Лекция 12

Естественная механическая характеристика - соответствующая номинальным параметрам двигателя и питающей сети (напряжению, ча­стоте, сопротивлению в цепях двигателя и др.).

Искусственная - когда один или несколько из параметров изменились.

На горных предприятиях исполь­зуют электропривод постоянного и переменного тока.

Электропривод постоянного тока — дорогой и сложный в эксплуатации, требует тщательного ухода; его используют лишь тогда, когда это обусловлено высокими требованиями, предъявляемыми к диа­пазону и плавности пуска, торможения и регулирования скорости.

В основном применяют электропривод переменного тока как более простой и требующий меньшего ухода.

Двигательный и тормозной режимы работы электропривода

Электрические машины обратимы, т. е. могут работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.

При двигательном режиме электрическая машина создает на валу вращающий момент, обес­печивающий движение производственного механизма.

При генераторном режиме - момент, направленный встречно по отношению к направлению ее вращения и, следовательно, тормозящий движение.

В генераторном режиме движение осуществляется за счет запаса кинетической энергии в движущихся частях механизма и электрической машины. Запасенная кинетическая энергия превращается в электроэнергию, которая передается в сеть или расходуется на нагревание реоста­та.

Мощность дви­гателя (кВт) и момент М (Н·м) на его валу связаны соотношением:

Р=, кВт,

где ω – угловая скорость, рад/с;

n – частота вращения, с^-1.

Соотношение между угловой скоростью и частотой вращения:

ω=, рад/с.

Режимы работы электродвигателя

В квадранте / знаки угловой скорости и момента совпадают, мощность положи­тельна, следовательно, это двигательный режим.

В квадранте // знак угловой скорости остался положителен, а момент изменил знак на отрицательный, мощность двигателя ста­ла отрицательной, следовательно, это тормозной (генераторный) режим.

В квадранте /// отрицательны и момент, и угловая скорость, мощность двигателя положительна, следовательно, это двигатель­ный режим после реверсирования двигателя.

Квадранту IV соответствует положительный момент и отрица­тельная угловая скорость, мощность отрицательна, следовательно, это тормозной режим.

Существуют три способа электрического торможения электро­двигателей: рекуперативное, противовключением и динамическое.

При рекуперативном торможении происходит отдача энергии в сеть, электрическая машина работает как генератор (преобразует механическую энергию в электрическую). Этот способ отличается высокой экономичностью.

Торможение противовключением имеет место в случае, когда двигатель под воздействием сил, действующих со стороны рабочего механизма, вращается в направлении, противоположном тому, на которое включены его обмотки.

При динамическом торможении электрическая машина работа­ет генератором на реостат.

Задача

Дано: Р=75 кВт; n=950 об/мин.

Найти: ω-? М-?

Решение:

Лекция 13

Основное уравнение движения

Мощность, потребляемая электродвигателем из сети, расхо­дуется при постоянной частоте вращения на преодоление только статической нагрузки, а при изменении скорости — на преодоление как статической, так и динамической нагрузок во всех движущихся элементах электропривода.

Статическая нагрузка создается моментом статического сопротивления на валу рабочего механизма и силами тре­ния в передачах.

Динамическая нагрузка возникает при изменении скорости в связи с изменением запаса кинетической энергии всех дви­жущихся элементов механизма и привода.

Если скорость движения механизма постоянна, то движущая сила и статическая сила взаимно уравновешены.

ν=const, F=F_с

Если же скорость движения механизма изменяется, то дви­жущая сила расходуется на преодоление статических F_с и ди­намических сил F_д.

Уравнение равновесия сил при поступательном движении

F= F_с+ F_д= F_с+m,

где m – масса движущегося тела, кг;

ν – линейная скорость движения, м/с;

t – время, с;

F — движущая сила, Н.

Уравнение равновесия сил при вращательном движении (равновесие моментов)

М=М_с+М_д=М_с+J, Н/м,

где J-динамический момент, Н/м;

J – момент инерции, кг∙м².

J=m r²,

где r – радиус инерции, м.

Основное уравнение движения привода

М-М_с= J= J

Маховой момент

GD²=4gJ, Н/м²,

где G – сила тяжести, Н;

D – диаметр инерции, м.

При использовании уравнения движения следует всегда учитывать знаки моментов. В зависимости от соотношения величин М и М_с движение привода может быть ускоренным, замедленным или равномерным.

при М>М_с>0 – движение ускоренное;

при М<М_с<0 - движение замедленное;

при М=М_с=0 - движение равномерное (установившийся режим).

Момент М, развиваемый электродвигателем, считается положительным, когда он направлен в сторону движения (движущий момент) и отрицательным, когда он направлен встречно движению (тормозной момент).

Если М_с препятствует движению, т.е. является тормозным, то перед ним ставят знак плюс (например, груз поднимается). Если М_с является движущим (спуск груза), то перед ним ставят знак минус.

±М М_с= J