1.EMP Temeljne Zakonitosti Pogona-2009

Suvremeni elektromotorni pogoni

Temeljne zakonitosti pogona

Definicijska shema reguliranogpogona prema IEC (HRN) normi

Energetski krug:• napajanje• pretvarač• motor• radni mehanizamUpravljački uređaji:• upravljački elementi• nadzor i zaštita• regulacija procesne veličine• komunikacija• protokoliranje• signalizacija stanja napajanja, pretvarača i motora



Radna stanja – kvadranti

I – motorski rad desni smjerII- generatorski rad desni

smjer

III- motorski rad lijevi smjer

IV- generatorski rad lijevi smjer


Temeljne zakonitosti pogonaRad i energija u pogonu

Linijsko gibanje :

Rotacija :Rad = Sila x krak× kut

W = F x r

W (J) = M (Nm) x (rad)

1

F

Rad = Sila x put

F

A

B

1

r

A B

F

F

A

B r

x

Snaga = Sila x brzina

W (J) = F (N) x l (m)

P (W) = F (N) x v (m/s)

Snaga = Moment x brzina P (W) = M (Nm) x (rad/s)


Temeljne zakonitosti pogonaTipična statička opterećenja – karakter tereta



• otporni (reaktivni) teret

motor određuje brzinu vrtnje

moment otpora (Mr) Motorski moment (Mm)

M rM m

Rotation

radni mehanizam pogonski motor

Mm = Mr + Mu Moment motora = moment tereta + moment ubrzanja

P = M x ω Snaga = moment x brzina vrtnje

W = P x t Energija = snaga x vrijeme Otporni teret tipično je trenje ili pretvorba u nepovratno djelovanje na predmete Moment ubrzanja pojavljuje se tijekom promjene brzine vrtnje - pri povećanju brzine akumulira se u gibajućim masama a tijekom smanjenja brzine akumulirana energija vraća se prema motoru


Temeljne zakonitosti pogona• otporni momenti i sile


Temeljne zakonitosti pogona• otporni momenti i sile


Temeljne zakonitosti pogonakočni režim rada motora

moment tereta (Me) moment kočenja(Mk)

stroj određuje brzinu vrtnje – daje energiju

Me Mk

Rotacija

Brake

radni mehanizam pogonski motorkočnica

Mm + Mk = Mr - Mu (negativni momet ubrzanja = momet usporenja)

Moment motora + moment kočnice = moment tereta - moment usporenja

moguči slučajevi: zaustavljanje bez motora (isključen) - kočnica ostvaruje usporenje; bez kočnice + motor isključen = radni mehanizam usporava se zbog trenja; motor uključen u generatorskom režimu ostvaruje dodatni kočni moment

Mm


Temeljne zakonitosti pogonaKarakteristični otporni momenti radnih mehanizama

Mr = Constant Mr = K

Speed

Torque

Speed

Torque

Speed

Torque

Mr = K2

Speed

Torque

Mr = K

-Princip Arhimedovog vijka

-Namatači -Obradna

vretena

-Ventilatori

-Centrifugalne pumpe

- Konvejer - Tračni transporteri


Komponente momenta tereta


Temeljne zakonitosti pogonaSile pri linearnom gibanju po vodoravnoj trasi snaga je: P = F x v

+

–

– +

Speed

Force

Q2 Q1

Q4Q3

Driving loadon slow-down FWD

REVDriving load

on slow-down

F

F

F

F

Braking

Normal reverse Braking

Normal forward


Temeljne zakonitosti pogona - dizanje i spuštanje

• Vertikalno gibanje pri pri djelovanju mase tereta - dizanje

r

F

pogonski moment M = F x rbrzina dizanja v = r x snaga F x v = M x

tijekom spuštanja mijenja se smjer brzine a sila i momet su istog smjera - negativna snaga

• podignuti teret zadražava potencijalnu energiju koju pri spuštanju “vraća” pogonskom stroju

• tipični primjer aktivnog tereta

v


Režimi rada u pogonu dizala



4 kvadranta pri gibanju na kosini ili dizanju i ispuštanju

+

+

brzina

sila

Q2 Q1

Q3

Driving loadonly duringslow-down

Driving loadfor continuous operation

and on slow-down

F

F

Q4

F

F

kočenje pri dizanju normalno dizanje

normalno spuštanjeubrzanje pri spuštanju

–

–



Smjer prijenosa energije

C

brzina (n)Q2

P < 0prijenos energije

N

Q1

P > 0prijenos energije

Motor Mains

CN

Moment(M)

Q3

P > 0prijenos energije

Motor Mreža

Q4

P < 0prijenos energije

Motor Mreža ili kočni slog

Motor

mreža ili kočni slog

CN

C

N-

+

+

---------------------------------------------------------


Temeljne zakonitosti pogonaPrijenosnik - reduktor u pogonu > element konstantne snage

Moment

Brzina

reduktorMoment

Brzina

gubici

veliki momentniska brzina

POVEĆANJE MOMENTApovećanje brzine

Mali momentvelika brzina

M x = P =M x

motor


Temeljne zakonitosti pogona – zahtjevi radnih mehanizama – zasnivanje pogona

• maksimalni motorski moment u prijelaznoj pojavi npr. pri startu

• potreba rada u više smjerova brzine vrtnje i reverziranje toka energije

Podaci se dobivaju iz:

• trajne snage

• mehaničke karakteristike moment/brzina

• inercija (moment inercije)

• potrebno vrijeme ubrzanja i usporenja

• smjerovi rotacije

P = Mmax x max

(W) (rad/s)(Nm)

Mm - Nm

1 - 4 kvadranta

M = f ()

J - m2 kg

tu (s)

kvadranti

• maksimalna snaga motora u trajnom radu

Karakteristike radnog mehanizma temeljni su podaci za izbor svih elemenata pogona.

P = M x


Od motora do pogona

Primarni tehnološki zahtjevi – pretvorba električne energije u

mehaničku prema potrebi tehnološkog procesa

- potrebna brzina - potreban moment / snagaZadaci upravljanja

– štednja energije, optimalna potrošnja energije,

– ekonomičnost– jednostavnost rukovanja i

održavanja

Zahtjevi: radni mehanizamOstvarenje: pogonki sustav = motor + pretvarač + upravljački sustav


Od motora do pogona

• Elektromotorni pogon = motor + energetski pretvaračIZ ZAHTJEVA STROJA SLIJEDI:

– izbor snage motora – izbor vrste motora– izbor osnovne brzine– izbor regulirane ili konstantne brzine– način upravljanja i regulacije

• Mehanička regulacija• Hidraulička regulacija• Električna regulacija

Documents

1.EMP Temeljne Zakonitosti Pogona-2009