Elektriajamite üldkursus materjal eksamiks (0)

AAV 0030 elektriajamite üldkursus 5AP 6 4-2-0 E S
1. ELEKTRIAJAMI mõiste
Elektriajam on elektromehhaaniline süsteem, mis koosneb elektrimootorist (või mootoritest), muundurist, ülekandemehhanismist ja juhtseadmest ning ette nähtud töömasina ja selle abimehhanismide liikumapanemiseks (käitamiseks).
2. ELEKTRIAJAMI struktuuriskeem
3. ELEKTRIAJAMI liikumise põhivõrrand pöörleval liikumisel
Tm – Ts = J(dω/dt)+(ω/2)*(dJ/dt)
dα/dt=ω dt=dα/ω
Tm – Ts = J(dω/dt)+(ω2/2)*(dJ/dα)
Võrrandi parem pool on dünaamiline moment
Tm – Ts = Td
4. Elektriajami liikumise põhivõrrand sirgjoonelisel liikumisel
Fm – Fs = m(dv/dt)+(v2/2)*(dm/ds)
Fm – liikumapanev ( motoorne jõud
Fs – takistusjõud
s – läbitud tee
5. Staatiliste momentide ja jõudude taandamine
Staatiliste koormuste mõju mootorile avaldub selles, et nende ületmiseks peab mootor arendama teatavat võimsust. Seega tuleb staatiliste momentide ja jõududse taandamisel lähtuda võimsuste võrdusest ja leida fiktiivne , arvutuslik staatiline moment, mis mõjub mootori võllil ning mille tekitamiseks peab mootor arendama nii sama palju võimsust nagu tegelik mehhanism .
Staatiliste momentide jõudude taatamisel võivad esineda järgmised juhtumid.

liikumise taandamine samaliigiliseks, näiteks pöörleva liikumise taandamine pöörlevaks, sirgliikumine taandada sirgjooneliseks

liikumise taandamine teiseliigiliseks, näiteks pöörleva liikumise taandamine sirgjooneliseks või vastupidi.
6. Inertsimomendi taandamine
Inertsimomentide kogumõju leidmiseks taandatakse nad ühisele võllile. Selleks võib põhimõtteliselt olla ükskõik milline mehhanismi võllidest. Kõige sagedamini leiab kasutamist taandamine mootori võllile. Tegelike inertsimomentide J1; J2;...;Jn, mõju asendatakse formaalselt ühe fiktiivse, arvutusliku inertsmomendiga mootori võllil, mida nimetataksegi taandaud inertsmomendiks - . Taandatud inertsmomendi lõppkujul valem:
7. Mehaaniliste karakteristikute liigitus
Töömasinate mehaanilised karakteristikud :

• Kiirusest sõltumatu staatiline moment: Ts=const. Selline karakteristik on eelkõige mehhanismidel, illes oluline osa tehtavast tööst kulub raskusjõu ületamiseks, nagu kraanade tõstemahhanismid, lihtid jne. Samasse rühma kuuluvad mehhanismid, milles ülekaalus on hõõrdejõud, sest hõõrdejõudu ja – momenti võib teatavais piires lugega mehhanismi töötamisekiirusest sõltumatuks. Siinghulgas võib nimetada sildkraanade silla- ja vankrimehhanimse, transportööre, tööpinkide ettenihkemehhanisme, höövelpingi töölaua mehhanimi, valtspinke.
  
• Kiirusest sõltuv staatiline moment: Ts=f(ω) või Ts=f(n). Staatilinse momendi sõltuvus kiirusest võib olla väga mitmesugune.
  
• Teest (pöördenurgast) sõltuv staatiline moment
  
• Teest ja kiirusest sõltuv staatiline moment
  
• Ajast sõltuv staatiline moment
  

Elektrimootorite mehaanilised karakteristikud T=f(ω) või T=f(n). Elektrimootoritel kiiruse kasvades pöördemoment üldreeglina väheneb. Vähenemismäära iseloomustab karakteristiku jäikus: β=∆T/∆ω. Momendi-kiiruse teljestikus võrdub jäikus karakteristiku tõusunurga tangensi pöördväärtusega. Kuna langeva karakteristiku puhul on kiiruse muutum momendi muutuse suhtes vastasmärgiline, on jäikus negatiivne.
Liigitus:

• Absoluutselt jäik karakteristik, millel β=∞, see tähendab, kiirus ei sõltu koormusest. Selline karakteristik on sünkroonmootoril.
  
• Jäik karakteristik, mille puhul kiirus sõltub koormusest vähe. Sellesse rühma võib arvata mootorid, mille kiirus tühijooksust nimikoormuseni ei muutu rohkem kui 8...10% võrra, näiteks asünkroonmootor normaalse töö piirkonnas, samuti haruvoolumootor töötamisel normaalrežiimis, ilma lisatakistuseta anksuahelas.
  
• Pehme karakteristik, mille puhul kiirus sõltub tugevasti koormusest. Sellist karakteristikutüüpi nimetatakse ka peavoolukarakteristikus, sest vaadeldava rühma mootorite tuntuimaks edisndajaks on alalisvoolu- peavoolumootor .
  

