Bedrijfsmodi van elektrische aandrijvingen in toerental- en koppelcoördinaten

Het grootste deel van de opgewekte elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie met behulp van een elektrische aandrijving om de werking van verschillende machines en mechanismen te garanderen.

Een van de belangrijke taken is elektrisch rijden bepaling van de noodzakelijke veranderingswet op het moment M van de motor onder een bepaalde belasting en de noodzakelijke aard van de beweging gegeven door de wet van verandering van versnelling of snelheid. Deze taak komt neer op de synthese van een elektrisch aandrijfsysteem dat een vaste bewegingswet verschaft.

In het algemeen kunnen de tekens van de momenten M (motorkoppel) en Ms (moment van weerstandskrachten) verschillen.

Bijvoorbeeld, met dezelfde tekens M en Mc, werkt de omvormer in motormodus met toenemende snelheid w (hoekversnelling e> 0).In dit geval vindt de rotatie van de aandrijving plaats in de richting van toepassing van het koppel M van de motor, dat in twee mogelijke richtingen kan werken (met de klok mee of tegen de klok in).

Een van deze richtingen, bijvoorbeeld met de klok mee, wordt als positief beschouwd, en wanneer de aandrijving in die richting draait, worden het moment M en de snelheid w als positief beschouwd. In het moment- en snelheidscoördinatensysteem (M, w) bevindt een dergelijke werking zich in het I-kwadrant.

Gebieden van werkingsmodi van de elektrische aandrijving in de coördinaten van de snelheid w en het moment M

Als bij een stationaire aandrijving de werkrichting van het koppel M verandert, wordt het teken negatief en de waarde e (hoekversnelling van de aandrijving)<0. In dit geval neemt de absolute waarde van de snelheid w toe, maar het teken is negatief, dat wil zeggen dat de omvormer versnelt in motormodus wanneer deze tegen de klok in draait. Dit regime komt in kwadrant III te liggen.

De richting van het statische moment Mc (of het teken) hangt af van het type weerstandskrachten dat op het werklichaam inwerkt en de draairichting.

Statisch moment wordt gecreëerd door gunstige en schadelijke weerstandskrachten. De weerstandskrachten die de machine moet overwinnen, zijn nuttig. Hun grootte en aard zijn afhankelijk van het type productieproces en het ontwerp van de machine.

Schadelijke weerstandskrachten worden veroorzaakt door verschillende soorten verliezen die optreden in mechanismen tijdens beweging, en wanneer ze worden overwonnen, doet de machine geen nuttig werk.

De belangrijkste oorzaak van deze verliezen zijn de wrijvingskrachten in de lagers, tandwielen, enz., die beweging in elke richting altijd belemmeren. Wanneer dus het teken van de snelheid w verandert, verandert het teken van het statische moment Mc, als gevolg van de aangegeven weerstandskrachten.

Dergelijke statische momenten worden genoemd reactief of passief, omdat Onito beweging altijd hindert, maar onder hun invloed, wanneer de motor is uitgeschakeld, geen beweging kan plaatsvinden.

Statische momenten die worden gecreëerd door nuttige weerstandskrachten kunnen ook reactief zijn als de werking van de machine het overwinnen van wrijvings-, snij- of trekkrachten, compressie en torsie van niet-elastische lichamen inhoudt.

Als het productieproces dat door de machine wordt uitgevoerd echter gepaard gaat met een verandering in de potentiële energie van de elementen van het systeem (hijsen van lasten, elastische vervormingen van torsie, compressie, enz.), dan zijn de statische momenten gecreëerd door nuttige weerstandskrachten worden genoemd potentieel of actief.

Hun actierichting blijft constant en het teken van het statische moment Mc verandert niet als het teken van de snelheid o verandert. In dit geval, naarmate de potentiële energie van het systeem toeneemt, verhindert het statische moment beweging (bijvoorbeeld bij het heffen van een last), en wanneer het afneemt, bevordert het beweging (het laten zakken van een last), zelfs wanneer de motor is uitgeschakeld.

