντεταγμένες ταχύτητας και ροπής

Το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρική κίνηση για να διασφαλιστεί η λειτουργία διαφόρων μηχανών και μηχανισμών.

Ένα από τα σημαντικά καθήκοντα ηλεκτροκίνησης είναι προσδιορισμός του απαραίτητου νόμου μεταβολής της ροπής M του κινητήρα υπό ορισμένο φορτίο και της αναγκαίας φύσης της κίνησης που δίνεται από τον νόμο της μεταβολής της επιτάχυνσης ή της ταχύτητας. Αυτή η εργασία καταλήγει στη σύνθεση ενός συστήματος ηλεκτρικής κίνησης που παρέχει έναν καθορισμένο νόμο κίνησης.

Στη γενική περίπτωση, τα σημάδια των ροπών M (ροπή κινητήρα) και Ms (ροπή δυνάμεων αντίστασης) μπορεί να είναι διαφορετικά.

Για παράδειγμα, με τα ίδια σημάδια M και Mc, ο κινητήρας λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα με αυξανόμενη ταχύτητα w (γωνιακή επιτάχυνση e> 0).Σε αυτή την περίπτωση, η περιστροφή του ηλεκτροκινητήρα λαμβάνει χώρα προς την κατεύθυνση εφαρμογής της ροπής M του κινητήρα, η οποία μπορεί να ενεργήσει σε οποιαδήποτε από τις δύο πιθανές κατευθύνσεις (δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα).

Μία από αυτές τις κατευθύνσεις, για παράδειγμα δεξιόστροφα, λαμβάνεται ως θετική, και όταν η κίνηση περιστρέφεται προς αυτή την κατεύθυνση, η στιγμή M και η ταχύτητα w θεωρούνται θετικές. Στο σύστημα συντεταγμένων ροπής και ταχύτητας (M, w), ένας τέτοιος τρόπος λειτουργίας θα βρίσκεται στο τεταρτημόριο I.

Περιοχές τρόπων λειτουργίας της ηλεκτρικής κίνησης στις συντεταγμένες της ταχύτητας w και της ροπής M

Εάν, με ακίνητη κίνηση, η κατεύθυνση δράσης της ροπής M αλλάξει, τότε το πρόσημο της θα γίνει αρνητικό και η τιμή e (γωνιακή επιτάχυνση της κίνησης)<0. Σε αυτή την περίπτωση, η απόλυτη τιμή της ταχύτητας w αυξάνεται, αλλά το πρόσημά της είναι αρνητικό, δηλαδή, ο κινητήρας επιταχύνει στη λειτουργία κινητήρα όταν περιστρέφεται αριστερόστροφα. Αυτό το καθεστώς θα βρίσκεται στο III τεταρτημόριο.

Η κατεύθυνση της στατικής ροπής Mc (ή του πρόσημου της) εξαρτάται από τον τύπο των δυνάμεων αντίστασης που ασκούνται στο σώμα εργασίας και την κατεύθυνση περιστροφής.

Η στατική ροπή δημιουργείται από ευεργετικές και επιβλαβείς δυνάμεις αντίστασης. Οι δυνάμεις αντίστασης που έχει σχεδιαστεί για να ξεπερνά το μηχάνημα είναι χρήσιμες. Το μέγεθος και η φύση τους εξαρτώνται από τον τύπο της διαδικασίας παραγωγής και τον σχεδιασμό του μηχανήματος.

Οι επιβλαβείς δυνάμεις αντίστασης προκαλούνται από διάφορους τύπους απωλειών που συμβαίνουν στους μηχανισμούς κατά τη διάρκεια της κίνησης, και όταν ξεπεραστούν, το μηχάνημα δεν κάνει χρήσιμη εργασία.

Η κύρια αιτία αυτών των απωλειών είναι οι δυνάμεις τριβής στα ρουλεμάν, τα γρανάζια κ.λπ., που εμποδίζουν πάντα την κίνηση προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Επομένως, όταν το πρόσημο της ταχύτητας w αλλάζει, το πρόσημο της στατικής ροπής Mc, λόγω των υποδεικνυόμενων δυνάμεων αντίστασης, αλλάζει.

Τέτοιες στατικές στιγμές ονομάζονται αντιδραστική ή παθητική, επειδή το Onito εμποδίζει πάντα την κίνηση, αλλά υπό την επιρροή τους, όταν ο κινητήρας είναι σβηστός, δεν μπορεί να συμβεί κίνηση.

Οι στατικές ροπές που δημιουργούνται από χρήσιμες δυνάμεις αντίστασης μπορούν επίσης να είναι αντιδραστικές εάν η λειτουργία της μηχανής περιλαμβάνει υπερνίκηση των δυνάμεων τριβής, κοπής ή τάσης, συμπίεσης και στρέψης ανελαστικών σωμάτων.

Ωστόσο, εάν η διαδικασία παραγωγής που εκτελείται από το μηχάνημα σχετίζεται με μεταβολή της δυναμικής ενέργειας των στοιχείων του συστήματος (άρση φορτίου, ελαστικές παραμορφώσεις στρέψης, συμπίεση κ.λπ.), τότε οι στατικές ροπές που δημιουργούνται από χρήσιμες δυνάμεις αντίστασης λέγονται δυνητικό ή ενεργό.