8. Mootorite elektrilise pidurduse meetodid

Rekuperatiivpidurdus, mille puhul ajami mootor töötab generaatorirežiimis, andes energiat tagasi võrku.

elektrodünaamiline e. Dünaamiline pidurdus, mille juures mootor töötab samuti generaatorina, kuid energia neeldub reostaadis ja mootori mähistes ja hajub soojusena.

vastulülitus- e. Vastuvoolupidurdus, kus võrgutoitel mootori lülitusviis vastab pöörlemissuunale, mis on vastupidine tegeliku pöörlemissuunaga vaadeldaval hetkel; energia neeldub samuti reostaadis kui ka mootori mähistes.
Dünaamiline pidurdus on teostatav kahes variandis : võõr- ja endaergutusega. Endaergutustega dünaamiline pidurdus leiab suhteliselt vähest kasutamist, peamiselt avariipidurdusena.
9. Alalisvoolu- haruvoolumoolori põhivõrrandid ja loomulikud karakteristikud
U=E+IαR
E=kЕфω
T=kTфIα
U-võrgupinge, E–ankrumähises indutseeritud vastu- elektromotoorjõud , Iα- ankruahela vool, ω- nurkkiirus , T-mootori elektromagnetiline moment, ф magnetvoog pooluse kohta, R-ankruahela kogutakistus
10. Sama mootori kiiruse reguleerimine
Alalisvoolu-haruvoolumootori puhul on kasutatav terve hulk kiiruse reguleerimise viise:

Reguleerimine lisatakistusega ankruahelas. Elektromehaaniline karakteristik lisatsakistuse olemasolul ankruahelas - , kus - lisatakistus ankruahelas. Vaadeldav kiiruse reguleerimise meetod on ebaökonoomne, sest peavooluahelasse ühendatud reostaadis tekib suur energiakadu. Sel meetodil on võimalus kiirust reguleerida ainult allapoole põhikiirust.

Reguleerimine magnetvoo sümmeetrilise muutumisega.Et magnetvoog sõltub ergutusvoolust, mida on kerge muuta ergutusahelasse ühendatud reostaadi abil, leiab see haruvoolumootori kiiruse reguleerimise meetod laialdast kasutamist. Kiiruse reguleerimine ergutusreostaadi abil on mõeldav üksnes ülespoole põhikiirust.

Reguleerimine magnetvoo ositi muutmisega. Selle reguleerimisviisipuhul ei muudeta korraga kõikide vaid ainult osa pooluste magnetvoogu. Et selleks on tarvis pooluste ergutusmähised erinevalt tavalisest jadalülitusest ühendada mitmeks (tavaliselt kaheks) eraldi toidetavaks rühmaks, siis tuntakse seda reguleerimisviisi kirjanduses pooluste lahutustoitemeetodi nime all.

Reguleerimine ankru s^untimisega. Real juhtumitel on vaja reguleerida alalisvoolu-haruvoolumootori kiirust põhikiirustest allapoole, silitades karakteristiku jäigana, mida reostaatreguleeirmine ei võimalda. Selle ülesande lahendamiseks võib kasutada erilülitust, mille puhul koos jadareguleerimistakistiga ühendatakse teine takisti rööbiti ankruga. Pidev selles režiimis töötamine pole ökonoomne, sest võimsuskadu takistuses on seda suurem mida väiksem on s^untiv takistus. Ankru s^untimist kasutatakse väiksema võimsusega ajamites lühiajaliseks kiiruse vähendamiseks enne lõplikku peatamist.

Reguleerimine impulssmeetodil. Põhimõtteliselt saab kasutada mis tahes mootori kiiruse reguleerimiseks võrgutoitel aga ka toitel iga liiki muundurist.

Reguleerimine toitepingel. Kiiruse reguleerimiseks põhikiirusest allapoole vähendame reostaadi abil generaatori ergutusvoolu, millega väheneb generaatori emj. ning pinge, seega ka mootori pöörlemiskiirus.

