Modos de operação de acionamentos elétricos em coordenadas de velocidade e torque

A maior parte da energia elétrica gerada é convertida em energia mecânica por meio de um acionamento elétrico para garantir o funcionamento de diversas máquinas e mecanismos.

Uma das tarefas importantes do acionamento elétrico é determinação da lei necessária de mudança no momento M do motor sob uma certa carga e a natureza necessária do movimento dada pela lei de mudança de aceleração ou velocidade. Essa tarefa se resume à síntese de um sistema de acionamento elétrico que fornece uma lei de movimento definida.

No caso geral, os sinais dos momentos M (torque do motor) e Ms (momento das forças de resistência) podem ser diferentes.

Por exemplo, com os mesmos sinais M e Mc, o drive opera no modo motor com velocidade crescente w (aceleração angular e> 0).Neste caso, a rotação do acionamento ocorre no sentido de aplicação do torque M do motor, que pode atuar em qualquer um dos dois sentidos possíveis (horário ou anti-horário).

Uma dessas direções, por exemplo, no sentido horário, é considerada positiva e, quando o acionamento gira nessa direção, o momento M e a velocidade w são considerados positivos. No sistema de coordenadas de momento e velocidade (M, w), tal modo de operação estará localizado no quadrante I.

Regiões dos modos de operação do acionamento elétrico nas coordenadas da velocidade w e do momento M

Se, com um acionamento estacionário, a direção de ação do torque M mudar, seu sinal se tornará negativo e o valor e (aceleração angular do acionamento)<0. Nesse caso, o valor absoluto da velocidade w aumenta, mas seu sinal é negativo, ou seja, o inversor acelera no modo motor quando gira no sentido anti-horário. Este regime estará localizado no III quadrante.

A direção do momento estático Mc (ou seu sinal) depende do tipo de forças de resistência que atuam no corpo de trabalho e da direção de rotação.

O momento estático é criado por forças de resistência benéficas e prejudiciais. As forças de resistência que a máquina foi projetada para superar são úteis. Seu tamanho e natureza dependem do tipo de processo de produção e do design da máquina.

Forças de resistência prejudiciais são causadas por vários tipos de perdas que ocorrem nos mecanismos durante o movimento e, quando superadas, a máquina não realiza trabalho útil.

A principal causa dessas perdas são as forças de atrito nos mancais, engrenagens, etc., que sempre impedem o movimento em qualquer direção. Portanto, quando o sinal da velocidade w muda, o sinal do momento estático Mc, devido às forças de resistência indicadas, muda.

Esses momentos estáticos são chamados reativo ou passivo, porque Onito sempre atrapalha o movimento, mas sob a influência deles, quando o motor é desligado, o movimento não pode ocorrer.

Os momentos estáticos criados por forças de resistência úteis também podem ser reativos se a operação da máquina envolver a superação das forças de atrito, corte ou tração, compressão e torção de corpos inelásticos.

No entanto, se o processo de produção realizado pela máquina estiver associado a uma mudança na energia potencial dos elementos do sistema (levantamento de carga, deformações elásticas de torção, compressão, etc.), então os momentos estáticos criados por forças de resistência úteis são chamados potencial ou ativo.

Sua direção de ação permanece constante e o sinal do momento estático Mc não muda quando o sinal da velocidade o muda. Nesse caso, à medida que a energia potencial do sistema aumenta, o momento estático impede o movimento (por exemplo, ao levantar uma carga) e, quando diminui, promove o movimento (baixando uma carga) mesmo com o motor desligado.

Se o momento eletromagnético M e a velocidade o forem direcionados de maneira oposta, a máquina elétrica funcionará no modo de parada, que corresponde aos quadrantes II e IV. Dependendo da proporção dos valores absolutos de M e Mc, a velocidade de rotação do acionamento pode aumentar, diminuir ou permanecer constante.

O propósito de uma máquina elétrica usada como motor principal é fornecer à máquina de trabalho energia mecânica para realizar trabalho ou parar a máquina de trabalho (por exemplo, Escolha de acionamento elétrico para transportadores).

No primeiro caso, a energia elétrica fornecida à máquina elétrica é convertida em energia mecânica, e um torque é gerado no eixo da máquina, o que garante a rotação do acionamento e a realização de trabalho útil pela unidade de produção.

Este modo de operação do acionamento elétrico é chamado motor… O torque do motor e a velocidade correspondem na direção e a potência do eixo do motor P = Mw > 0.

As características do motor neste modo de operação podem estar no quadrante I ou III, onde os sinais de velocidade e torque são os mesmos e, portanto, P> 0. A escolha do sinal da velocidade com um sentido de rotação conhecido de o motor (direito ou esquerdo) pode ser arbitrário.

Normalmente, o sentido positivo da velocidade é considerado o sentido de rotação do acionamento no qual o mecanismo realiza o trabalho principal (por exemplo, levantar uma carga com uma máquina de elevação). Então a operação do acionamento elétrico na direção oposta ocorre com um sinal negativo da velocidade.

Para desacelerar ou parar a máquina, o motor pode ser desconectado da rede elétrica. Nesse caso, a velocidade diminui sob a ação das forças de resistência ao movimento.

Este modo de operação é chamado Movimento livre… Neste caso, em qualquer velocidade, o torque do inversor é zero, ou seja, a característica mecânica do motor coincide com o eixo de ordenadas.

Para reduzir ou parar a velocidade mais rapidamente do que na decolagem livre e para manter uma velocidade constante do mecanismo com um torque de carga atuando na direção da rotação, a direção do momento da máquina elétrica deve ser oposta à direção da rotação. velocidade.

Este modo de operação do dispositivo é chamado inibitório, enquanto a máquina elétrica estiver operando no modo gerador.

Potência motriz P = Mw <0, e a energia mecânica da máquina de trabalho é alimentada no eixo da máquina elétrica e convertida em energia elétrica. As características mecânicas no modo gerador são encontradas nos quadrantes II e IV.

O comportamento do acionamento elétrico, conforme segue a equação do movimento, com os parâmetros dados dos elementos mecânicos é determinado pelos valores dos momentos do motor e da carga no eixo do corpo de trabalho.

Como a lei de mudança de velocidade de um acionamento elétrico durante a operação é analisada com mais frequência, é conveniente usar um método gráfico para acionamentos elétricos nos quais o torque do motor e o torque da carga dependem da velocidade.

Para tanto, costuma-se utilizar a característica mecânica do motor, que representa a dependência da velocidade angular do motor em relação ao seu torque w = f (M), e a característica mecânica do mecanismo, que estabelece a dependência do motor velocidade no momento estático reduzido criado pela carga do elemento de trabalho w = f (Mc) …

As dependências especificadas para a operação em estado estacionário do acionamento elétrico são chamadas de características mecânicas estáticas.

Características mecânicas estáticas de motores elétricos