Elektros pavaros yra neatsiejama šiuolaikinės pramonės, transporto ir buities dalis. Apie du trečdalius visos pagamintos elektros energijos pasaulyje paverčiama naudinga mechanine energija elektros pavarose, kurios plačiai naudojamos įvairiausiuose įrenginiuose - nuo kompiuterių ir telefonų iki automobilių ir vandens tiekimo sistemų.
Elektros pavaros struktūra ir veikimo principai
Tipinę elektros pavarą sudaro energijos šaltinis, sujungtas su galios keitikliu, kuris suderintą galią tiekia į elektros variklį. Šis variklis prijungtas prie darbinės apkrovos. Elektros energija iš šaltinio per keitiklį patenka į elektros variklį, kuriame paverčiama mechanine. Toliau mechaninė energija per perdavimo įtaisą patenka į darbo mašiną, kur yra suvartojama.
Valdymo įtaisu galima reguliuoti bei kontroliuoti elektrinius ir mechaninius elektros pavaros parametrus. Tam tikslui sudaromas grįžtamasis ryšys. Elektros energijos keitikliai pakeičia elektros energijos parametrus: įtampą, dažnį ar kurį nors kitą. Tai gali būti transformatoriai, dažnio keitikliai, lygintuvai, stiprintuvai ir kt.
Perdavimo įtaisas reikalingas, kai variklio rotoriaus ir darbo įtaiso sūkių dažniai yra nevienodi arba kai darbo įtaiso judesys turi būti kitoks nei variklio rotoriaus (pvz., slenkamasis, švytuojamasis). Valdymo įtaisas dažniausiai skirtas elektros varikliui valdyti: jam paleisti, reversuoti, stabdyti, reguliuoti ar stabilizuoti jo greitį. Jis gali valdyti energijos keitiklį ir net perdavimo įtaisą.
Variklio darbo režimai
Yra numatyti aštuoni vardiniai variklių darbo režimai S1-S8. Išskyrus darbo režimą S1, visiems kitiems būdinga tai, kad darbo metu variklio šiluminis pereinamasis procesas nenusistovi. Apkrova pakinta anksčiau nei variklis pasiekia šiluminę pusiausvyrą įšildamas arba ataušdamas.
S1 režimas yra ilgalaikės apkrovos režimas, kai apkrova yra pastovi ir pakankamai ilgalaikė, kad nusistovėtų variklio šiluminė pusiausvyra. Jo nusistovėjusi temperatūra lygi leistinajai.
Elektros pavaros mechanika ir judėjimo lygtis
Nagrinėjant elektros pavarų judėjimą, viena iš dviejų galimų variklio sukimosi krypčių laikoma teigiama. Pasirinktoji kryptis yra teigiama visiems dydžiams, apibūdinantiems nagrinėjamąjį judėjimą: kampiniam sukimosi greičiui (ω) ir variklio kuriamam sukimosi momentui (M). Jei variklio greičio ir momento kryptys / ženklai sutampa, darbą atlieka variklis, imdamas elektros energiją. Priešingu atveju, kai momento ir sukimosi greičio ženklai skirtingi, variklis, išvystydamas tą momentą, vartoja mechaninę energiją.
Veikiantys momentai
Elektros pavaros judėjimą apibūdina du veikiantys momentai: variklio išvystomasis momentas (M) ir pasipriešinimo arba stabdantysis apkrovos momentas (Mst). Pasipriešinimo momentas gali būti reaktyvinis (atsiranda tik dėl judėjimo ir nukreiptas prieš judėjimą, pvz., trintis) ir aktyvinis (nepriklauso nuo pavaros judėjimo, sukeliamas išorinių mechaninės energijos šaltinių, pvz., sunkio jėgos).
Elektros pavarose elektros mašinos dažniausiai dirba variklio režimu, todėl pasipriešinimo (apkrovos) momentas yra stabdantis variklio rotoriaus judėjimo atžvilgiu ir priešinasi variklio momentui. Todėl laikoma, kad pasipriešinimo momento teigiama kryptis yra priešinga variklio momento teigiamai krypčiai.
Pagrindinė pavaros judėjimo lygtis
Pagrindinė pavaros lygtis užrašoma taip:
M − Mst = Mdin = J * dω/dt (1.1)
kur:
- M - variklio sukimo momentas, N·m;
- Mst - apkrovos mechanizmo pasipriešinimo momentas, N·m;
- Mdin - dinaminis momentas, N·m;
- J - suminis pavaros inercijos momentas, kg·m2;
- ω - variklio kampinis sukimosi greitis, rad/s;
- dω/dt - kampinis pagreitis.
Iš Mdin išraiškos išplaukia, jog dinaminio momento kryptis visuomet sutampa su elektros pavaros pagreičio kryptimi.
Svarbu pažymėti, kad lygtis (1.1) teisinga tik tada, kai besisukančios masės inercijos spindulys yra pastovus. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, esant skriejiko-švaistiklio mechanizmui, pavaros kinematinės grandinės inercijos spindulys yra periodinė pasisukimo kampo α funkcija. Tokiu atveju dinaminis momentas apskaičiuojamas pagal formulę:
Mdin = J(α) * dω/dt + (ω2/2) * dJ(α)/dα (1.2)
Dinaminių momentų įtaka ir pavaros režimai
Galimi trys elektros pavaros darbo režimai, priklausantys nuo dinaminio momento ženklo:
- Mdin > 0, t. y. dω/dt > 0: tai reiškia įsibėgėjimą, kai ω > 0, arba stabdymą, kai ω < 0.
