Приведение масс, движущихся поступательно, к валу двигателя

Приведение масс, движущихся поступательно, к валу двигателя производится также на основе сохранения запаса кинетической энергии (2-13) при переходе от поступательного движения к вращательному движению

(2-13)

где:– кинетическая энергия поступательного движения;

–кинетическая энергия вращательного движения;

–скорость поступательного движения;

–масса, движущаяся поступательно;

–угловая скорость вала двигателя.

Из (2-13) получим момент инерции поступательного движения массы, приведенный к скорости вращения вала двигателя

= . (2-14)

Если в механизме имеются элементы с вращательным и поступательным движением, то суммарный момент инерции(2-12) – , приведенный к скорости вращения вала двигателя определяется как сумма (2-12) и (2-14).

(2-15)

моментов инерции вращающиеся частей приведенных к одной оси вращения и момента инерции поступательного движения массы, приведенного к скорости вращения вала двигателя.

Для приведения момента инерции вращательного движения к поступательному движению, момент инерции заменяют на приведенную массупоступательного движения

= . (2-16)

Заменив в (2-16) отношение скоростей на ί = – передаточное число получим (2-17)

(2-17)

Таким образом, многоэлементная электромеханическая система, без зазоров и упругих звеньев в передаче, посредством приведения заменена одномассовым элементом, имеющим момент инерции – приведенный к скорости вращения вала двигателя.

На одномассовый элемент, полученный посредством приведения, одновременно действует электромагнитнитный момент двигателя и статический момент (момент сопротивления механизма).

Тема лекции 3

Основы механики электропривода

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Режимы работы электропривода, динамический момент.

2. Уравнение движения электропривода.

3. Время пуска двигателя в холостом режиме и под нагрузкой.

4. Время торможения и изменения скорости электропривода.

Режимы работы электропривода, динамический момент

Работа электромеханической системы электропривод – исполнительный механизм происходит при взаимодействии различных сил и моментов. Один из моментов создаётся электродвигателем, он приводит систему в движение и называется электромагнитным моментом , другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М. За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.

Электропривод работает в двух режимах:

1. установившийся или статический режим,это режим при котором скорость привода не изменяется;

2. переходный или динамический режим, это режим при котором скорость изменяется.

Переходный режим может возникнуть в следующих случаях:

1. при изменении параметров двигателя, например, изменение сопротивления в цепи ротора; изменение числа пар полюсов статора и т.д.;

2. при изменении нагрузки механизма, например изменение подачи насоса, изменение величины сил трения якоря по грунтуи т.д.;

3. при изменении параметров судовой сети, например, при уменьшении величины напряжения или частоты тока во время включения электродвигателей большой мощности.

В переходном режиме электропривод переходит от одного установившегося режима к другому, при этом изменяются скорость, момент, и ток электродвигателя.

В установившемся режиме электромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению,

и привод работает с постоянной скоростью

. (3-1)

В переходном режиме происходит ускорение или замедление привода и возникает инерционный или динамический момент, который двигатель должен преодолеть.

Во время работы в переходном режиме, к электромагнитному моменту двигателя и статическому моментудобавляетсядинамический момент , равный

, (3-2)

где:суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя

–угловая скорость; – угловое ускорение.

Появление динамического момента объясняется действием сил инерции всех частей электропривода и исполнительного механизма.

Например, в электроприводе лебедки динамический момент появляется вследствие инерции якоря или ротора электродвигателя, шестерней редуктора, барабана лебёдки и т.д..

Динамический момент увеличивает время пуска и остановки электропривода, а так же время достижения установившейся скорости.

Для уменьшения динамического момента в двигателях специального исполнения уменьшают диаметр ротора и одновременно увеличивают длину ротора, с целью сохранения мощности двигателя. Такие двигатели применяют в электроприводах грузоподъемных механизмов. Их применение позволяет сократить время пуска и остановки электропривода, а значит, повысить производительность грузовых лебедок и кранов.

Серии таких электродвигателей называются крановыми (название произошло от грузового крана).