Norint gerai išmokti elektros pavaras, reikia išstudijuoti teorinės mechanikos, elektros grandinių teorijos, elektros grandinių analizės, taikomosios elektronikos, elektromechanikos ir automatinio valdymo teorijos modulius.
Šioje knygoje pagrindinis dėmesys skiriamas elektros pavarų mechanikai, energetikai ir nuolatinės bei kintamosios srovės elektros pavarų teorijai, elektros schemoms, greičio ir mechaninių charakteristikų sudarymui.
Elektros pavaros yra esminė daugelio mechanizmų ir sistemų dalis, atsakinga už mechaninės energijos generavimą iš elektros energijos. Apie 2/3 visos pasaulyje sugeneruotos elektros energijos yra paverčiama naudinga mechanine energija būtent elektros pavarose. Jos plačiai naudojamos įvairiose srityse: buityje, pramonėje ir transporto sistemose. Elektros varikliai yra integruoti į kompiuterius, telefonus, mikrobangų krosneles, automobilius, šildymo ir vėdinimo sistemas, vandens tiekimo ir nuotekų šalinimo sistemas ir daugelį kitų prietaisų bei įrenginių.
Elektros pavaros gali atlikti pagrindinį arba pagalbinį darbą, dirbti nepertraukiamai arba trumpą laiką. Kai kurios pavaros yra nevaldomos, o kitos reikalauja tikslaus valdymo, kad būtų užtikrinti specifiniai darbo parametrai, tokie kaip sukimosi dažnis, momentas, jėga ar pasukimo kampas. Maitinimo tipas gali būti nuolatinės arba kintamosios srovės, o įtampos lygis - nuo žemos (pvz., 1 kV) iki saugios (pvz., 3-24 V).
Tipinę elektros pavarą sudaro energijos šaltinis, galios keitiklis, elektros variklis ir darbinė apkrova. Jei reikalingas valdymas, sistema papildoma jutikliais, kurie teikia informaciją valdikliui. Valdiklis, apdorodamas šią informaciją pagal nustatytą algoritmą, valdo galią, tiekiama į variklį, siekiant užtikrinti reikiamus proceso parametrus.
Elektros pavaros mechanika
Nagrinėjant elektros pavarų judėjimą, viena iš dviejų galimų variklio sukimosi krypčių laikoma teigiama. Ši pasirinktoji kryptis yra teigiama visiems dydžiams, apibūdinantiems nagrinėjamąjį judėjimą: kampiniam sukimosi greičiui (ω) ir variklio kuriamam sukimosi momentui (M). Jei variklio greičio ir momento kryptys (ženklai) sutampa, variklis atlieka darbą, vartodamas elektros energiją. Priešingu atveju, kai momento ir sukimosi greičio ženklai skirtingi, variklis, išvystydamas tą momentą, vartoja mechaninę energiją.
Elektros pavaros judėjimą apibūdina du veikiantys momentai: variklio išvystomasis momentas ir pasipriešinimo arba stabdantysis apkrovos momentas. Pasipriešinimo momentas gali būti reaktyvinis (atsiranda tik dėl judėjimo ir nukreiptas prieš judėjimą, pvz., trintis) ir aktyvinis (nepriklauso nuo pavaros judėjimo, sukeliamas išorinių mechaninės energijos šaltinių, pvz., sunkio jėga).
Pagrindinė pavaros lygtis užrašoma taip:
M − Mst = Mdin = J dω/dt
čia M - variklio sukimo momentas, N·m; Mst - apkrovos mechanizmo pasipriešinimo momentas, N·m; Mdin = J dω/dt - dinaminis momentas, N·m; ω - variklio kampinis sukimosi greitis, rad/s; J - suminis pavaros inercijos momentas, kg·m².
Iš Mdin išraiškos išplaukia, jog dinaminio momento kryptis visuomet sutampa su elektros pavaros pagreičio kryptimi (dω/dt ženklas).
Elektros pavaros darbo režimai
Galimi trys elektros pavaros darbo režimai, priklausantys nuo dinaminio momento ženklo:
- Įsibėgėjimas: Mdin > 0, t. y. dω/dt > 0, kai ω > 0.
- Stabdymas: Mdin < 0, t. y. dω/dt < 0, kai ω > 0.
- Nusistovėjęs režimas: Mdin = 0, t. y. dω/dt = 0, kai ω = const.
Būtina pažymėti, kad lygtis (1.1) yra teisinga tik tada, kai besisukančios masės inercijos spindulys yra pastovus. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, esant skriejiko-švaistiklio mechanizmui, pavaros kinematinės grandinės inercijos spindulys yra periodinė pasisukimo kampo α funkcija.
Pavaros įsibėgėjimo ir stabdymo trukmės randamos iš pagrindinės pavaros lygties (1.1), išsprendžiant dt nario atžvilgiu:
dt = (J · dω) / (M − Mst)
Laikas, reikalingas pavarai įsibėgėti nuo greičio ω1 iki ω2 (ω2 > ω1), randamas iš lygties:
t įsibėgėjimo:1,2 = ∫(J · dω) / (M − Mst)
Nuolatinės srovės (NS) elektros pavaros
Šis skyrius skirtas nuolatinės srovės (NS) elektros pavaroms. Eksperimentiškai tiriami NS lygiagrečiojo (nepriklausomojo), nuosekliojo ir mišriojo žadinimo elektros pavarų mechaniniai charakteristikų ypatumai variklio ir kai kuriuose stabdymo režimuose.
