速度とトルクの座標における電気ドライブの動作モード

生成された電気エネルギーの大部分は、電気駆動装置を使用して機械エネルギーに変換され、さまざまな機械や機構の動作を保証します。

電気駆動の重要なタスクの 1 つは、 特定の負荷の下でのエンジンのモーメント M の必要な変化の法則と、加速度または速度の変化の法則によって与えられる運動の必要な性質の決定。 このタスクは、結局のところ、一定の運動法則を提供する電気駆動システムの合成に帰着します。

一般に、モーメント M (モーター トルク) と Ms (抵抗力のモーメント) の符号は異なる場合があります。

たとえば、同じ符号 M と Mc を使用すると、ドライブはモータ モードで動作し、速度 w が増加します (角加速度 e > 0)。この場合、ドライブの回転はモーターのトルク M がかかる方向に発生し、考えられる 2 つの方向 (時計回りまたは反時計回り) のいずれかに作用します。

これらの方向の 1 つ (たとえば時計回り) が正とみなされ、ドライブがその方向に回転すると、モーメント M と速度 w は正とみなされます。モーメントと速度の座標系 (M, w) では、このような動作モードは I 象限に位置します。

速度 w とモーメント M の座標における電気駆動装置の動作モードの領域

定常駆動装置でトルク M の作用方向が変化すると、その符号は負になり、値 e (駆動装置の角加速度) < 0 になります。この場合、速度 w の絶対値は増加しますが、その符号は負です。つまり、ドライブは反時計回りに回転するとモーター モードで加速します。この体制は、III 象限に位置します。

静的モーメント Mc の方向 (またはその符号) は、作動体に作用する抵抗力の種類と回転方向によって異なります。

静的モーメントは、有益な抵抗力と有害な抵抗力によって生成されます。機械が克服するように設計された抵抗力は役に立ちます。それらのサイズと性質は、生産プロセスの種類と機械の設計によって異なります。

有害な抵抗力は、動作中に機構内で発生するさまざまな損失によって引き起こされ、これに打ち勝つと機械は有益な仕事をすることができなくなります。

これらの損失の主な原因は、ベアリングやギアなどの摩擦力であり、常にあらゆる方向の動きを妨げます。したがって、速度 w の符号が変化すると、示された抵抗力により静的モーメント Mc の符号も変化します。

このような静的な瞬間は次のように呼ばれます。 反応的か受動的か, なぜなら、鬼灯はいつも動きを邪魔するのですが、その影響でエンジンを切ると動きができなくなります。

機械の動作に非弾性体の摩擦、切断または張力、圧縮、ねじりの力を克服することが含まれる場合、有用な抵抗力によって生成される静的モーメントも反応性となる可能性があります。

ただし、機械によって実行される生産プロセスがシステムの要素 (荷重の持ち上げ、ねじりの弾性変形、圧縮など) の位置エネルギーの変化に関連している場合、有用な抵抗力によって生成される静的モーメントは、呼ばれます 潜在的または活動的.

それらの作用の方向は一定のままで、速度 o の符号が変化しても静的モーメント Mc の符号は変化しません。この場合、システムの位置エネルギーが増加すると、静モーメントは動きを妨げ（たとえば、荷物を持ち上げるとき）、静モーメントが減少すると、エンジンが停止している場合でも動きを促進します（荷物を下ろすとき）。

電磁モーメント M と速度 o が逆の方向を向いている場合、電気機械は停止モードで動作します。これは、II 象限と IV 象限に対応します。 M と Mc の絶対値の比率に応じて、ドライブの回転速度は増加、減少、または一定に維持されます。

原動機として使用される電気機械の目的は、作業機械に機械エネルギーを供給して作業を行ったり、作業機械を停止したりすることです (たとえば、 コンベヤ用の電気ドライブの選択).

最初のケースでは、電気機械に供給される電気エネルギーが機械エネルギーに変換され、機械のシャフトにトルクが発生します。これにより、ドライブの回転と生産ユニットによる有用な作業の実行が保証されます。

電気駆動装置のこの動作モードはと呼ばれます。 モーター… モータのトルクと速度は方向が一致しており、モータ軸出力 P = Mw > 0。

この動作モードにおけるモーターの特性は、I 象限または III 象限にあり、速度とトルクの符号が同じであるため、P> 0 となります。既知の回転方向での速度の符号の選択は、モーター (右または左) は任意です。

通常、速度の正の方向は、機構が主な作業 (たとえば、吊り上げ機械で荷物を持ち上げる) を実行するドライブの回転方向とみなされます。次に、電気駆動装置の反対方向の動作が、速度の負の符号で行われます。

機械を減速または停止するには、エンジンを主電源から切り離します。この場合、動きに対する抵抗力の作用により速度が低下します。

この動作モードはと呼ばれます 自由な動き… この場合、どの速度でも、ドライブのトルクはゼロです。つまり、モーターの機械的特性は縦軸と一致します。

フリーテイクオフよりも迅速に速度を減速または停止し、回転方向に作用する負荷トルクで機構の速度を一定に維持するには、電気機械のモーメントの方向が回転方向と逆でなければなりません。スピードも速い。

デバイスのこの動作モードはと呼ばれます 抑制性の、電気機械が発電機モードで動作している間。

駆動力 P = Mw <0 であり、作業機械からの機械エネルギーが電動機械のシャフトに供給されて電気エネルギーに変換されます。発電機モードの機械的特性は、第 II 象限と第 IV 象限にあります。

運動方程式からわかるように、機械要素の指定されたパラメーターを備えた電気駆動装置の動作は、モーターのモーメントの値と作業体のシャフトにかかる負荷によって決まります。

電気駆動装置の動作中の速度変化の法則は最も頻繁に分析されるため、モータートルクと負荷トルクが速度に依存する電気駆動装置のグラフ手法を使用すると便利です。

この目的のために、通常、モータの角速度のトルク依存性を表すモータの機械的特性 w = f (M) と、モータの依存性を確立する機構の機械的特性が使用されます。作業要素の荷重によって生じる静的モーメントが減少した場合の速度 w = f (Mc) …

電気ドライブの定常状態動作に指定された依存関係は、静的機械特性と呼ばれます。

電動機の静的機械的特性