Тема лекції 2 сили і моменти, що діють в системі електроприводу план лекції
Визначення «статичний момент» ілімомент опору механізму.
Види статичних моментів (активний і реактивний)
Приведення статичних моментів до валу електродвигуна
Розрахунок потужності електродвигуна на прикладі спрощеного електроприводу лебідки
Приведення моментів інерції до однієї осі обертання.
Приведення мас, що рухаються поступально, до валу двигуна
Види статичних моментів (активний і реактивний)
Визначення «статичний момент»
До складу кожного електроприводу входить робоча машина, наприклад, насос, вантажна лебідка, рульова машина і т.п.
Кожна така машина має робочий орган, призначений для виконання корисної роботи. До робочим органам відносяться: у насоса - крильчатка, у вантажний лебідки - гак для підвіски вантажу (гак), у рульового пристрою - перо керма і т.п.
Робоча машина з'єднується з двигуном через передавальний пристрій (редуктор, що знижує або підвищує швидкість врашенія вала двигуна, ремінь, муфту, і т.д.). У вузлах робочої машини, в передавальному пристрої, а також і в двигуні при русі, виникають сили тертя та інерції.
Сили тертя та інерції перешкоджають передачі механічної енергії від двигуна до робочого органу, знижують коефіцієнт корисної дії електроприводу і створюють момент, спрямований протилежно електромагнітного моменту двигуна.
Момент. що включає витрати механічної енергії двигуна на виконання корисної роботи і подолання всіх механічних втрат в системі електроприводу, (в тому числі і механічних втрат в двигуні тертя в підшипниках, інерцію вращющіхся частин двигуна) називаютстатіческім моментом (або в деяких літературних джерелах його називаютмоментом опору)
Таким чином, до валу електродвигуна в системі електроприводу пріложенидва моменти:
1) електромагнітний момент. створюваний двигуном;
2) статіческіймомент (момент опору) механізму. створюваний робочої машиною (виконавчим механізмом).
Важливо підкреслити, що статичний момент (момент опору) механізму має механічну природу.
Статичний момент (момент опору) механізму включає дві складові, які відповідають:
корисної праці. виконуваної робочої машиною (наприклад в подьyoмніке це подолання сили тяжіння, що створюється вагою вантажу, для вентилятора, компресора це подолання сил тертя крильчатки в технологічному середовищі);
роботі, витраченої на подолання сил тертя та інерції всіх пристроїв електропривода: в редукторах, в муфтах, що з'єднують вал двигуна з виконавчим механізмом, шківах, ременях, ланцюгах і т.д. (В тому числі і на подолання механічних втрат в електродвигуні, що виникають за рахунок тертя в підшипниках і інерції ротора або якоря).
Корисна робота здійснюється Виробничо механізмом під час
виконання відповідної технологічної операції. При здійсненні корисної роботи відбувається деформація матеріалу (різка, кування і т.д.) або змінюється потенційна енергія тел (наприклад в підйомних механізмах при підйомі або спуску вантажів).
У деяких механізмах вчинення корисної роботи відбувається при незначному перевищенні моменту двигуна в порівнянні з моментом тертя та інерції (наприклад пересування крана по горизонтальних напраляющіе і т.п.).
Робота тертя і всі механічні втрати. в Виробничо механізмі, при розрахунках враховується коефіцієнтом корисної дії (ККД) механічних передач приводу.
Наприклад. при підйому вантажу на висоту h вважають, що сили тертя як би збільшують вагу вантажу на деякий додаткове значення. Тоді робота А при підйому вантажу записується в такий спосіб:
У насосах втрати враховуються деякої фіктивної доплнітельной висотою подачі. Момент, створюваний силами тертя, завжди спрямований проти рушійного моменту приводу.
Напрямок дії статичних моментів
Залежно від виконуваної електроприводом операції кожен з моментів може бути як рушійним, так і гальмівним.
Рушійними або позитивними називають моменти, спрямовані в бік руху і викликають або сприяють руху.
Гальмівні або негативні моменти спрямовані назустріч руху і перешкоджають йому.
Розрізняють два види статичних моментів: активні (потенційні) і реактивні.
Активним (або потенційним) статичним моментом називають момент, який незалежно від напрямку руху завжди діє в одну сторону. Активні моменти називають потенційними. так як вони пов'язані зі зміною потенційної енергії. Такі моменти створюють, наприклад: маса піднятого вантажу, сили пружності попереднього стислих, розтягнутих або скручених пружних пружин.
Мал. 1.2. Активний (а) і реактивний (б) статичний моменти
В системі координат ω (М) зв'язок кутової швидкості ω і статичного активного моменту М показана за допомогою вертикальної лінії, що проходить через 1-й та 4-й квадранти (рис. 1.2, а).
Актівнийстатіческій момент -М, створений підвішеним вантажем визначається наступною формулою
М = GR = const,
Де: G - вага вантажу; R - радіус барабана лебідки.
Активний статичний момент має одне і те ж значення при будь-якій швидкості, в тому числі при швидкості, що дорівнює нулю. Крім того, напрямок цього моменту не залежить від напрямку переміщення вантажу (вгору або вниз), це пояснюється тим, що напрямок дії сили тяжіння вантажу не залежить від того, піднімають, або опускають вантаж.
Реактивним статичним моментом називають момент, що виникає як реакція середовища на рух електромеханічної системи. Реактивний момент діє тільки під час руху і завжди назустріч йому. Тому при зміні напрямку руху реактивний момент змінює напрямок дії і у всіх випадках буде гальмівним (негативним).
Реактивний момент створюють сили тертя, наприклад, тертя крильчаткивентилятора про повітря, тертя шестерень в редукторі і т.п.
В системі координат ω (М) зв'язок кутової швидкості ω і статичного моменту М показана за допомогою вертикальних ліній, що проходять через 1-й та 3-й квадранти (рис. 1.2, б).
У загальному випадку статичний момент є алгебраїчну суму моментів у всіх частинах робочої машини. Якщо в електроприводі вентилятора створюється тільки статичний реактивний момент, то в електроприводі лебідки дію одночасно два моменти - активний, створений підвішеним вантажем, і реактивний, створений силами тертя в редукторі і в двигуні.
Тому в загальному випадку статичний момент знаходиться як алгебраїчна сума реактивного і активного моментів, тобто
М = ± Мр ± Ма. (2.2)