4. Приведення моментів виконавчого механізму до валу двигуна

Робота привода характеризується загальною точкою перетинання механічних характеристик двигуна й виконавчого механізму при їх різних швидкостях обертання, тому для дослідження електропривода статичні моменти й моменти інерції механізму і передавальних елементів необхідно приводити до вала електродвигуна.

Іноді двигун пускає в хід виконавчий механізм через систему передач (редуктор), окремі елементи якої рухаються з різними швидкостями. Зразкова кінематична схема електроприводу з обертовим рухом виконавчого механізму представлена на рис. 2.5, ліворуч. Робота привода характеризується загальною точкою перетинання механічних характеристик двигуна й виконавчого механізму, тому для дослідження електропривода статичні моменти й моменти інерції механізму необхідно приводити до вала електродвигуна.

Часто в робочих механізмах один з елементів робить обертовий рух, інших - поступальне, наприклад у таких машинах, як вантажопідйомний пристрій, поршневий насос і т.п. (рис. 2.5, праворуч).

Механічна частина електропривода може являти собою складний кінематичний ланцюг з більшим числом елементів, що рухаються. Кожний з елементів реального кінематичного ланцюга має пружність, тобто деформується під навантаженням, а в з'єднаннях елементів є повітряні зазори. Якщо враховувати ці фактори, то розрахункова схема механічної частини привода буде представлена механічною системою із пружними зв'язками й зазорами, розрахунок динаміки якої становить більші труднощі й можливий тільки за допомогою ЕОМ.

У більшості практичних випадків в інженерних розрахунках при рішенні завдань, що не вимагають великої точності, можна зневажити зазорами й пружністю, прийнявши механічні зв'язки абсолютно твердими. При цьому допущенні рух одного елемента дає повну інформацію про рух всіх інших елементів, тому рух електропривода можна розглядати на якому-небудь одному механічному елементі. Звичайно за такий елемент приймають вал двигуна.

Рис. 2.5. Кінематичні схеми зв’язку двигунів з виконавчим механізмом.

Приведення моментів опору від осі обертання механізму до валу двигуна може бути зроблене на підставі енергетичного балансу системи. При цьому втрати потужності в проміжних передачах ураховуються введенням у розрахунки відповідного ККД — . Позначимо через кутову швидкість вала двигуна, а — кутову швидкість вала механізму. На підставі рівності потужностей одержимо:

звідки

де — момент опору виробничого механізму, Нм; - той же момент опору, приведений до швидкості вала двигуна, Нм; — передаточне число.

При наявності декількох передач між двигуном і механізмом (див. мал. 2.1) з передаточними числами й відповідними ККД момент опору, приведений до швидкості вала двигуна, визначається формулою

Приведення сил опору аналогічно приведенню моментів. Якщо швидкість поступального руху v, м/с, а кутова швидкість вала двигуна ω_д, рад/с, то

де — сила опору виробничого механізму, Н.

У випадку приведення обертового руху до поступального наведене зусилля

Приведення моментів інерції від осі обертання механізму до валу двигуна засноване на тім, що сумарний запас кінетичної енергії частин, віднесений до однієї осі, залишається незмінним.. При наявності обертових частин, що володіють моментами інерції й кутових швидкостей (див. мал. 2.1), можна замніть дією моменту інерції, приведеного до швидкості вала двигуна. У такому випадку можна написати:

звідки результуючий або сумарний момент інерції, приведений до вала двигуна:

де — момент інерції ротора двигуна й інших елементів (муфти, шестірні й т.п.), установлених на валу двигуна.

Іноді в каталогах для двигунів указується значення махового моменту , кгс-м². У цьому випадку моменти інерції ротора двигуна, кгм², у системі СІ обчислюють по формулі

де — діаметр інерції, м; G — сила ваги, кгс.

Якщо сила ваги виражена в ньютонах, то маса тіла визначається з рівності

де — прискорення вільного падіння.

Момент інерції суцільного циліндра масою m в кг обчислюється по формулі

де R - радіус циліндра, м.

Приведення мас, що рухаються поступально, здійснюється також на підставі рівності запасу кінетичної енергії

Звідси момент інерції, приведений до вала двигуна,

Якщо механізм має обертові й поступальні рухи, то сумарний приведений до вала двигуна момент інерції визначається як

Для приведення моменту інерції до поступального руху потрібно момент інерції замінити наведеною масою, тобто

Приведені значення статичних моментів робочих механізмів використовують для побудови механічних характеристик електроприводу і аналізу його роботи. Приведені значення моментів інерції використовують для розрахунків навантажувальних діаграм у перехідних динамічних режимах роботи електроприводу з метою вибору потужності електродвигуна для електроприводу та його перевірки на нагрівання.

ВИВОДИ

1. На валу електродвигунів і виконавчих механізмів залежно від режиму роботи привода можуть діяти як рушійні, так і гальмові моменти.

2. Механічні характеристики основних корабельних виконавчих механізмів добре апроксимуються аналітичними залежностями. Алгебраїчні знаки, що складають рівняння руху привода, характеризують режим його роботи.

3. Робота привода характеризується загальною точкою перетинання механічних характеристик двигуна й виконавчого механізму, тому для дослідження електропривода статичні моменти й моменти інерції механізму необхідно приводити до вала електродвигуна.

Лекція №3

ТЕМА: Механічні і електромеханічні характеристики електроприводу

Навчальні цілі:

1. Ознайомити слухачів з електромеханічними характеристиками корабельного електроприводу.

2. Вивчити основні механічні характеристики корабельних електричних двигунів.

3. Ознайомити слухачів з методами оцінок і аналізу характеристик корабельного електроприводу.

.

План лекції:

Введення.

1. Механічні характеристики асинхронних двигунів.

2. Механічні характеристики двигунів постійного струму.

Виводи.

Література:

1. М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер. Общий курс электропривода. М..:- Энергоиздат. 1996.

2. В.А. Кожин. Основы теории и управления корабельными електроприводами. Л.: - ВВМОЛУ им. Ф.Э. Дзержинського. 1976.

3. К.П. Путилин, М.С. Порхунов, В.Н. Назаренко. Лабораторные работы по корабельным электроприводам. Севастополь: - СВВМИУ. 1987.

4. Шайтор М.М. Корабельні електричні машини. Обслуговування в дії. Дослідження характеристик. - Севастополь: СВМІ ім П.С. Нахімова, 2003. - 98 с.

5. Справочник судового электротехника. Под общ. ред. Г.И. Китаенко. Т.1, 2. Л.: Судостроение. 1980.

ВВЕДЕННЯ

Як відомо, у якості корабельних електродвигунів для електроприводів корабельних механізмів використовують різни типи двигунів. Вибір двигуна залежить від роду струму корабельної мережі, призначення й функцій двигуна. Частіше всього у якості корабельних електродвигунів для електроприводів корабельних механізмів використовують двигуни постійного струму різного способу збудження, та трифазні асинхронні двигуні (АД) з короткозамкненим ротором (АДКР).