Als het elektromagnetische moment M en de snelheid o tegengesteld zijn gericht, werkt de elektrische machine in de stopmodus, wat overeenkomt met de II- en IV-kwadranten. Afhankelijk van de verhouding van de absolute waarden van M en Mc kan het toerental van de aandrijving toenemen, afnemen of constant blijven.

Het doel van een elektrische machine die als krachtbron wordt gebruikt, is om de werkende machine van mechanische energie te voorzien om het werk te doen of om de werkende machine te stoppen (bijvoorbeeld Keuze uit elektrische aandrijving voor transportbanden).

In het eerste geval wordt de elektrische energie die aan de elektrische machine wordt geleverd, omgezet in mechanische energie en wordt er een koppel gegenereerd op de as van de machine, dat zorgt voor de rotatie van de aandrijving en de uitvoering van nuttig werk door de productie-eenheid.

Deze werkingsmodus van de elektrische aandrijving wordt genoemd motor… Motorkoppel en -snelheid komen overeen in richting, en motorasvermogen P = Mw > 0.

De karakteristieken van de motor in deze bedrijfsmodus kunnen in het I- of III-kwadrant zijn, waar de tekens van de snelheid en het koppel hetzelfde zijn en dus P> 0. De keuze van het teken van de snelheid met een bekende draairichting van de motor (rechts of links) kan willekeurig zijn.

Gewoonlijk wordt als positieve snelheidsrichting de draairichting van de aandrijving bedoeld waarin het mechanisme het hoofdwerk verricht (bijvoorbeeld het heffen van een last met een hefwerktuig). Dan vindt de werking van de elektrische aandrijving in de tegenovergestelde richting plaats met een negatief teken van de snelheid.

Om de machine af te remmen of te stoppen kan de motor van het elektriciteitsnet worden losgekoppeld. In dit geval neemt de snelheid af onder invloed van de weerstandskrachten tegen de beweging.

Deze bedrijfsmodus wordt genoemd vrije beweging… In dit geval is het koppel van de aandrijving bij elke snelheid nul, dat wil zeggen dat de mechanische karakteristiek van de motor samenvalt met de ordinaatas.

Om de snelheid sneller te verminderen of te stoppen dan bij vrije start, en om een ​​constante snelheid van het mechanisme te behouden met een lastkoppel dat in de draairichting werkt, moet de richting van het moment van de elektrische machine tegengesteld zijn aan de richting van snelheid.

Deze werkingsmodus van het apparaat wordt genoemd remmend, terwijl de elektrische machine in generatormodus werkt.

Aandrijfvermogen P = Mw <0, en de mechanische energie van de werkende machine wordt naar de as van de elektrische machine gevoerd en omgezet in elektrische energie. Mechanische kenmerken in generatormodus zijn te vinden in kwadranten II en IV.

Het gedrag van de elektrische aandrijving, zoals volgt uit de bewegingsvergelijking, met de gegeven parameters van de mechanische elementen wordt bepaald door de waarden van de momenten van de motor en de belasting op de as van het werklichaam.

Aangezien de snelheidsveranderingswet van een elektrische aandrijving tijdens bedrijf het vaakst wordt geanalyseerd, is het handig om een ​​grafische methode te gebruiken voor elektrische aandrijvingen waarbij het motorkoppel en het belastingskoppel afhangen van de snelheid.

Voor dit doel wordt meestal de mechanische eigenschap van de motor gebruikt, die de afhankelijkheid vertegenwoordigt van de hoeksnelheid van de motor op zijn koppel w = f (M), en de mechanische eigenschap van het mechanisme, die de afhankelijkheid van de motor vaststelt snelheid op het verminderde statische moment gecreëerd door de belasting van het werkelement w = f (Mc) …

De gespecificeerde afhankelijkheden voor de stationaire werking van de elektrische aandrijving worden statische mechanische eigenschappen genoemd.

Statische mechanische eigenschappen van elektromotoren