NS elektros pavaros darbo režimai
Statinį režimą charakterizuoja pastovios, o dinaminį režimą - kintančios laike pavaros mechaninių ar elektrinių parametrų reikšmės. Tiek statiniame, tiek dinaminiame darbo režimuose bet kurios pavaros variklio sukimosi ir kuriamo momento kryptys gali sutapti (variklio režimas) arba būti priešingomis (stabdymo režimas). Variklio režime pavara vartoja elektros energiją iš tinklo.
Iš tinklo imama galia (P1) pasiskirsto taip:
P1 = P2 + ∆P
Čia P1 - iš tinklo imama galia; P2 - galia, sunaudojama variklio velenui įsukti ir gamybos mechanizmo darbui atlikti; ∆P - galia, eikvojama variklyje įvairiems nuostoliams kompensuoti.
Stabdymo būdai
Stabdymas taikomas tada, kai variklį reikia sustabdyti greičiau negu jis sustotų savaime (atjungus nuo tinklo). Greitas stabdymas ypač svarbus dažnai reversuojamiesiems technologiniams mechanizmams. Galimi trys pavaros stabdymo būdai:
- Rekuperacinis stabdymas: Kai variklis sukasi greičiau už idealiosios tuščiosios eigos greitį (ω > ω0). Variklis dirba kaip generatorius, prijungtas lygiagrečiai tinklui, ir grąžina tinklui energiją. Momentas stabdo pavarą. Tai ekonomiškas stabdymas, nes variklis grąžina tinklui dalį pavaros mechaninės sistemos sukauptos kinetinės energijos. Variklio galia tada pasiskirsto taip: P2 = P1 + ∆P.
- Dinamimias stabdymas: Kai variklis sukasi iš inercijos (atjungtas nuo tinklo), bet prie inkaro papildomai prijungiama apkrovos varža, kurioje jis eikvoja savo (generatoriaus) energiją.
Kintamosios srovės (KS) asinchroninė pavara
Šiame skyriuje nagrinėjama kintamosios srovės (KS) asinchroninė pavara, jos teoriniai aspektai ir praktiniai tyrimai.
Dažninė elektros pavara
Dažninė elektros pavara yra viena iš pažangiausių elektros pavarų sistemų, leidžianti efektyviai valdyti asinchroninių variklių greitį. Ji apima trifazį asinchroninį variklį, jo greičio reguliavimo būdus ir dažnio keitiklius.
Trifazis asinchroninis variklis
Trifazis asinchroninis variklis yra plačiausiai naudojamas elektros pavarų tipas pramonėje dėl savo paprastumo, patikimumo ir ekonomiškumo.
Asinchroninio variklio greičio reguliavimo būdai
Greičio reguliavimas yra svarbus daugelyje pramoninių procesų. Pagrindiniai asinchroninio variklio greičio reguliavimo būdai apima:
- Dažnio keitimas (naudojant dažnio keitiklius).
- Įtampos keitimas.
- Varžos keitimas statoriumi arba rotoriaus grandinėje.
Dažnio keitikliai
Dažnio keitikliai yra elektroniniai įrenginiai, kurie leidžia reguliuoti variklio sukimosi greitį keičiant tiekiamos energijos dažnį. Tai vienas efektyviausių ir ekonomiškiausių greičio reguliavimo metodų.
Atliekami bandymai su skaitmeniniu dažnio keitikliu, siekiant nustatyti variklio U/f charakteristiką, magnetinio lauko sukimosi greitį, tuščiosios veikos greitį bei slydimą, taip pat tyrinėti variklio mechanines charakteristikas ir įsibėgėjimo ypatumus.
Pramoninis (Siemens Micromaster 420) dažnio keitiklis
Šiame skyriuje detaliai nagrinėjama pramoninio dažnio keitiklio Siemens Micromaster 420 teorija, veikimas ir parametrų nustatymas. Aptariami tokie aspektai kaip keitiklio veikimas ir reguliavimas, peršokimo funkcija, parametrų keitimo procedūra, variklio parametrų įvedimas, keitiklio paleidimas, gamintojo nustatymų atstatymas, U/f keitimo dėsniai, dažnio didinimo ir mažinimo trajektorijos nustatymas bei slydimo kompensavimas.
Siemens MICROMASTER 420 6SE6420-2AB13-7AA1 / Siemens Drive / Eltra Trade
Servopavara
Servopavara yra sudėtinga sistema, skirta tiksliam judesio valdymui. Ji apima variklį, valdymo sistemą ir grįžtamąjį ryšį, leidžiantį pasiekti aukštą pozicionavimo tikslumą.
Pavaros inercijos momento nustatymas
Inercijos momentas yra svarbus parametras, apibūdinantis pavaros dinamines savybes. Jo nustatymas leidžia tiksliau modeliuoti ir valdyti pavaros judėjimą.
Darbas su analoginiu - skaitmeniniu oscilografu HM507
Šis skyrius aprašo darbą su analoginiu-skaitmeniniu oscilografu HM507, kuris yra naudojamas elektros pavarų laboratoriniuose darbuose matavimams ir signalų analizei atlikti.
Pavarų laboratorijos darbo saugos instrukcijos
Siekiant užtikrinti saugų darbą laboratorijoje, pateikiamos išsamios darbo saugos instrukcijos, kurių privaloma laikytis atliekant visus eksperimentinius darbus su elektros pavaromis.
tags: #elektros #pavaros #11 #laboratorinis