1. Skład napędu

E – energia

PE – przekształtnik energii elektrycznej

S – silnik

SP – sprzęgający układ

MR – maszyna robocza

UP – Układ pomiarowy

US – układ sterujący

Z - zadajnik

2. Stan ustalony

Stanem ustalonym w pracy układu elektrycznego nazywamy taki stan, w którym prędkość obrotowa n i prędkość kątowa ώ zespołu, mierzone w dowolnym punkcie układu, mają wartości stałe, a zatem gdy ich pierwsze pochodne względem czasu t są równe zeru.

W przypadku, gdy powyższe równania nie są spełnione, mamy do czynienia ze stanami przejściowymi ( nieustalonymi ).

3. Moment reaktywny

Moment oporowy urządzeń, które bez względu na kierunek ich wirowania są zawsze odbiornikami energii mają moment oporowy nazywany momentem reaktywnym.

Charakterystyka M_m=f(n) takiego urządzenia na płaszczyźnie przebiega przez ćwiartkę pierwszą i trzecią, moc bowiem, która jest proporcjonalna do iloczynu momentu oraz prędkości przy obu kierunkach wirowania jest dodatnia.

Momenty oporowe: reaktywny (1) i aktywny (2)

4. Moment dynamiczny

Różnicę między momentem napędowym, a momentem oporowym nazywamy momentem dynamicznym

M – M_m = M_d

Moment dynamiczny rozwijany jest wówczas, gdy powstaje różnica między momentem rozwijanym przez silnik, a momentem oporowym. Jeżeli układ elektromechaniczny pracował w stanie ustalonym i w pewnej chwili jeden z momentów (napędowy bądź oporowy) uległ zmianie, powstaje moment dynamiczny i układ przechodzi w stan pracy nieustalonej.

Do stanów przejściowych zaliczanie są rozruch, hamowanie, regulacja prędkości w postaci formowania charakterystyki mechanicznej silnika lub taki stan, w którym ulega zmianie moment obciążeniowy urządzenia napędzanego.

5. Moment zredukowany

Całkowity moment oporowy na wale silnika, a pochodzący od poszczególnych elementów układu mechanicznego nazywamy momentem zredukowanym

Wyznaczanie momentu zredukowanego opiera się na równaniu mocy. Moc, którą wydaje silnik napędowy równa jest sumie mocy pobieranych przez poszczególne elementy napędzane danym silnikiem

F – siła; v– prędkość liniowa.

Zredukowany moment oporowy na wale silnika, przy pominięciu start w przekładni, wyniesie, zatem

6. Moment obrotowy

Jest to rozwijany przez silnik napędowy, oznaczamy go M.

7. Moment oporowy

Jest to moment obrotowy wymagany przez maszynę napędzaną, oznaczymy go M_m. Składa się z momentu obciążenia M_obc, tj. właściwego momentu użytkowego i z momentu M_f służącego do pokonania strat w przekładniach, łożyskach i strat na tarcie powietrza,

8. Moment bezwładności

Moment bezwładności to miara bezwładności ciała w ruchu obrotowym. Im większy moment, tym trudniej zmienić ruch obrotowy ciała, np. rozkręcić dane ciało lub zmniejszyć jego prędkość obrotową.

gdzie:

m - masa fragmentów ciała oddalonych od osi obrotu o długość

r - odległość fragmentów ciała od jego osi obrotuIloczyn jest momentem bezwładności elementu ciała. Moment bezwładności ciała zależy od wyboru osi obrotu, od kształtu ciała i od rozmieszczenia masy w ciele.

9. Jednostki momentu bezwładności

W obowiązującym międzynarodowym układzie jednostek miar SI wartość liczbowa momentu bezwładności wyrażona w kg*m² jest równa wartości liczbowej tego momentu wyrażonej w N*m*s² . Zależność między momentem bezwładności w układzie CGS a momentem bezwładności w układzie SI określona jest wyrażeniem

10. Przebieg pracy

Sprecyzowane obciążenie (ewentualnie zestaw obciążeń), któremu maszyna jest poddawa­na z uwzględnieniem, jeśli to ma miejsce, okresów rozruchu, hamowania elektrycznego, biegu jałowego i postoju, a także czasu ich trwania i kolejności występowania.

11. Równowaga cieplna

Stan maszyny osiągnięty wówczas, gdy przyrosty temperatur różnych części maszyny nie zmieniają się o więcej niż o w ciągu jednej godziny.

