מצבי הפעלה של כוננים חשמליים בקואורדינטות מהירות ומומנט

רוב האנרגיה החשמלית הנוצרת מומרת לאנרגיה מכנית באמצעות כונן חשמלי על מנת להבטיח את פעולתן של מכונות ומנגנונים שונים.

אחת המשימות החשובות היא הנעה חשמלית קביעת חוק השינוי ההכרחי ברגע M של המנוע בעומס מסוים והטבע ההכרחי של התנועה הניתנת על ידי חוק שינוי התאוצה או המהירות. משימה זו מסתכמת בסינתזה של מערכת הנעה חשמלית המספקת חוק תנועה מוגדר.

במקרה הכללי, הסימנים של הרגעים M (מומנט מנוע) ו-Ms (רגע של כוחות התנגדות) עשויים להיות שונים.

לדוגמה, עם אותם סימנים M ו-Mc, הכונן פועל במצב מנוע במהירות גוברת w (תאוצה זוויתית e> 0).במקרה זה, סיבוב הכונן מתרחש בכיוון הפעלת המומנט M של המנוע, שיכול לפעול בכל אחד משני כיוונים אפשריים (בכיוון השעון או נגד כיוון השעון).

אחד מהכיוונים הללו, למשל בכיוון השעון, נחשב חיובי, וכאשר הכונן מסתובב בכיוון זה, הרגע M והמהירות w נחשבים חיוביים. במערכת קואורדינטות הרגע והמהירות (M, w), אופן פעולה כזה ימוקם ברביע I.

אזורי מצבי פעולה של הכונן החשמלי בקואורדינטות של מהירות w והרגע M

אם בהנעה נייחת משתנה כיוון הפעולה של המומנט M, ​​אז הסימן שלו יהפוך לשלילי, והערך e (תאוצה זוויתית של הכונן) <0. במקרה זה, הערך המוחלט של המהירות w עולה, אך הסימן שלה הוא שלילי, כלומר, הכונן מאיץ במצב מנוע כאשר הוא מסתובב נגד כיוון השעון. משטר זה ימוקם ברביע השלישי.

כיוון המומנט הסטטי Mc (או הסימן שלו) תלוי בסוג כוחות ההתנגדות הפועלים על הגוף העובד ובכיוון הסיבוב.

מומנט סטטי נוצר על ידי כוחות התנגדות מועילים ומזיקים. כוחות ההתנגדות שהמכונה נועדה להתגבר עליהם הם שימושיים. גודלם ואופיים תלויים בסוג תהליך הייצור ובעיצוב המכונה.

כוחות התנגדות מזיקים נגרמים על ידי סוגים שונים של הפסדים המתרחשים במנגנונים במהלך התנועה, וכאשר מתגברים, המכונה אינה עושה עבודה מועילה.

הגורם העיקרי להפסדים אלו הוא כוחות החיכוך במיסבים, גלגלי השיניים וכו', שתמיד מונעים תנועה לכל כיוון. לכן, כאשר סימן המהירות w משתנה, סימן המומנט הסטטי Mc, עקב כוחות ההתנגדות המצוינים, משתנה.

רגעים סטטיים כאלה נקראים תגובתי או פסיבי, כי אוניטו תמיד מעכב תנועה, אבל בהשפעתם, כשהמנוע כבוי, תנועה לא יכולה להתרחש.

מומנטים סטטיים שנוצרו על ידי כוחות התנגדות שימושיים יכולים להיות תגובתיים גם אם פעולת המכונה כוללת התגברות על כוחות החיכוך, החיתוך או המתח, הדחיסה והפיתול של גופים לא אלסטיים.

עם זאת, אם תהליך הייצור המבוצע על ידי המכונה קשור לשינוי באנרגיה הפוטנציאלית של מרכיבי המערכת (הרמת עומס, עיוותים אלסטיים של פיתול, דחיסה וכו'), אז המומנטים הסטטיים שנוצרו על ידי כוחות התנגדות שימושיים נקראים פוטנציאלי או פעיל.

