ELEKTROMOTORNI POGON 2 Zdravko Bori nastavni sat 5

ELEKTROMOTORNI POGON 2 Zdravko Borić nastavni sat 5. , 6. , 7.

Zaključak 1. • Ponašanje u generatorskom (kočnom) stanju može se uočiti pri kretanju električnog vozila na nizbrdici. • Kod motorskog pogonskog stanja razvijeni moment djeluje u smjeru vrtnje. • Kod generatorskog pogonskog stanja razvijeni moment djeluje nasuprot smjeru vrtnje. • U EMP ne govorimo o motorskom i generatorskom stanju, nego se govori o RADNIM I KOČNIM POGONSKIM STANJIMA

ZAKLJUČAK 2. Temeljna zakonitost pogona • Otporni teret radni mehanizam pogonski motor Mr Mm n moment tereta (Mt) £ Motorski moment (Mm) motor određuje brzinu vrtnje Mm = Mt + Mu Moment motora = moment tereta + moment ubrzanja P = M xω W=Pxt Snaga = moment x brzina vrtnje Energija = snaga x vrijeme

ZAKLJUČAK 3. Temeljne zakonitosti pogona Kočni (generatorski) režim rada radni mehanizam kočnica Mt Mf Kočnica n moment tereta (Mt) £ moment kočennja(Mf) stroj određuje brzinu vrtnje pogonski motor

ZAKLJUČAK 4. Temeljne zakonitosti pogona Prijenosnik - reduktor u pogonu motor reduktor gubici Mali moment velika brzina POVEĆANJE MOMENTA povećanje brzine M x = P =M x veliki moment niska brzina

MEHANIČKE KARAKTERISTIKE • U području električnih strojeva veza između momenta i brzine vrtnje daje se u obliku M=f(n) ili M=f( ) i naziva se vanjska karakteristika motora. • U elektromotornim pogonima ova se ovisnost naziva i mehanička karakteristika motora i češće se upotrebljava obrat n=f(M) ili =f(M).

Prirodna ili normalna mehanička (vanjska) karakteristika motora • • Prirodna ili normalna mehanička (vanjska) karakteristika motora postiže se kod n nazivnih veličina motora. Karakteristika se mijenja na temelju vanjskih zahvata, npr. promjenom uvijeta napajanja, uključivanjem otpora u strujne krugove elektromotora ili promjenom spoja motora. To je tzv. izvedena ( umjetna ili namještena) mehanička karakteristika motora, pri čemu s porastom momenta tereta ne raste brzina vrtnje motora. Razlikujemo: 1. Apsolutno krutu (sinkronu) mehaničku karakteristiku (SM) - 1 2. Tvrdu (porednu) mehaničku karakteristiku motora (AM trof. i trof. KM i nezav. IM i pored. IM) - 2 3. Mekana (serijska) mehanička karakteristika motora (IM – serijski, jednofazni i trofazni serijski KM) - 3 ( ) 1 2 4 3 Područje između tvrde i mekane karakteristike pripada IM – kompaundirani (4) M

F Mehanička karakteristika radnih mehanizama • Mt Značajke radnih mehanizama Za dobar elektromotorni pogon mehanička karakteristika motora mora biti usklađena s mehaničkom karakteristikom radnog mehanizma, +n -n Mt Mt = f ( n ) ili n = f ( Mt ) • • Moment tereta Mt različito se ponaša kod raznih radnih mehanizama. Najčešće se suprostavlja gibanju, ali kadkad i pomaže gibanju. Razlikujemo dva temeljna karaktera momenta tereta: 1. reaktivni Mt i 2. potencijalni M t Mt +n -n Mt m

Reaktivni moment tereta F • • • Reaktivni moment tereta opire se svakom kretanju i mjenja smjer vrtnje motora Ventilator, brusilica, vozilo na ravnoj podlozi u kretanju, općenito oni radni mehanizmi koji obavljaju rad na temelju trenja Mehanička karakteristika reaktivnog momenta tereta pojavljuje se u I. i III. kvadrantu (Mt 1) Mt +n -n Mt

Mehanička karakteristika konstantnog reaktivnog momenta tereta za oba smjera vrtnje +n (+ ) Mt 1 F Mt +n -M +M -n Mt Mt 1 -n (- )

Potencijalni moment tereta • • Potencijalni moment tereta zadržava smjer djelovanja neovisno o smjeru vrtnje jer njegovo djelovanje ovisi o potencijalnoj energiji sustava. Promjena smjera vrtnje ne mjenja smjer (predznak) momenta koji iskazuje težnju da okreće elektromotorni pogon uvijek u istom smjeru. Liftovi, teretne dizalice, transportne trake i uređaji, centrifugalne pumpe i kompresori. Mehanička karakteristika potencijalnog momenta tereta pojavljuje se u II. i IV. kvadrantu (Mt 2) Mt +n -n Mt m

Mehanička karakteristika konstantnog potencijalnog momenta tereta za oba smjera vrtnje +n (+ ) Mt 2 Mt +n -n -M +M Mt m Mt 3 -n (- )

Ostale podjele radnih mehanizama prema ovisnostima o vremenu, kutu, posebnostima tehnološkog postupka itd. 1. 2. 3. 4. Mehanizmi kojima je moment tereta funkcija brzine vrtnje ili konstantan: Mt=f(n); Mt=f( ) - Liftovi, teretne dizalice, transportne trake i uređaji, centrifugalne pumpe i kompresori. Najraširenija grupa radnih mehanizama. Mehanizmi kojima je moment tereta funkcija brzine vrtnje i vremena: Mt=f(n, t); Mt=f( , t) – periodički promjenjivo opterećenje – npr. programom – valjački stanovi, numerički upravljivi alatni strojevi, električna vuča, drobilica za kamen isl. Mehanizmi kojima je moment tereta funkcija brzine vrtnje i kuta zakreta rotirajućeg dijela mehanizma ili rotora motora: Mt=f(n, ); Mt=f( , ) – primjer takvog mehanizma je klipni kompresor kod kojega se moment tereta mjenja zavisno o kutu zakreta . Mehanizmi kojima je moment tereta funkcija brzine vrtnje, vremena i drugih fizikalnih veličina npr. položaj, put, materijal. . . Mt=f(n, t, . . . ) Prve dvije skupine su najzastupljenije i obuhvaćaju više od 90% svih radnih mehanizama.