12. Obciążenie

Zbiór wartości wielkości elektrycznych i mechanicznych charakteryzujących wymuszanie narzucone maszynie wirującej w danej chwili przez obwód elektryczny lub urządzenie mechaniczne pobierające energię.

13. Prąd zastępczy (prąd zrównoważony)

Prądem zastępczym nazywamy taki prąd, którego wartość w czasie t jest stała i jeśli chodzi o jego działanie termiczne to będzie równoważny prądowi rzeczywistemu.

14. Klasy i temperatury dopuszczalne

Polska Norma rozróżnia pięć klas materiałów izolacyjnych, podając dopuszczalną temperaturę najgorętszego punktu maszyny:

Klasa A

Klasa E

Klasa B

Klasa F

Klasa H

Najszersze zastosowanie w silnikach elektrycznych ma dotychczas klasa izolacji A, do której należą: bawełna, jedwab, papier itp. materiały nasycone w masie zalewanej, lub zanurzone w oleju.

15. Rozruch układu Leonarda

- najpierw uruchamia się silnik napędowy prądnicy. Przez wyłączenie części rezystancji regulatora wzbudzenie wzbudnicy doprowadzone całkowite napięcie do pomocniczych szyn prądu stałego i wzbudzamy silnik napędowy do wartości znamionowej.

- włączamy na szyny pomocnicze uzwojenie wzbudzające prądnicy z wtrąconą rezystancja dodatkową o dużej wartości i zmniejszając tą rezystancje powiększamy proporcjonalnie prąd magnesujący prądnicy. W ten sposób powiększamy SEM prądnicy i wartość napięcia doprowadzonego do wirnika silnika głównego.

-przy rozruchu obserwujemy amperomierz włączony w obwód główny prądu stałego, po to by nie przekroczyć dopuszczalnych granic wartości prądu silnika

16. Zasada działania układu Leonarda

Układ Leonarda posiada łatwą konstrukcję, oraz prostą zasadę działania. Silnik główny układu Leonarda jest zasilany z prądnicy głównej obcowzbudnej, która to z kolei jest zasilana silnikiem prądu przemiennego. Układ wzbudzenia służy do regulacji prędkości obrotowej poprzez regulację prądu w tym obwodzie, a co za tym idzie wzrostu wartości prądu wzbudzenia prądnicy głównej co pociąga za sobą wzrost SEM prądnicy, która przekłada się na wzrost napięcia doprowadzanego do silnika. Gdy napięcie rośnie to wzrasta również prędkość obrotowa silnika głównego.

17. Regulacja prędkości na stały moment w układzie Leonarda. Rys ten sam co w 15

Zakres 0-n1 – zakres stałego momentu. Zmianę prędkości obrotowej uzyskuje się przez zmianę rezystancji w obwodzie głównym lub przez zmianę napięcia. Najlepsza regulacja jest przez zmianę napięcia, przy stałym strumieniu głównym i rezystancji dodatkowej równej 0, ponieważ charakterystyki są sztywne.

18. Regulacja prędkości na stałą moc w układzie Leonarda

Zakres n1-n - zakres stałej mocy. W tym zakresie zmianę prędkości uzyskuje się przez zmianę strumienia głównego silnika. Zakres regulacji przez strumień ze względów konstrukcyjnych jest ograniczony-każdy silnik posiada pewna graniczna prędkość obrotowa, której nie wolno przekroczyć, ze względu na wytrzymałość mechaniczna twornika i wytrzymałość elektryczną obwodów, gdyż osłabione pole główne przy niezmienionym prądzie powoduje silne oddziaływanie twornika. W skutek tego zakres regulacji jest mały: 1-2,5 lub 1-3.

19. Charakterystyka naturalna i sztuczna

Charakterystyką mechaniczną naturalną nazywamy taką charakterystykę, która występuje przy znamionowych parametrach sieci zasilającej, przy normalnym włączeniu oraz braku elementów dodatkowych w obwodach elektrycznych. Wszystkie inne charakterystyki mechaniczne nazywamy sztucznymi.

20. Charakterystyki mechaniczne maszyny napędzanej i napędzającej

M=f(n) – maszynaa napędzająca

M_m=f(n) – maszyna napędzana

21. Charakterystyki mechaniczne typowych urządzeń napędzanych

M_m0 – moment oporowy wywołany tarciem w częściach ruchomych,

M_mn – moment oporowy urządzenia przy prędkości znamionowej,

n_n– prędkość znamionowa.

