Рабочая точка - Operating point
 | Эта статья не цитировать любой источники. (апрель 2013) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
В рабочая точка это конкретный момент внутри операции характеристика технического устройства. Эта точка будет задействована из-за свойств системы и внешних влияний и параметров. В электроинженерия создание рабочей точки называется смещение.
Желательные и нежелательные рабочие точки системы
Рабочая точка системы - это точка пересечения кривой крутящего момента привода и машины. Оба устройства связаны с валом, поэтому скорость всегда одинакова. Привод создает крутящий момент, который вращает оба устройства. Машина создает противодействующий момент, например будучи подвижным устройством, которому требуется постоянная энергия, или колесом, вращающимся против статического трения пути.
- Скорость движения увеличивается, когда крутящий момент привода выше, чем крутящий момент противодействия.
- Скорость привода снижается, когда противодействующий крутящий момент превышает крутящий момент привода.
В рабочей точке приводной крутящий момент и противодействующий крутящий момент уравновешены, поэтому скорость больше не меняется.
- Изменение скорости в стабильной рабочей точке создает изменение крутящего момента, которое противодействует этому изменению скорости.
Изменение скорости за пределы этой стабильной рабочей точки возможно только при новом вмешательстве в систему управления. Это может быть изменение нагрузки на машину или мощности привода, которые изменяют крутящий момент, потому что это изменение характеристических кривых. Затем система привод-машина переходит в новую рабочую точку с другой скоростью и другим балансом крутящих моментов.
Если крутящий момент привода в любое время будет выше, чем крутящий момент противодействия, то система не будет иметь рабочей точки. В результате скорость увеличивается до холостого хода или даже до разрушения. Если противодействующий крутящий момент будет выше в любое время, скорость будет уменьшаться до остановки системы.
Стабильные и нестабильные рабочие точки
Также в случае нестабильной рабочей точки всегда действует закон баланса крутящих моментов. Но когда рабочая точка нестабильна, характеристики привода и машины почти параллельны. В таком случае небольшое изменение крутящего момента приведет к большому изменению скорости. На практике ни одно устройство не имеет настолько тонких характеристик, чтобы можно было четко ожидать точки пересечения. Из-за параллельных характеристик, внутреннего и внешнего трения, а также механических недостатков нестабильная рабочая точка представляет собой скорее полосу возможных рабочих состояний, а не точку. Поэтому работа в нестабильной рабочей точке нежелательна.
Средняя точка кривой на третьем рисунке справа также является нестабильной точкой. Однако вышеупомянутые предположения здесь не верны. Крутящий момент и скорость такие же, но если скорость будет увеличиваться лишь незначительно, то крутящий момент привода будет намного выше, чем противодействующий крутящий момент машины. То же самое, но наоборот, применяется при снижении скорости. По этой причине эта рабочая точка не оказывает стабилизирующего воздействия на скорость. Скорость будет снижаться влево или вправо от точки, и привод будет там стабильно работать.
Желаемые и нежелательные рабочие точки
На нижнем правом рисунке электрический привод (двигатель переменного тока) перемещает конвейерную ленту. Этот тип машины имеет почти постоянный противодействующий момент во всем диапазоне скоростей. При выборе неправильного привода (неправильного размера и типа) будет три возможных рабочих точки с необходимым рабочим крутящим моментом. Естественно, необходима рабочая точка с самой высокой скоростью, потому что только там будет самая высокая механическая мощность (которая пропорциональна крутящему моменту, умноженному на скорость). В других рабочих точках большая часть электроэнергии (пропорциональная только крутящему моменту) будет преобразована только в тепло внутри привода. Несмотря на плохой баланс мощности, привод тоже может перегреться.
В примере, показанном на рисунке 3, желаемая правая рабочая точка с тем же крутящим моментом, но более высокой скоростью (и, следовательно, более высокой мощностью) не может быть достигнута в одиночку после запуска привода. Причина в технически обусловленном снижении характеристик привода в середине кривой. Скорость достигнет этой области, но не увеличится дальше. В случае таких машин с постоянным крутящим моментом можно использовать муфту для предотвращения остановки во время запуска, она должна зависеть от скорости вращения. (Конечно, подойдет и мотор побольше, но это не так экономично). При использовании муфты противодействующий крутящий момент будет введен только тогда, когда привод без нагрузки достигнет скорости, выходящей за пределы нестабильной рабочей точки. Тогда диск можно смело разгонять. В качестве альтернативы можно выбрать привод с подходящей характеристикой. В прошлом шунтирующие двигатели были использованы для этой цели, в настоящее время асинхронный Двигатели переменного тока используются или двигатели переменного тока в сочетании с частотно-регулируемый привод.
Электроника
В электронном усилитель мощности рабочая точка - это комбинация тока и напряжения в условиях «отсутствия сигнала»; подача сигнала на ступень - изменяет напряжение и ток на ступени. Рабочая точка в усилитель мощности задается пересечением линия нагрузки с нелинейными характеристиками устройства. Регулируя смещение на ступени, можно выбрать рабочую точку, которая максимизирует выходной сигнал ступени и минимизирует искажения.