Elektros pavara - tai elektromechaninė sistema, verčianti judėti darbo mašinos įtaisus, atliekančius vykdomąsias operacijas. Elektros pavarose elektros energija paverčiama mechanine ir atvirkščiai, todėl ši savybė plačiai taikoma gamyboje.
Šiuolaikinėje pramonėje vis dažniau taikomos automatizuotos elektros pavaros. Elektros pavaros taikymo pavyzdys - ventiliatorius.
Elektros pavaros sandara ir klasifikacija
Pagrindinės ir privalomos elektros pavaros dalys yra elektros variklis ir darbo mašina. Taip pat išskiriami keitikliai, kurie keičia elektros energijos parametrus (įtampą, dažnį ir kt.), perdavimo įtaisas, kuris dėl galimo rezonanso palaiko nevienodus variklio rotoriaus ir darbo įtaiso sūkių dažnius, ir valdymo įtaisas, skirtas elektros varikliui valdyti.
Elektros pavaros skirstomos į įvairius tipus priklausomai nuo atliekamų funkcijų ar ypatumų. Pagal elektros pavaros paskirtį darbo mašinose, pagal variklių skaičių ir jų ryšį su darbo mašina, taip pat pagal naudojamą variklį (nuolatinės elektros srovės, asinchroninė, sinchroninė pavara), keitiklį (tranzistorinė, tiristorinė pavara), automatinio valdymo įtaisą (automatizuota, programinio valdymo pavara), perdavimo įtaisą.
Pagal variklių skaičių ir jų ryšį su darbo mašina išskiriamos šios pavarų rūšys:
- Grupinė: elektros pavara valdo keletą vienos mašinos ar keleto mašinų darbo įtaisų.
- Individualioji: elektros pavara suteikia judesį tik vienam mašinos darbo įtaisui, variklis ir darbo mašina sudaro vientisą konstrukciją.
- Susietoji: (šios pavaros tipas nenurodytas detaliau).
Taip pat elektros pavaros skirstomos pagal srovę (nuolatinės arba kintamosios srovės), judesio pobūdį (vienos krypties sukamojo, reversinio sukamojo, reversinio slenkamojo judesio), judesio perdavimo būdą (su reduktoriumi ir be reduktoriaus) ir automatizavimo laipsnį (rankinio valdymo ir automatizuotosios). Pagal valdymo sistemą jos skirstomos į atvirąsias (be grįžtamojo ryšio) ir uždarąsias (su vienu ar keliais grįžtamaisiais ryšiais).
Elektros pavarų istorija ir taikymas
Elektros pavarų atsiradimą lėmė 1821 m. M. Faraday sukurtas laboratorinis elektros variklio modelis ir jo 1831 m. atrastas elektromagnetinės indukcijos dėsnis. 1834 m. B. Jakobi sukonstravo pirmąją elektros pavarą su elektromagnetų sistema 12 vietų keleiviniam kateriui. Elektros pavaros paplito pramonėje M. Dolivo-Dobrovolskiui 1889 m. išradus trifazį asinchroninį elektros variklį.
Apie 2/3 visos pasaulyje sugeneruotos ir pagamintos elektros energijos yra paverčiama naudinga mechanine energija elektros pavarose. Elektros pavaros plačiai naudojamos buityje, pramonėje ir transporto sistemose. Elektros variklius galima atrasti kompiuteriuose, telefonuose, mikrobangų krosnelėse, automobiliuose, šildymo / vėdinimo sistemose, miesto vandens tiekimo / nuotekų šalinimo sistemose ir t. t.
Elektros pavarų mechanika
Nagrinėjant elektros pavarų judėjimą, viena iš dviejų galimų variklio sukimosi krypčių laikoma teigiama. Jei variklio greičio ir momento kryptys / ženklai sutampa, vadinasi, darbą atlieka variklis, kuris išvysto tą momentą imdamas 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 ar stabdantysis apkrovos momentas. Pasipriešinimo momentas gali būti reaktyvinis ir aktyvinis, priklauso nuo to, kokia priežastis jį sukėlė. Reaktyvinis momentas atsiranda tik dėl judėjimo ir nukreiptas prieš judėjimą (pvz., trintis). Aktyvinis judėjimo momentas nepriklauso nuo pavaros judėjimo, jį sukelia išoriniai mechaninės energijos šaltiniai (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.
Galimi trys elektros pavaros darbo režimai, priklauso nuo dinaminio momento ženklo:
- Mdin > 0, t. y. dω/dt > 0, įsibėgėjimas, kai ω > 0; stabdymas, kai ω < 0.
- Mdin < 0, t. y. dω/dt < 0, stabdymas, kai ω > 0; įsibėgėjimas, kai ω < 0.
- Mdin = 0, t. y. dω/dt = 0, nusistovėjęs režimas, t. y. ω = const.
Pavaros įsibėgėjimo ir stabdymo trukmės randamos iš pagrindinės pavaros lygties (1.1), išsprendžiant lygtį dt nario atžvilgiu:
dt = (J · dω) / (M − Mst)
Kaip veikia elektra - darbo principas
Reostatinės charakteristikos
Asinchroninės pavaros mechaninės charakteristikos, maitinant iš dažnio keitiklio, yra svarbus tyrimų objektas. Dažnio keitiklis leidžia reguliuoti variklio sukimosi dažnį, o tai tiesiogiai veikia mechanines charakteristikas. Eksperimentiškai nustatomas įtampos reguliavimo dėsnis keičiant dažnį ir gaunamos mechaninės charakteristikos, esant skirtingoms dažnio vertėms.
Reostatinės charakteristikos apibūdina elektros pavaros veikimą keičiant jos elektrinius arba mechaninius parametrus, pavyzdžiui, naudojant reostatą srovės ribojimui arba greičio reguliavimui. Tai leidžia analizuoti pavaros elgesį įvairiomis darbo sąlygomis ir optimizuoti jos veikimą.
tags: #elektros #pavaru #mechanika #ir #reostatines #charakteristikos