Modes de funcionament dels accionaments elèctrics en coordenades de velocitat i parell
La major part de l'energia elèctrica generada es converteix en energia mecànica mitjançant un accionament elèctric per garantir el funcionament de diverses màquines i mecanismes.
Una de les tasques importants és la propulsió elèctrica determinació de la llei necessària del canvi en el moment M del motor sota una determinada càrrega i la naturalesa necessària del moviment donada per la llei del canvi d'acceleració o velocitat. Aquesta tasca es redueix a la síntesi d'un sistema d'accionament elèctric que proporciona una llei de moviment establerta.
En el cas general, els signes dels moments M (par motor) i Ms (moment de les forces de resistència) poden ser diferents.
Per exemple, amb els mateixos signes M i Mc, el variador funciona en mode motor amb velocitat creixent w (acceleració angular e> 0).En aquest cas, la rotació de l'accionament es produeix en el sentit d'aplicació del parell M del motor, que pot actuar en qualsevol de les dues direccions possibles (sentit horari o antihorari).
Una d'aquestes direccions, per exemple en el sentit de les agulles del rellotge, es pren com a positiva, i quan l'accionament gira en aquesta direcció, el moment M i la velocitat w es consideren positius. En el sistema de coordenades de moment i velocitat (M, w), aquest mode de funcionament estarà situat al quadrant I.
Regions dels modes de funcionament de l'accionament elèctric en les coordenades de la velocitat w i el moment M
Si, amb un accionament estacionari, la direcció d'acció del parell M canvia, el seu signe esdevindrà negatiu i el valor e (acceleració angular de l'accionament) <0. En aquest cas, el valor absolut de la velocitat w augmenta, però el seu signe és negatiu, és a dir, l'accionament accelera en mode motor quan gira en sentit contrari a les agulles del rellotge. Aquest règim se situarà al III quadrant.
La direcció del moment estàtic Mc (o el seu signe) depèn del tipus de forces de resistència que actuen sobre el cos de treball i del sentit de gir.
El moment estàtic és creat per forces de resistència beneficioses i perjudicials. Les forces de resistència que la màquina està dissenyada per superar són útils. La seva mida i naturalesa depenen del tipus de procés de producció i del disseny de la màquina.
Les forces de resistència nocives són causades per diversos tipus de pèrdues que es produeixen en els mecanismes durant el moviment i, quan es superen, la màquina no fa cap treball útil.
La principal causa d'aquestes pèrdues són les forces de fricció en els coixinets, engranatges, etc., que sempre impedeixen el moviment en qualsevol direcció. Per tant, quan canvia el signe de la velocitat w, canvia el signe del moment estàtic Mc, a causa de les forces de resistència indicades.
Aquests moments estàtics s'anomenen reactiu o passiu, perquè l'Onito sempre dificulta el moviment, però sota la seva influència, quan el motor està apagat, el moviment no es pot produir.
Els moments estàtics creats per forces de resistència útils també poden ser reactius si el funcionament de la màquina implica la superació de les forces de fregament, tall o tensió, compressió i torsió de cossos inelàstics.
Tanmateix, si el procés de producció dut a terme per la màquina està associat a un canvi en l'energia potencial dels elements del sistema (elevació de càrrega, deformacions elàstiques de torsió, compressió, etc.), els moments estàtics creats per forces de resistència útils són anomenats potencial o actiu.
La seva direcció d'acció es manté constant i el signe del moment estàtic Mc no canvia quan canvia el signe de la velocitat o. En aquest cas, a mesura que augmenta l'energia potencial del sistema, el moment estàtic impedeix el moviment (per exemple, en aixecar una càrrega), i quan disminueix, afavoreix el moviment (baixant una càrrega) fins i tot quan el motor està apagat.
Si el moment electromagnètic M i la velocitat o es dirigeixen de manera oposada, aleshores la màquina elèctrica funciona en el mode d'aturada, que correspon als quadrants II i IV. Depenent de la relació dels valors absoluts de M i Mc, la velocitat de rotació de la unitat pot augmentar, disminuir o mantenir-se constant.
El propòsit d'una màquina elèctrica que s'utilitza com a motor principal és subministrar energia mecànica a la màquina de treball per fer el treball o per aturar la màquina de treball (per exemple, Elecció d'accionament elèctric per a transportadors).
En el primer cas, l'energia elèctrica subministrada a la màquina elèctrica es converteix en energia mecànica i es genera un parell a l'eix de la màquina, que garanteix la rotació de l'accionament i el rendiment del treball útil per part de la unitat de producció.
Aquest mode de funcionament de l'accionament elèctric s'anomena motor… El parell i la velocitat del motor coincideixen en la direcció, i la potència a l'eix del motor P = Mw > 0.
Les característiques del motor en aquest mode de funcionament poden ser en I o III quadrant, on els signes de la velocitat i el parell són els mateixos i per tant P> 0. L'elecció del signe de la velocitat amb un sentit de gir conegut de el motor (dreta o esquerra) pot ser arbitrari.
Normalment, la direcció positiva de la velocitat es considera la direcció de gir de l'accionament en què el mecanisme realitza el treball principal (per exemple, aixecar una càrrega amb una màquina elevadora). Aleshores, el funcionament de l'accionament elèctric en sentit contrari es produeix amb un signe negatiu de la velocitat.
Per frenar o aturar la màquina, el motor es pot desconnectar de la xarxa elèctrica. En aquest cas, la velocitat disminueix sota l'acció de les forces de resistència al moviment.
Aquest mode de funcionament s'anomena lliure circulació… En aquest cas, a qualsevol velocitat, el parell de l'accionament és zero, és a dir, la característica mecànica del motor coincideix amb l'eix d'ordenades.
Per reduir o aturar la velocitat més ràpidament que en l'enlairament lliure, i per mantenir una velocitat constant del mecanisme amb un parell de càrrega que actua en el sentit de gir, la direcció del moment de la màquina elèctrica ha de ser oposada a la direcció de velocitat.
Aquest mode de funcionament del dispositiu s'anomena inhibidor, mentre la màquina elèctrica funciona en mode generador.
Potència motriu P = Mw <0, i l'energia mecànica de la màquina de treball s'alimenta a l'eix de la màquina elèctrica i es converteix en energia elèctrica. Les característiques mecàniques en mode generador es troben als quadrants II i IV.
El comportament de l'accionament elèctric, tal com es desprèn de l'equació de moviment, amb els paràmetres donats dels elements mecànics està determinat pels valors dels moments del motor i la càrrega sobre l'eix del cos de treball.
Com que la llei de canvi de velocitat d'un accionament elèctric durant el funcionament s'analitza amb més freqüència, és convenient utilitzar un mètode gràfic per a accionaments elèctrics en què el parell del motor i el parell de càrrega depenen de la velocitat.
Amb aquesta finalitat, s'acostuma a utilitzar la característica mecànica del motor, que representa la dependència de la velocitat angular del motor del seu parell w = f (M), i la característica mecànica del mecanisme, que estableix la dependència del motor. velocitat sobre el moment estàtic reduït creat per la càrrega de l'element de treball w = f (Mc) …
Les dependències especificades per al funcionament en estat estacionari de l'accionament elèctric s'anomenen característiques mecàniques estàtiques.
Característiques mecàniques estàtiques dels motors elèctrics