- gdy X=0, moment oporowy jest niezależny od prędkości wirowania (krzywa 1)

- gdy X=1, moment oporowy zmienia się liniowo w funkcji prędkości (krzywa 2)

- gdy X=2, uzyskuje się charakterystykę mechaniczną w kształcie paraboli (krzywa 3)

- gdy X=-1 uzyskuje się charakterystykę mechaniczną w kształcie hiperboli (krzywa 4)

22. Charakterystyki mechaniczne urządzeń napędzających

1 - idealnie sztywna,

2 - sztywna,

3 – podatna

23. Zmiana prędkości obrotowej przy stałym momencie

Regulacja prędkości obrotowej silnika prądu stałego na drodze zmian wartości strumienia magnetycznego powoduje że wartość momentu rozwijanego przez silnik jest stała. Rezystancja obwodu głównego = const , i wartość napięcia = const. Przy tych założeniach SEM jest stała i otrzymujemy zależność . Równanie

i wcześniejsze pozwala określić ze prąd w obwodzie głównym zmienia się w przybliżeniu według tej samej funkcji co prędkość obrotowa.

24. Warunki na moment przy doborze silnika

Dobierając silnik pamiętamy, że moment znamionowy silnika powinien być większy od obliczonego momentu zastępczego, z powodu na założenie upraszczające .

25. Praca ciągła — rodzaj pracy S1

Praca z obciążeniem stałym, trwającym tak długo aż zostanie osiągnięty stan równowagi cieplnej.

υ_max – najwyższa temperatura osiągana przy pracy ciągłej,

t_p – czas pracy przy obciążeniu stałym

26. Praca dorywcza — rodzaj pracy S2

Praca z obciążeniem stałym, trwającym przez określony czas, krótszy niż czas potrzebny do osiągnięcia równowagi cieplnej, i następującym po tym czasie postojem, trwającym tak długo, aż ustalona temperatura maszyny nie będzie się różnić o więcej niż od temperatury czynnika chłodzącego.

PN-88/E-D6701-2

υ_max – najwyższa temperatura osiągana przy pracy dorywczej,

t_p – czas pracy przy obciążeniu stałym

27. Praca okresowa przerywana — rodzaj pracy S3

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym i czas postoju. Przy tym rodzaju pracy okres jest taki, że prąd rozruchowy nie wpływa w sposób znaczący na nagrzewanie się maszyny.

PN-88/E-06701-3

υ_max - najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_p — czas pracy przy obciążeniu stałym,

t_s — czas postoju

Względny czas obciążenia =

28. Praca okresowa przerywana z rozruchem - rodzaj pracy S4

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje znaczący (ze względów cieplnych) czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym i czas postoju.

PN-88/E-C6701-4

υ_max - najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_r – czas rozruchu,

t_p — czas pracy przy obciążeniu stałym,

t_s — czas postoju

Względny czas obciążenia =

29. Praca okresowa przerywana z hamowaniem elektrycznym - rodzaj pracy S5

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym, czas szybkiego hamowania elektrycznego oraz czas postoju.

PN88/E-06701-5

υ_max — najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_r — czas rozruchu,

t_p — czas pracy przy obciążeniu stałym,

t_s— czas postoju,

t_h – czas hamowania, t_s – czas postoju

Względny czas obciążenia =

30. Praca okresowa długotrwała z przerwami jałowymi — rodzaj pracy S6

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym i czas pracy przy biegu jałowym. W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

PN88/E-06701-6

υ_max — najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_p — czas pracy przy obciążeniu stałym,

t_j — czas pracy przy biegu jałowym

Względny czas obciążenia =

31. Praca okresowa długotrwała z hamowaniem elektrycznym — rodzaj pracy S7

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym oraz czas hamowania elektrycznego. W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

PN-88/E-06701-7

υ_max — najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_h — czas rozruchu,

t_p — czas pracy przy obciążeniu stałym,

t_h — czas hamowania

Względny czas obciążenia = 1

32. Praca okresowa długotrwała ze zmianami prędkości obrotowej — rodzaj pracy S8

Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym odpowiadającym określonej uprzednio prędkości obrotowej i z jednego lub kilku czasów pracy przy innych obciążeniach odpowiadających innym prędkościom obrotowym (osiąganym np. przez zmianę liczby biegunów w przypadku silników indukcyjnych). W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