- Mdin < 0, t. y. dω/dt < 0: tai reiškia stabdymą, kai ω > 0, arba įsibėgėjimą, kai ω < 0.
- Mdin = 0, t. y. dω/dt = 0: tai yra nusistovėjęs režimas, kai ω = const.
Pavaros įsibėgėjimo ir stabdymo trukmės apskaičiavimas
Pavaros įsibėgėjimo ir stabdymo trukmės randamos iš pagrindinės pavaros lygties (1.1), išsprendžiant ją diferencialo dt atžvilgiu:
dt = (J * dω) / (M − Mst) (1.3)
Paleidimo trukmės formulė
Laikas, reikalingas pavarai įsibėgėti nuo greičio ω1 iki ω2 (kai ω2 > ω1), randamas iš lygties, integruojant (1.3) formulę:
tpaleid:1,2 = ∫ω1ω2 (J / (M − Mst)) dω (1.4)
Asinchroninio variklio paleidimo trukmės pabaigos kriterijus
Asinchroninio variklio paleidimo trukmė baigiasi tada, kai greitis pasiekia 95% nusistovėjusios reikšmės. Pavyzdžiui, atlikti skaičiavimai gali parodyti, kad asinchroninio variklio paleidimo trukmė yra apie 3.04 sekundės.
Sukimo momento lygties svarba
Suprasti nuolatinės srovės variklio sukimo momento lygtį yra labai svarbu inžinieriams ir automatikos specialistams, kuriems reikalingas tikslus variklio veikimas. Sukimo momentas nuolatinės srovės variklyje reiškia sukimosi jėgą, susidariusią ant variklio veleno dėl elektromagnetinės sąveikos tarp armatūros srovės ir magnetinio lauko.
Nuolatinės srovės varikliuose sukimo momento generavimą reguliuoja Lorenco jėgos principai. Ši lygtis aiškiai parodo, kad sukimo momentas yra tiesiogiai proporcingas armatūros srovei ir magnetiniam srautui, todėl srovės valdymas yra veiksmingiausias nuolatinės srovės variklių sistemų sukimo momento reguliavimo metodas. Šie fiziniai parametrai yra konsoliduojami į variklio sukimo momento konstantą (Kt), todėl gaunama supaprastinta ir plačiai naudojama sukimo momento lygtis.
Nuolatinio lauko nuolatinės srovės variklių (pvz., nuolatinio magneto nuolatinės srovės variklių) magnetinis srautas išlieka pastovus. Dėl šio linijiškumo nuolatinės srovės varikliai yra labai pageidaujami servo valdymui, robotams, konvejeriams ir tikslioms automatizavimo sistemoms. Šis nuspėjamas elgesys supaprastina judesio profiliavimą, apkrovos suderinimą ir uždaro ciklo valdymo dizainą.
Žemaitaitis tik dėl manęs negali turėti meilužės,- Karolis Žukauskas | Laikykitės Ten | Laisvės TV
Nuolatinės srovės variklio sukimo momento lygtis vaidina lemiamą vaidmenį inžinerinėse sistemose, kuriose būtina tiksliai generuoti jėgą, valdyti pagreitį ir nuspėti mechaninę galią. Nuolatinės srovės variklių sukimo momento tiesiškumas - tiesioginis proporcingas ryšys tarp armatūros srovės ir išėjimo sukimo momento - yra viena vertingiausių charakteristikų elektros pavaros inžinerijoje.
Šis būdingas linijinis elgesys suteikia didelių projektavimo, valdymo ir našumo pranašumų, tokių kaip supaprastintas sistemos sudėtingumas, sklandus sukimo momentas net esant beveik nuliniam greičiui, greita reakcija į apkrovos pokyčius, galimybė stebėti mechanines apkrovas be papildomų jutiklių, ilgesnis tarnavimo laikas ir geresnis energijos vartojimo efektyvumas.
Reduktoriaus įtaka pavaros charakteristikoms
Reduktorius yra atskiras komponentas, dažnai naudojamas kaip reduktorius tarp variklio ir darbo mašinos. Pavarų dėžė, arba reduktorius, sujungta keliais reduktorių rinkiniais, naudojama transmisijos įrangai su mažu greičiu ir dideliu sukimo momentu.
Perdavimo santykis (i) yra momentinio įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis greičio mažinimo mechanizme. Kuo didesnis redukcijos koeficientas, tuo didesnis reduktoriaus išėjimo sukimo momentas ir didesnė reduktoriaus apkrova. Reduktoriaus redukcijos sukimo momentas apskaičiuojamas taip:
Sukimo momentas = 9550 × variklio galia ÷ variklio įėjimo apsisukimų skaičius × greičio santykis × naudojimo koeficientas
Pavaros skaičius lemia pavaros variklio išėjimo sukimo momentą. Šie parametrai tiesiogiai veikia inercijos momentą J lygtyse (1.1), (1.3) ir (1.4), todėl yra esminiai apskaičiuojant paleidimo ir stabdymo trukmę.
tags: #pavaros #paleidimo #trukme #formule