- •1. Основные физические законы, описывающие электромеханические системы.
- •Электричество и магнетизм.
- •Магнитная цепь.
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея.
- •2. Электромеханические системы постоянного тока, пуск, торможение, регулирование частоты вращения.
- •Пуск дпт
- •Торможение дпт
- •Регулирование частоты вращения
- •3. Электромеханические системы переменного тока, пуск, торможение, регулирование частоты вращения. Электромеханические системы переменного тока
- •Пуск ад
- •Торможение ад
- •4. Расчет механических систем, приведение действующих нагрузок к валу электродвигателя. Приведение моментов сопротивления к валу электродвигателя.
- •Приведение Сил сопротивления к валу электродвигателя.
- •Приведение моментов инерции и масс к валу двигателя.
- •5. Моделирование динамики разомкнутой системы
- •6. Моделирование замкнутой системы
АПЭМС
1. Основные физические законы, описывающие электромеханические системы.
Действие ЭМС основано на законах механики и раздела физики – электричество и магнетизм.
-- II закон Ньютона для поступательного движения
m – масса движущегося тела, v – скорость тела, Fa – активная сила, способствующая движению, Fc – сила сопротивления, препятствующая движению
Силы сопротивления:
- активная; Активная сила сопротивления способна изменить направление скорости, например сила тяжести.
- пассивная (потенциальная). Пассивная сила сопротивления способна изменять скорость движения до 0, например сила трения.
Установившееся движение (v=const) возможно только в этом случае, если активные силы равны силам сопротивления. Если тело покоится, то для его разгона Fa>Fc, если Fc>Fa, то скорость движения уменьшается до 0.
-- II закон Ньютона для вращательного движения (*)
J – момент инерции вращающихся элементов, w – круговая частота вращения, Ма – активные моменты, Мс – моменты сопротивления
Мс аналогично Fc могут быть активными и пассивными
J=m*r2 [кг*м2] M=F*l (H*м)
V=w*r w=рад/с=с-1 n [об/мин]
.
Из (*) следует, что установившееся движение (w=const) возможно когда Ма=Мс. Для разгона Ма>Мс, если Мс>Ма происходит остановка.
Работа, выполняемая силой при поступательном перемещении: А=F*S
Мощность – работа, выполняемая в единицу времени:
Для вращательного движения: ; (**) при w=const Mc=Ma M=Ma=|Mc|
Из (*) и (**) следует, что двигатель в установившемся состоянии всегда развивает такую мощность, которая от него потребляется или активная мощность двигателя в установившемся режиме всегда равна мощности сопротивления (мощности нагрузки).
Электричество и магнетизм.
Магнитное поле (М.П.) – это такая форма материи, которая действует на движущуюся электрически заряженную частицу силой, зависящей от произведение ее заряда на скорость. М.П. создается упорядочено движущимися электрическими зарядами независимо от материала проводника и характера проводимости.
Основной характеристикой М.П. является вектор магнитной индукции, который определяется из закона Ампера. На проводник с током в М.П. действует сила Ампера:
dF – элементарная сила Ампера
I – ток в проводнике
dl – вектор элемента длины проводника проведенный в направлении тока
Если М.П. однородно (одинаково во всех точках), а проводник расположен перпендикулярно В, то Сила Ампера: Направлении силы Ампера можно определить по правилу левой руки: ладонь левой руки располагаем так, чтобы в нее входил вектор В, а 4 пальца совпали с направлением тока, то большой палец укажет направление силы Ампера.
Из закона Ампера следует, что магнитная индукция численно равна силе, действующей со стороны магнитного поля на проводник длиной 1 метр по которому протекает ток в 1 Ампер и который расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции.
Для графического изображения М.П. используется понятия о линиях магнитной индукции. Это кривые касательные к каждой точке которых совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Направление линий магнитной индукции можно определить по правилу Максвелла (правило Буравчика).
Если вкручивать винт с правой резьбой по часовой стрелке, то направление вращения определит направление сил Ампера.
Напряженность М.П.
Напряженностью М.П. называется векторная величина, характеризующая это поле и независящая от свойств среды в котором оно сосредоточено. Гн/м – Магнитная постоянная; - относительная магнитная проницаемость. показывает во сколько раз М.П. в данной среде больше, чем в вакууме. ( для вакуума).