PN-88/E-06701-8

υ_max — najwyższa temperatura osiągana w okresie pracy,

t_o — czas trwania okresu,

t_r, — czas rozruchu,

t_p1, t_p2, t_p3 — czasy pracy przy obciążeniu odpowiadającym

różnym stałym prędkościom obrotowym,

t_h1, t_h2 - czasy hamowania

t =

33. Praca z nieokresowymi zmianami obciążenia i prędkości obrotowej (praca nieokresowa) — rodzaj pracy S9

Praca, przy której na ogół obciążenie i prędkość obrotowa zmieniają się nieokresowo w dopuszczalnym zakresie. Praca ta obejmuje często przeciążenia, które mogą przekraczać znacznie pełne obciążenie.

PN-88/E-06701-9

υ_max — najwyższa osiągana temperatura,

t_r — czas rozruchu,

t_p — czas pracy przy zmiennym obciążeniu,

t_h— czas hamowania,

t_s — czas postoju,

S — praca przy przeciążeniu,

C_p — pełne obciążenie

34.Określenia.

dane znamionowe — zbiór wartości wielkości elektrycznych lub mechanicznych powiązanych z czasem ich trwania oraz kolejnością występowania, ustalony dla maszyny i podany przez wytwórcę na tabliczce znamionowej, gdy maszyna odpowiada wymaganym warunkom,

wartość znamionowa — wartość określonej wielkości występującej w danych znamionowych maszyny lub z nich wynikająca,

moc znamionowa — wartość mocy wydanej występująca w danych znamionowych maszyny,

obciążenie — zbiór wartości wielkości elektrycznych i mechanicznych charakteryzujących wymuszanie narzucone maszynie wirującej w danej chwili przez obwód elektryczny lub urządzenie mechaniczne pobierające energię,

bieg jałowy — stan pracy maszyny wirującej przy mocy wydawanej równej zeru,

pełne obciążenie — największa wartość obciążenia przypisanego maszynie pracującej z mocą znamionową,

moc przy pełnym obciążeniu — największa wartość mocy przypisana maszynie pracującej z mocą znamionową,

postój — całkowity brak ruchu oraz zasilania elektrycznego lub napędzania mechanicznego maszyny,

przebieg pracy — sprecyzowane obciążenie (ewentualnie zestaw obciążeń), któremu maszyna jest poddawa­na z uwzględnieniem, jeśli to ma miejsce, okresów rozruchu, hamowania elektrycznego, biegu jałowego i postoju, a także czasu ich trwania i kolejności występowania,

rodzaj pracy — praca ciągła, dorywcza lub okresowa, obejmująca pojedyncze obciążenie lub kilka obciążeń stałych w określonym czasie, lub praca nieokresowa, podczas której na ogół obciążenie i prędkość obrotowa zmieniają się w granicach dopuszczalnych,

równowaga cieplna — stan maszyny osiągnięty wówczas, gdy przyrosty temperatur różnych części maszyny nie zmieniają się o więcej niż o w ciągu jednej godziny,

względny czas obciążenia — stosunek czasu pracy maszyny pod obciążeniem, łącznie z czasem rozruchu i hamowania elektrycznego, do czasu trwania całego okresu pracy, wyrażony w procentach,

moment krytyczny silnika prądu przemiennego — największy moment, wytwarzany przez silnik przy pracy asynchronicznej w stanie nagrzanym i przy napięciu znamionowym o częstotliwości znamionowej,

chłodzenie — proces powodujący, że ciepło pochodzące ze strat wydzielonych w maszynie jest przekazy­wane najpierw do pierwotnego czynnika chłodzącego, zwiększając jego temperaturę. Podgrzany pierwotny czynnik chłodzący może być zastąpiony przez czynnik chłodzący świeży, o niższej temperaturze lub też może być chło­dzony w wymienniku ciepła przez czynnik chłodzący wtórny,

czynnik chłodzący — czynnik (ciecz lub gaz), za pomocą którego jest odprowadzane ciepło,

pierwotny czynnik chłodzący — czynnik (ciecz lub gaz), który w skutek tego, że ma niższą temperaturę od tej części maszyny, z którą się styka, przyjmuje od niej ciepło,

wtórny czynnik chłodzący — czynnik (ciecz lub gaz), który w skutek tego, że ma niższą temperaturę od pierwotnego czynnika chłodzącego, przyjmuje oddawane przez ten czynnik ciepło za pośrednictwem wymiennika ciepła (chłodnicy),

izolacja dodatkowa — niezależna izolacja przewidziana jako uzupełnienie izolacji głównej dla zapewnienia ochrony przed porażeniem w przypadku uszkodzenia izolacji głównej,

moment bezwładności ciała względem osi obrotu — suma (całka) iloczynów mas elementarnych i kwadratów ich odległości od osi.