כיוון הפעולה שלהם נשאר קבוע והמזל של הרגע הסטטי Mc לא משתנה כאשר סימן המהירות o משתנה. במקרה זה, ככל שהאנרגיה הפוטנציאלית של המערכת גדלה, המומנט הסטטי מונע תנועה (למשל בעת הרמת מטען), וכאשר הוא פוחת, הוא מקדם תנועה (הורדת עומס) גם כאשר המנוע כבוי.

אם המומנט האלקטרומגנטי M והמהירות o מכוונים הפוך, אז המכונה החשמלית פועלת במצב עצירה, התואם את הרבעים II ו- IV. בהתאם ליחס בין הערכים האבסולוטיים של M ו-Mc, מהירות הסיבוב של הכונן יכולה לעלות, לרדת או להישאר קבועה.

מטרתה של מכונה חשמלית המשמשת כמניע ראשי היא לספק למכונה הפועלת אנרגיה מכנית כדי לבצע עבודה או לעצור את המכונה הפועלת (לדוגמה, בחירת הנעה חשמלית למסועים).

במקרה הראשון, האנרגיה החשמלית המסופקת למכונה החשמלית מומרת לאנרגיה מכנית, ומומנט נוצר על ציר המכונה, המבטיח את סיבוב הכונן וביצוע עבודה שימושית על ידי יחידת הייצור.

מצב פעולה זה של הכונן החשמלי נקרא מָנוֹעַ… מומנט ומהירות המנוע תואמים בכיוון, והספק ציר המנוע P = Mw > 0.

המאפיינים של המנוע במצב פעולה זה יכולים להיות ברביע I או III, כאשר סימני המהירות והמומנט זהים ולכן P> 0. בחירת סימן המהירות עם כיוון סיבוב ידוע של המנוע (ימין או שמאל) יכול להיות שרירותי.

בדרך כלל, כיוון המהירות החיובי נחשב לכיוון הסיבוב של הכונן שבו המנגנון מבצע את העבודה העיקרית (לדוגמה, הרמת מטען עם מכונת הרמה). ואז פעולת הכונן החשמלי בכיוון ההפוך מתרחשת עם סימן שלילי של המהירות.

כדי להאט או לעצור את המכונה, ניתן לנתק את המנוע מהחשמל. במקרה זה, המהירות יורדת תחת פעולת כוחות ההתנגדות לתנועה.

אופן פעולה זה נקרא תנועה חופשית... במקרה זה, בכל מהירות, המומנט של הכונן הוא אפס, כלומר, המאפיין המכני של המנוע עולה בקנה אחד עם ציר הסמין.

כדי להפחית או לעצור את המהירות מהר יותר מאשר בהמראה חופשית, וכדי לשמור על מהירות קבועה של המנגנון עם מומנט עומס הפועל בכיוון הסיבוב, כיוון המומנט של המכונה החשמלית חייב להיות הפוך לכיוון של מהירות .

מצב פעולה זה של המכשיר נקרא מעכב, בזמן שהמכונה החשמלית פועלת במצב גנרטור.

כוח הנעה P = Mw <0, והאנרגיה המכנית מהמכונה הפועלת מוזנת לפיר המכונה החשמלית ומומרת לאנרגיה חשמלית. מאפיינים מכניים במצב גנרטור נמצאים ברביעים II ו-IV.

התנהגות הכונן החשמלי, כדלקמן ממשוואת התנועה, עם הפרמטרים הנתונים של האלמנטים המכניים נקבעת על פי ערכי מומנטי המנוע והעומס על הפיר של גוף העבודה.

מכיוון שחוק שינוי המהירות של כונן חשמלי במהלך הפעולה מנותח לרוב, נוח להשתמש בשיטה גרפית עבור כוננים חשמליים שבה מומנט המנוע ומומנט העומס תלויים במהירות.

לשם כך משתמשים בדרך כלל במאפיין המכאני של המנוע, המייצג את התלות של מהירות הזווית של המנוע במומנט שלו w = f (M), ואת המאפיין המכאני של המנגנון, המבסס את התלות של המנוע. מהירות על המומנט הסטטי המופחת שנוצר על ידי העומס של אלמנט העבודה w = f (Mc) …

התלות שצוינו לפעולה במצב יציב של הכונן החשמלי נקראות מאפיינים מכניים סטטיים.

מאפיינים מכניים סטטיים של מנועים חשמליים