Mt=1 n ( ) Mt=konst. 1 Pt~n Osnovne mehaničke karakteristike radnih mehanizama KONSTANTAN MOMENT – moment tereta ne ovisi o brzini vrtnje (P= M) 1 n ( ) Pt, Mt Mt~n 1 Pt~n 2 MOMENT LINEARNO OVISAN O BRZINI 1 Pt, Mt

n ( ) Mt~n 2 1 Pt~n 3 MOMENT KVADRATNO OVISAN O BRZINI 1 n Pt, Mt Pt=1 ( ) Pt=konst 1 Mt~1/n 1 Pt, Mt MOMENT OBRNUTO RAZMJERAN BRZINI – mehanizam konstantne pogonske snage

Statička stabilnost EMP – primjer AM n ( ) Mt 3 Mt 1 Mt 4 Stabilna ravnoteža Labilna ravnoteža Indiferentna ravnoteža Mt 2 M

Općenita ovisnost momenta tereta radnih mehanizama o brzini vrtnje M 0 – moment trenja Mt. N – nazivni moment tereta radnog mehanizma k – faktor opterećenja n – trenutna brzina vrtnje n. N – nazivna brzina vrtnje - eksponent ovisan o mehaničkoj karakteristici Ako zanemarimo utjecaj momenta trenja:

Rekapitulacija: 1. Osnovni dijelovi EMP-a i koji momenti djeluju u EMP-u i njihova međusobna ovisnost? * Osnovni dijelovi EMP-a su: - radni mehanizam - stroj koji obavlja radni proces - elektromotor - daje mehaničku energiju radnom mehanizmu - spojni elementi - spajaju radni mehanizam i elektromotor (spojke, remenice, zupčanici) - priključni i upravljački elementi - pomoću njih se EMP priključuje na izvor el. energije Momenti koji djeluju u EMP-u su: - moment motora Mm - moment tereta Mt - moment ubrzanja (usporenja) Mu M = 0 Mm = Mt + Mu

2. Osnovna stanja EMP-a (generatorsko i motorsko pogonsko stanje) * - Motorsko pogonsko stanje (3 slučaja): 1. brzina vrtnje raste (n) raste Mm>Mt Mm=Mt+Mu Mu=Mm-Mt>0 -Moment motora nadvladava moment tereta -Moment ubrzanja Mu ubrzava pogon 2. n-konstantan Mm=Mt Mu=0 -motorski moment Mm jednak je momentu tereta Mt, pogon je u stacioniranom stanju (Mu=0) 3. n-opada Mm<Mt pa je Mu<0 -što znači da moment ubrzanja usporava teret ili ga koči, moment tereta nadvladava moment motora - Generatorsko pogonsko stanje 1. n raste Mt>Mm (moment tereta nadvladava moment motora) i Mu koči ali nedovoljno uspješno 2. n-konst Mt=Mm Mu=0 -moment tereta i moment motora su jednakog iznosa. pogon je u stacioniranom pogonskom stanju 3. n pada Mt<Mm i Mu uspješno koči

3. Mehaničke karakteristike radnih mehanizama -ovisnost momenta tereta svih radnih mehanizama o brzini vrtnje može se prikazati Mt=M 0+(k. MTN-Mo) ( / n) M 0 - vlastiti moment tereta (moment trenja) k - faktor opterećenja MTN - nazivni moment radnog mehanizma 1 - trenutna brzina vrtnje n ( ) n - nazivna kutna brzina 3 4 2 Razlikujemo 4 slučaja: 1. Mt ne ovisi o brzini motora ( = 0) 2. Mt linearno ovisi o brzini vrtnje ( = 1) 3. Mt nelinearno ovisi o brzini vrtnje ( = 2) 4. Mt obrnuto proporcionalan brzini vrtnje ( =-1) - faktor ovisan o mehaničkom opterećenju M

Mehaničke karakteristike elektromotora! služe kao osnovni kriterij u izboru motora za radni mehanizam oblici mehaničkih karakteristika motora: n ( ) 1 2 3 4 5 Razlikujemo: M a) motori s krutom (apsolutno tvrdom) mehaničkom karakteristikom krivulja 1 -brzina vrtnje ostaje konst. kada se mijenja vanjski moment tereta (pr. Sinkroni motori) b) motori s tvrdom mehaničkom karakteristikom brzina vrtnje se neznatno mijenja sa promjenom opterećenja (krivulja 2 i 3) u linearnom području) (pr. Istosmjerni poredbeni motor i asinkroni motori) c) mekana mehanička karakteristika brzina vrtnje se mijenja s promjenom opterećenja (krivulja 5) pr. Serijski uzbuđeni motori d) ovo cijelo područje između 3 i 5 označeno sa brojem 5 pripada istosmjernim kompaudnim motorima