조작 포인트

Operating point

작동 지점은 기술 장치의 작동 특성 내의 특정 지점입니다.이 지점은 시스템의 특성과 외부의 영향 및 파라미터 때문에 발생합니다.전자 공학에서는 조작 지점을 설정하는 것을 바이어싱이라고 합니다.

시스템의 바람직한 동작 포인트와 바람직하지 않은 동작 포인트

드라이브(AC 모터)와 작업 기계(펌프)로 구성된 시스템의 작동 지점

시스템의 작동 지점은 구동과 기계의 토크 속도 곡선의 교차점입니다.두 장치 모두 샤프트와 연결되어 있기 때문에 속도는 항상 동일합니다.이 드라이브는 두 장치를 모두 회전시키는 토크를 생성합니다.기계는 예를 들어 영구 에너지가 필요한 이동 장치 또는 트랙의 정적 마찰에 반하는 휠을 사용함으로써 카운터 토크를 생성합니다.

  • 구동 토크가 카운터 토크보다 높으면 구동 속도가 증가합니다.
  • 카운터 토크가 구동 토크보다 높으면 구동 속도가 감소합니다.

조작점에서는 구동토크와 카운터토크의 균형이 잡혀 있기 때문에 속도가 변화하지 않는다.

  • 안정적인 작동 지점의 속도 변화는 이러한 속도 변화에 반하는 토크 변화를 생성합니다.

이 안정적인 작동 지점으로부터의 속도 변경은 새로운 제어 개입이 있어야만 가능합니다.이는 기계의 부하 또는 드라이브의 동력을 변화시키는 것일 수 있으며, 이는 둘 다 특성 곡선의 변화이기 때문에 토크를 변화시킵니다.그러면 구동-기계 시스템이 다른 속도와 다른 토크의 균형을 가진 새로운 작동 지점으로 구동됩니다.

드라이브 토크가 카운터 토크보다 높은 경우에는 시스템이 작동하지 않습니다.그 결과 공회전 속도까지 또는 파괴될 때까지 속도가 증가합니다.카운터 토크가 항상 높으면 시스템이 멈출 때까지 속도가 감소합니다.

안정적이고 불안정한 조작 포인트

구동(AC 모터)과 작업 기계(펌프)로 구성된 엔진의 불안정한 작동 지점

또한 작동 지점이 불안정한 경우에는 토크 밸런스의 법칙이 항상 유효합니다.그러나 작동 지점이 불안정할 때는 드라이브와 기계의 특성이 거의 평행합니다.이 경우 토크의 작은 변화가 큰 속도 변화를 초래합니다.실제로 어떤 장치도 교차점을 명확하게 예상할 수 있을 정도로 얇은 특성을 가지고 있지 않습니다.기계적 결함뿐만 아니라 병렬 특성, 내부 및 외부 마찰로 인해 불안정한 작동 지점은 점이라기보다는 가능한 작동 상태의 밴드입니다.따라서 불안정한 작동 지점에서 실행하는 것은 바람직하지 않습니다.

오른쪽 세 번째 그림에서 곡선의 중간 지점도 불안정한 지점입니다.그러나 위의 가정은 여기에서 유효하지 않습니다.토크와 속도는 동일하지만 속도가 조금만 증가하면 드라이브의 토크가 기계의 카운터 토크보다 훨씬 높아집니다.속도를 줄이는 경우에도 마찬가지이지만, 그 반대도 마찬가지입니다.이러한 이유로 이 작동 지점은 속도에 안정화 효과가 없습니다.속도는 포인트의 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동하고 드라이브는 그곳에서 안정적으로 실행됩니다.

원하는 조작 포인트 및 원하지 않는 조작 포인트

엔진의 원하는 작동 지점 및 원하지 않는 작동 지점

오른쪽 아래 그림에서 전기 드라이브(AC 모터)는 컨베이어 벨트를 이동합니다.이런 유형의 기계는 전체 속도 범위에서 거의 일정한 카운터 토크를 가지고 있다.잘못된 드라이브(크기 및 유형이 잘못됨)를 선택하면 필요한 작동 토크로 세 가지 작동 지점을 선택할 수 있습니다.기계 출력이 가장 높기 때문에(토크 곱하기 속도에 비례함) 당연히 최고 속도의 작동 지점이 필요합니다.다른 작동 지점에서는 대부분의 전력(토크에 비례하는 것)이 드라이브 내부의 열로만 변환됩니다.전력 밸런스가 좋지 않은 경우에도 드라이브가 과열될 수 있습니다.

그림 3에 표시된 예에서는 드라이브 시동 후 토크는 같지만 속도가 더 빠른(따라서 더 높은 출력) 원하는 오른쪽 작동 지점에 단독으로 도달할 수 없습니다.그 이유는 커브 중간에서 기술적으로 드라이브 특성이 감소하기 때문입니다.속도는 이 영역까지 도달하지만 더 이상 증가하지는 않습니다.토크가 일정한 기계의 경우 시동 중에 정지하는 것을 방지하기 위해 커플링을 사용할 수 있으므로 회전 속도에 의존해야 합니다(물론 큰 모터도 마찬가지이지만, 이는 경제적이지 않습니다).커플링을 사용하면 무부하 드라이브가 불안정한 작동 지점을 벗어나는 속도에 도달했을 때만 카운터 토크가 적용됩니다.그러면 드라이브의 속도를 안전하게 높일 수 있습니다.또는 적절한 특성을 가진 드라이브를 선택할 수 있다.과거에는 이러한 목적으로 션트 모터가 사용되었으며, 최근에는 비동기 AC 모터 또는 AC 모터를 가변 주파수 드라이브와 함께 사용하고 있습니다.

일렉트로닉스

전자 증폭기에서 작동 지점은 "신호 없음" 조건에서의 전류와 전압의 조합입니다. 즉, 신호를 스테이지에 적용하면 스테이지의 전압과 전류가 변경됩니다.앰프의 작동 지점은 장치의 비선형 특성과 로드 라인의 교차점에 의해 설정됩니다.스테이지상의 바이어스를 조정함으로써 스테이지의 신호출력을 최대화하고 왜곡을 최소화하는 조작점을 선택할 수 있다.