Ответы на экзаменационные вопросы № 1-57 по дисциплине "Электропривод" (Электропривод, структурная схема, составные части. Расчет мощности и выбор типа двигателя), страница 3

Рассмотрим для примера реальную механическую систему, состоящую из двигателя, редуктора и лопастей вентилятора (механизма) – рис.4. Обозначим  - вращающий момент двигателя;  - угловая скорость вала двигателя (а также шестерни редуктора с числом зубцов );  - вращающий момент механизма;  - угловая скорость механизма (а также шестерни редуктора с числом зубцов );  - момент инерции двигателя и шестерни  редуктора;  - момент инерции механизма и шестерни ;   - к.п.д. редуктора;  - передаточное число кинематической цепи между механизмом и валом двигателя.

Рис. 4

Приведенная расчетная схема представлена на рис. 5. Здесь  - момент инерции всех элементов кинематической цепи, приведенный к валу двигателя; - момент сопротивления всех элементов кинематической цепи, приведенный к валу двигателя.

Рис. 5

Приведение моментов инерции осуществляется, исходя из равенства запаса кинетической энергии в реальной и расчетной схемах

.

Отсюда момент инерции, приведенный к валу двигателя,

.

Если в общем случае реальная механическая система содержит двигатель и  инерционных элементов, то момент инерции, приведенный к валу двигателя, определяется как

,

где  - момент инерции -го элемента;
             - передаточное число кинематической цепи между -ым элементом и валом двигателя.

7. Вопрос

Виды моментов сопротивления. Приведение моментов сопротивления.

По характеру действия моменты сопротивления (нагрузки)  делятся на активные и реактивные.

Активный момент имеет постоянное, не зависящее от скорости направление действия. Следовательно, активный момент сохраняет постоянным свой знак. Такие моменты создаются потенциальными силами (силами притяжения Земли), силами упругой деформации и т.д. Активный момент может как противодействовать движению исполнительного органа рабочей машины (например, при подъеме груза), так и способствовать движению (например, при спуске груза) – рис. 6.

Рис. 6

Реактивный момент создается в основном силами трения, он всегда противодействует движению и поэтому изменяет свой знак с изменением направления движения.

Приведение момента сопротивления осуществляется для определения механической нагрузки двигателя, создаваемой исполнительным органом рабочей машины при совершении полезной работы, а также элементами кинематической цепи за счет действия сил трения.

Приведение момента сопротивления осуществляется, исходя из равенства механической мощности на валу двигателя в реальной и расчетной схемах. При этом потери мощности в кинематической цепи двигатель – исполнительный орган учитываются введением в расчеты соответствующего КПД . Следует учесть, что в приведенных расчетных схемах потери мощности отсутствуют – рис. 7.

Рис. 7

На основании равенства мощностей в реальной механической системе рис. 4  и приведенной расчетной схеме рис.5  получим

.

Отсюда   

или

.

При наличии нескольких передач между двигателем и исполнительным органом

,

где ,  - КПД и передаточное число -ой передачи.

Получаемый в результате приведения момент на валу двигателя  называют моментом нагрузки, или моментом сопротивления, или статическим моментом.

8. Вопрос

Механика ЭП. Одномассовая расчетная схема. Уравнение движения.

Полученная в результате приведения расчетная схема состоит, как правило,  из дискретных инерционных элементов, соединенных между собой упругими связями. Во многих случаях жесткость всех элементов реальной системы столь велика, что упругостью связей можно пренебречь. В результате приведенная расчетная схема может быть представлена в виде одного дискретного инерционного элемента (без упругих связей), характеризующегося приведенным к валу двигателя моментом инерции  и приведенным моментом нагрузки (сопротивления)  - рис.1.

Рис. 8

Такая расчетная схема называется одномассовой.

Механическое движение одномассовой расчетной схемы описывается вторым законом Ньютона

.

Правую часть уравнения (1) называют динамическим моментом, т.е.

.

Если
1) , то вращение вала двигателя происходит с ускорением;
2) , то вращение вала двигателя происходит с замедлением;
3) , то угловая скорость двигателя (установившийся режим работы).