§ 2.3. Механические характеристики двигателей и механизмов в 4-х квадран-
тах
В принятой системе координат ω (М) механические характеристики электродвигате
лей и механизмов могут располагаться в любом из 4-х квадрантов, в зависимости от режи-
ма работы электропривода.
Выясним, какому режиму работы электропривода соответствует каждый квадрант.
Рис. 20. Режимы работы электропривода
Объясним эти режимы на примере электропривода грузовой лебёдки.
Для этого вначале изобразим в каждом квадранте барабан лебёдки с висящим
грузом ( рис. 20 ).
Затем рассмотрим взаимодействие моментов, приложенных к валу двигателя, в
каждом из четырёх квадрантов.
Начнём с первого квадранта.
В теории электропривода принято считать, что в 1-м квадранте двигатель работает
в режиме подъёма.
Чтобы обеспечить подъём груза, барабан должен вращаться в направлении против
часовой стрелки ( 1-й квадрант ). Поэтому нарисуем рядом с барабаном стрелку «ω» в упо
мянутом направлении.
Вращает барабан в этом направлении электродвигатель, поэтому направление его
электромагнитного момента М совпадает с направлением угловой скорости «ω».
Кроме электромагнитного момента М, к валу двигателя приложены ещё два:
полезный момент М , созданный грузом. Поскольку сила тяжести всегда направле
на вниз ( к центру Земли ), этот момент на рис. 1, б направлен по часовой стрелке, навстре
чу направлению вращения барабана. Поэтому момент М - тормозной;
момент холостого хода М
,
созданный силами трения. Силы трения
всегда препят-
ствуют движению, поэтому этот момент направлен навстречу «ω». Этот момент – тормоз-
ной.
Итак, в 1-м квадранте двигатель работает в режиме подъёма, причём движущим
( вращающим ) является электромагнитный момент двигателя М, а тормозными – полез-
ный момент М груза и момент холостого хода М сил трения.
В прямоугольной системе координат при последовательном переходе из одного
квадранта в другой изменяется знак только одной координаты, скорости «ω» или элект-
ромагнитного момента двигателя «М».
Поэтому при переходе из 1-го квадранта во 2-й изменяется знак только электромаг
нитного момента М.
Значит, во 2-м квадранте на барабане лебёдки надо изменить на противоположное
только направление электромагнитного момента М.
Во 2-м квадранте этот момент оказался направленным навстречу движению ( навст
речу «ω» ), значит, он тормозной.
Поскольку в системе координат знак «ω» не изменился, значит, двигатель продол-
жает вращаться в направлении на подъём ( по инерции ), но к его валу уже приложен тор
мозной момент двигателя М.
Поэтому режим работы двигателя называется «торможение при подъёме».
Такой режим можно получить, если на ходу переключить двигатель из направления
«подъём» в направление «спуск». ( на ходу начать реверсировать ).
При переходе из 2-го квадранта в 3-й изменяется знак только направления враще-
ния «ω».
Поскольку изменилось направление вращения, изменяется на обратное направле-
ние момента холостого хода М . Направление действия моментов М и М не изменяет-
ся.
В 3-м квадранте направления вращения «ω» и момента двигателя М направлены
согласно, значит, этот момент – движущий.
В 3-м квадранте двигатель работает на спуск груза, причём электромагнитный мо-
мент двигателя М направлен в направлении на спуск, т.е. заставляет груз опускаться при
нудительно, при помощи своего электромагнитного момента ( электромагнитной силы ).
Поэтому режим работы двигателя в 3-м квадранте называют «силовой спуск».
Его применяют, например, в электроприводах брашпилей с самотормозящейся чер-
вячной передачей. У таких электроприводов при растормаживании якорь не может опу-
ститься под действием собственного веса, из-за трения в передаче. Поэтому двигатель
включают на спуск, опуская якорь силой.
При переходе из 3-го квадранта в 4-й изменяется знак только электромагнитного
момента двигателя М. Этот момент теперь направлен на подъём, хотя происходит спуск
груза. Значит, он – тормозной. Иначе говоря, двигатель притормаживает электропривод,
ограничивает скорость спуска груза, не даёт грузу разогнаться.
Поэтому режим работы двигателя в 4-м квадранте называют «тормозной спуск».
Выводы:
в определённый момент времени двигатель может работать в одном из 4-х режимов:
а ) подъём; б ) торможение при подъёме; в ) силовой спуск; г ) тормозной спуск;
в 1-м и 3-м квадрантах ( нечётных ) двигатель работает в двигательном режиме,
когда направление электромагнитного момента М совпадает с направлением вращения;
во 2-м и 4-м квадрантах - в тормозном, его направление противоположно вращению.