Reguleerimine mitmemootoriliste lülitustega. Peamasinad võivad olla ükskõik mis tüüpi või liiki, isegi mitteelektrilised. Abimasinate ülesandeks on luua iga peamasina võllil lisapöördemoment, mis tasakaalustab koormuse erinevused ning tagab pöörlemise sünkroonsuse.
11. Alalisvoolu-peavoo1umootori põhivõrrandid ja loomulikud karakteristikud
U=E+IeR
E=kЕфω
T=kTфIe
Peavoolumootori ergutusmähis on ühendatud järjestikku ankruga, seetõttu on ankruvool ühtlasi ergutavaks vooluks.
-elektromehhaaniline karakteristik
-mehhaaniline karakteristik ja
Rm- masina takistus(järjestikku ühendatud mähiste kogutakistus), ф-magnetvoog
12. Alalisvoolu- kompaundmootori põhivõrrandid ja loomulikud karakteristikud.
U=E+IαR
E=kЕфω
T=kTфIα
On kahe mähisega: Haruvoolumähis ning temaga pärisuunas mõjuv peavoolumähis. Masina resulteeriv magnetomotoorjõud -
Kompaundmootori resultantmagnetvoog -
Magnetvoog polekoormuse muutumisel konstantne vaid sõltub ankruvoolust, mille tõttu karakteristikuid ei ole võimalik küllalt täpselt analüütiliselt väljendada. Suurel koormusel on kompaundmootor nagu peavoolumootorgi tugevasti küllastatud , magnetvoog jääb peaaegu konstantseks ning elektromehaaniline karakteristik läheneb sirgele.
13. Faasi rootoriga asünkroonmootori põhivõrrandid ja loomulikud karakteristikud
-elektromehhaaniline karakteritik
Klossi valem- ; lihtsustatud kujul-
Lihtsustud kuju kasutatakse siis, kui on tegemist võimsate mootoritega. Sellel juhul on staatori aktiivtakistus suhteliselt väike. Võttes R1=0 siis tegur g=0.
; kus
; ; ; Teguri g andmeteks võib täpsemate andmete puudumiselt võtta
Tn- nimimoment, Tv- vääratusmoment, s- libistus ,
14. Lühisrootoriga asünkroonmootori põhivõrrandid ja loomulikud karakteristikud
Käivitusvool toitevõrgus -
Mootori näivtakistus käivitusel (lühitakistus) -
15. Asünkroonmootori sagedusreguleerimine
16. Elektrimootorite töötamine ühisel võllil
ω1 = ω2 = . . . = ω i
TΣ = T1 + T2 + ... + Ti
Kui on teada üksiku mootori karakteristikud siis saame resultantkarakteristiku jäikuse:
β=∆TΣ/∆ω=∆(T1+T2)/∆ω=∆T1/∆ω + ∆T2/∆ω = β1+β2
Lugeda iseseisvalt juurde.
17. Elektromagnetiline siirdeprotsess
Elektromagnetilises siirdeprotsess on seotud induktiivsusega.
Elektromagnetiline siirdeprotsess on teistega võrreldes nii väike et võib tihtilugu arvestamata jätta
ts=(3...4)τel

Mehaaniline siirdeprotsess
Ajami põhivõrrand: T-Ts=J(dω/dt)
s=(ω0-ω)/ω0
lk230
19. Soojuslik siirdeprotsess
; ΔP- kaovõimsus
; dVü- soojus mis ladestub masinas
; Vü- soojus mis läheb ümbritsevasse keskkonda
ΔP=I2R;
vüq- on püsitemperatuur, vül-ületemperatuur; τth-soojlik ajakonstant.
Graafikutel eristatakse soojenemis- ja jahtumiskõverat. Masina soojussalvestusvõimet mõõdab soojusmahtuvusühik C(J/K) ja jahtumist soojussiirdetegur A(J/K*s).
Ka ühe ja sama masina puhul ei saa soojuslikku ajakonstanti lugeda üheselt määratud suuruseks, vaid sõltub masina töötamistingimustest. Sellal kui soojusmahtuvus jääb muutumatuks, sõltuvad masina jahtumistingimused tema pöörlemiskiirusest. (ventilaatoriga masinad ). Paigalseisval masinal on soojussiirdetegur mitmekordselt väiksem kui pöörleval masinal, seega ka ajakonstant vastavalt suurem.
20. Elektriajamite töörežiimide liigitus
Elektriajami töörežiim on määratud tehnoloogilise protsessi iseloomuga , töömasina ehitusega, kuid ka valitud elektrilise juhtimis- j a reguleerimismeetodiga. Kuna nii tehnoloogilisi protsesse, töömasinaid kui ka elektriajamite lülitusi ning reglueerimisviise on väga palju, saame äärmiselt suure hulga mitmesusugseid töörežiime ning koormusdiagramme. Et hõlbustada orienteerumist ning ühtlustada arvutusmetoodikat., on välja töötatud töörežiimide liigitus, mis võimaldas sütematiseerida nende arvutusmeetodeid.

• S1 Kestevrežiim
  
• S2 Lühiajaline režiim
  
• S3 Vaheajaline režiim
  
• S4 Vaheajaline režiim olulise soojenemisega käivitusel
  
• S5 Vaheajaline režiim olulise soojenemisega käivitusel ja elektrilisel pidurdusel
  
• S6 Koormusmuutlik režiim
  
• S7 Suunamuutlik režiim
  
• S8 Kiirusmuutlik režiim
  

Põhirežiimideks on S1, S2, S3 ja S6.
Töörežiimid laiendavad nimivõimsuse mõistet: Elektrimootori nimivõimsuseks nimetame võimsust, millega töötades mootori temperatuur saavutab lubatava väärtuse, seda ületamata.
21. Kestevrežiim S1
Kestevrežiim on täätamisviis, kus masin töötab pidevalt nimikoormusel, mille kestus N on küllaldane selleks, et masina kõigi osade temperatuurid jõuaksid omandada väljakujunenud väärtuse, s.t. N>(3...4)τth.
22. Lühiajaline režiim S2
Lügiajaline režiim on töötamisviis, kus masina töötamisaeg nimikoormusel on nii lühike, et masina üksikute osade temperatuurid ei jõua välja kujuneda, s.t. N