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

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

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

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 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 n () 1 2 4 3 M Područje između tvrde i mekane karakteristike pripada IM – kompaundirani (4)

Mehanička karakteristika radnih mehanizama F Mehanička karakteristika radnih mehanizama Mt Značajke radnih mehanizama Za dobar elektromotorni pogon mehanička karakteristika motora mora biti usklađena s mehaničkom karakteristikom radnog mehanizma, 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 Mt + n - n Mt 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 (Mt1) Mt + n - n Mt

Mehanička karakteristika konstantnog reaktivnog momenta tereta za oba smjera vrtnje Mt1 F Mt + n - M + M - n Mt Mt1 -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 (Mt2) Mt + n - n Mt m

Mehanička karakteristika konstantnog potencijalnog momenta tereta za oba smjera vrtnje Mt2 Mt + n - n - M + M Mt m Mt3 -n (-)

Ostale podjele radnih mehanizama prema ovisnostima o vremenu, kutu, putu, posebnostima tehnološkog postupka itd. 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.

Osnovne mehaničke karakteristike radnih mehanizama Pt, Mt n () 1 Mt=1 Mt=konst. Pt~n Osnovne mehaničke karakteristike radnih mehanizama KONSTANTAN MOMENT – moment tereta ne ovisi o brzini vrtnje (P=M) n () Pt, Mt 1 Mt~n Pt~n2 MOMENT LINEARNO OVISAN O BRZINI

n () Pt, Mt 1 Mt~n2 Pt~n3 MOMENT KVADRATNO OVISAN O BRZINI Mt~1/n n () Pt, Mt 1 Pt=1 Pt=konst MOMENT OBRNUTO RAZMJERAN BRZINI – mehanizam konstantne pogonske snage

Statička stabilnost EMP – primjer AM Mt1 Mt4 Mt3 n () Stabilna ravnoteža Labilna ravnoteža Indiferentna ravnoteža Mt2 M

Općenita ovisnost momenta tereta radnih mehanizama o brzini vrtnje M0 – moment trenja MtN – nazivni moment tereta radnog mehanizma k – faktor opterećenja n – trenutna brzina vrtnje nN – nazivna brzina vrtnje  - eksponent ovisan o mehaničkoj karakteristici Ako zanemarimo utjecaj momenta trenja:

Rekapitulacija: * Osnovni dijelovi EMP-a su: 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

* - Motorsko pogonsko stanje (3 slučaja): 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=M0+(kMTN-Mo) (/n) M0 - vlastiti moment tereta (moment trenja) k - faktor opterećenja MTN - nazivni moment radnog mehanizma  - trenutna brzina vrtnje n - nazivna kutna brzina M n () 1 2 4 3 Razlikujemo 4 slučaja: Mt ne ovisi o brzini motora ( = 0) Mt linearno ovisi o brzini vrtnje ( = 1) Mt nelinearno ovisi o brzini vrtnje ( = 2) Mt obrnuto proporcionalan brzini vrtnje ( =-1)  - faktor ovisan o mehaničkom opterećenju

Mehaničke karakteristike elektromotora! služe kao osnovni kriterij u izboru motora za radni mehanizam oblici mehaničkih karakteristika motora: n () 1 2 3 4 5 Razlikujemo: 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 M