stan zimny maszyny — stan maszyny, w którym każda część ma temperaturę nie różniąca się więcej niż o 2° C od temperatury otoczenia lub czynnika chłodzącego.

stan nagrzany maszyny — stan maszyny, w którym każda część ma temperaturę zbliżoną do temperatury występującej przy pełnym obciążeniu w normalnych warunkach pracy.

klasa danych znamionowych — podział odnoszący się do rodzaju danych znamionowych w zależności od tego, jaki przebieg pracy maszyny jest przez dane znamionowe określony tzn:

Jeżeli maszyna jest przewidziana do ogólnego zastosowania, to powinna mieć dane znamionowe dla pracy ciągłej i być zdolna do eksploatacji w warunkach rodzaju pracy S1. Jeżeli nie określi się przebiegu pracy, to obowiązuje umowny rodzaj pracy S1 i klasa danych zna­mionowych obejmuje dane znamionowe dla pracy ciągłej.Jeżeli maszyna ma mieć dane znamionowe jak dla pracy dorywczej, to powinny one wynikać z rodzaju pracy S2 .Jeżeli maszyna jest przeznaczona do pracy przy obciążeniach zmiennych lub w okresach obciążeń zawierających okres pracy przy biegu jałowym lub okresy gdy maszyna znajduje się w stanie postoju, to klasa danych znamionowych powinna być oparta na jednym z rodzajów pracy S3 do S8 . Jeżeli maszyna jest przeznaczona nieokresowo do pracy przy zmiennych obciążeniach i zmiennej prędkości obrotowej, w tym również przy przeciążeniach, to klasa danych znamionowych dla pracy nieokresowej powinna być oparta na rodzaju pracy S9.

35.Rodzaje pracy

Praca ciągła - S1
Praca z obciążeniem stałym, trwającym tak długo aż zostanie osiągnięty stan równowagi cieplnej.

Praca dorywcza - S2
Praca z obciążeniem stałym, trwającym przez określony czas, krótszy niż czas potrzebny do osiągnięcia równowagi cieplnej, i następującym po tym czasie postojem, trwającym tak długo aż ustalona temperatury nie będzie się różnić o więcej niż 2^oC od temperatury czynnika chłodzącego.

Praca okresowa przerywana - S3
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym i czas postoju. Przy tym rodzaju pracy okres jest taki, że prąd rozruchowy nie wpływa w sposób znaczący na nagrzewanie się maszyny.

Praca okresowa przerywana z rozruchem  - S4
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje znaczący (ze względów cieplnych) czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym i czas postoju.

Praca okresowa przerywana z hamowaniem elektrycznym  - S5
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym, czas szybkiego hamowania elektrycznego oraz czas postoju.

Praca okresowa długotrwała z przerwami jałowymi - S6
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym i czas pracy przy biegu jałowym. W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

Praca okresowa długotrwała z hamowaniem elektrycznym - S7
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas rozruchu, czas pracy przy obciążeniu stałym oraz czas hamowania elektrycznego. W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

Praca okresowa długotrwała ze zmianami prędkości obrotowej - S8
Szereg identycznych okresów pracy, z których każdy obejmuje czas pracy przy obciążeniu stałym odpowiadającym określonej uprzednio prędkości obrotowej i z jednego lub kilku czasów pracy przy innych obciążeniach odpowiadających innym prędkościom obrotowym (osiąganym np. przez zmianę liczby biegunów w przypadku silników indukcyjnych). W tym rodzaju pracy nie występuje czas postoju.

Praca z nieokresowymi zmianami obciążenia i prędkości obrotowej - S9
Praca, przy której na ogół obciążenie i prędkość obrotowa zmieniają się nieokresowo w dopuszczalnym zakresie. Praca ta obejmuje często przeciążenia, które mogą przekraczać znacznie pełne obciążenie.

Na podstawie PN-88/E-06701.