Η κατεύθυνση δράσης τους παραμένει σταθερή και το πρόσημο της στατικής ροπής Mc δεν αλλάζει όταν αλλάζει το πρόσημο της ταχύτητας o. Σε αυτήν την περίπτωση, καθώς αυξάνεται η δυναμική ενέργεια του συστήματος, η στατική ροπή εμποδίζει την κίνηση (για παράδειγμα, κατά την ανύψωση φορτίου) και όταν μειώνεται, προωθεί την κίνηση (κατέβασμα φορτίου) ακόμη και όταν ο κινητήρας είναι σβηστός.

Εάν η ηλεκτρομαγνητική ροπή M και η ταχύτητα o κατευθύνονται αντίθετα, τότε η ηλεκτρική μηχανή λειτουργεί στον τρόπο διακοπής, που αντιστοιχεί στα τεταρτημόρια II και IV. Ανάλογα με την αναλογία των απόλυτων τιμών των M και Mc, η ταχύτητα περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα μπορεί να αυξηθεί, να μειωθεί ή να παραμείνει σταθερή.

Ο σκοπός μιας ηλεκτρικής μηχανής που χρησιμοποιείται ως κύριος μηχανισμός κίνησης είναι να τροφοδοτήσει τη μηχανή εργασίας με μηχανική ενέργεια για να εκτελέσει εργασία ή να σταματήσει τη μηχανή εργασίας (για παράδειγμα, Επιλογή ηλεκτρικής κίνησης για μεταφορείς).

Στην πρώτη περίπτωση, η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στο ηλεκτρικό μηχάνημα μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια και δημιουργείται μια ροπή στον άξονα του μηχανήματος, η οποία εξασφαλίζει την περιστροφή της μετάδοσης κίνησης και την εκτέλεση χρήσιμης εργασίας από τη μονάδα παραγωγής.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας της ηλεκτρικής κίνησης ονομάζεται μοτέρ… Η ροπή και η ταχύτητα του κινητήρα αντιστοιχούν στην κατεύθυνση και ισχύς άξονα κινητήρα P = Mw > 0.

Τα χαρακτηριστικά του κινητήρα σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας μπορεί να είναι σε τεταρτημόριο Ι ή ΙΙΙ, όπου τα σημάδια της ταχύτητας και της ροπής είναι τα ίδια και επομένως P> 0. Η επιλογή του πρόσημου της ταχύτητας με γνωστή φορά περιστροφής του ο κινητήρας (δεξιά ή αριστερά) μπορεί να είναι αυθαίρετος.

Συνήθως, η θετική κατεύθυνση της ταχύτητας λαμβάνεται ως η φορά περιστροφής του μηχανισμού κίνησης στην οποία ο μηχανισμός εκτελεί την κύρια εργασία (για παράδειγμα, ανύψωση φορτίου με ανυψωτικό μηχάνημα). Στη συνέχεια, η λειτουργία της ηλεκτρικής κίνησης προς την αντίθετη κατεύθυνση συμβαίνει με αρνητικό πρόσημο της ταχύτητας.

Για να επιβραδύνετε ή να σταματήσετε το μηχάνημα, ο κινητήρας μπορεί να αποσυνδεθεί από το ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα μειώνεται υπό τη δράση των δυνάμεων αντίστασης στην κίνηση.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας ονομάζεται ελεύθερη κυκλοφορία… Σε αυτή την περίπτωση, σε οποιαδήποτε ταχύτητα, η ροπή του κινητήρα είναι μηδέν, δηλαδή το μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα συμπίπτει με τον άξονα τεταγμένων.

Για να μειωθεί ή να σταματήσει η ταχύτητα ταχύτερα από ό,τι στην ελεύθερη απογείωση και για να διατηρηθεί μια σταθερή ταχύτητα του μηχανισμού με ροπή φορτίου που ενεργεί προς την κατεύθυνση περιστροφής, η κατεύθυνση της ροπής της ηλεκτρικής μηχανής πρέπει να είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της ταχύτητα.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας της συσκευής ονομάζεται απαγορευτικός, ενώ η ηλεκτρική μηχανή λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας.

Ισχύς κίνησης P = Mw <0, και η μηχανική ενέργεια από τη μηχανή εργασίας τροφοδοτείται στον άξονα της ηλεκτρικής μηχανής και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά στη λειτουργία γεννήτριας βρίσκονται στα τεταρτημόρια II και IV.

Η συμπεριφορά της ηλεκτρικής κίνησης, όπως προκύπτει από την εξίσωση κίνησης, με τις δεδομένες παραμέτρους των μηχανικών στοιχείων καθορίζεται από τις τιμές των ροπών του κινητήρα και το φορτίο στον άξονα του σώματος εργασίας.

Δεδομένου ότι ο νόμος αλλαγής ταχύτητας ενός ηλεκτροκινητήρα κατά τη λειτουργία αναλύεται συχνότερα, είναι βολικό να χρησιμοποιηθεί μια γραφική μέθοδος για ηλεκτρικούς κινητήρες στους οποίους η ροπή του κινητήρα και η ροπή φορτίου εξαρτώνται από την ταχύτητα.

Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται συνήθως το μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα, το οποίο αντιπροσωπεύει την εξάρτηση της γωνιακής ταχύτητας του κινητήρα από τη ροπή του w = f (M) και το μηχανικό χαρακτηριστικό του μηχανισμού, που καθορίζει την εξάρτηση του κινητήρα ταχύτητα στη μειωμένη στατική ροπή που δημιουργείται από το φορτίο του στοιχείου εργασίας w = f (Mc) …

Οι καθορισμένες εξαρτήσεις για τη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα σε σταθερή κατάσταση ονομάζονται στατικά μηχανικά χαρακτηριστικά.

Στατικά μηχανικά χαρακτηριστικά ηλεκτροκινητήρων