Pohon

Pohon je obecný technický pojem, který popisuje způsob tvorby a předávání mechanického výkonu, zejména uvádění do pohybu, který definuje:

  • jakým způsobem je dodávána energie nutná pro práci stroje (nebo energii samotnou),
  • na základě jakých principů je energie přeměněna na mechanický pohyb,
  • jaké mohou být konkrétní realizace technických zařízení, která konají práci.

Charakteristiky možných přeměn energie

Pohony mohou na své vstupní straně mít:

Pohony mohou podle teorie systémů:

  • být transformátory, obecnou kauzalitu zachovávat (převodovka mění rychlost na rychlost a moment na moment),
  • nebo být gyrátory, kauzalitu obracet: úsilí zdroje na tok výstupu a zároveň tok zdroje na úsilí výstupu (hydrodynamický měnič převádí rychlost ze vstupu na moment na výstupu, jako servomotor).

Pohony také mohou i měnit jednu formu mechanické energie na druhou:

Obecně jsou pohony kompletní dvojbrany:

  • Přenášejí energii ze zdroje na zátěž
  • stejně jako i reakci zátěže zpět na zdroj.

Za dvojbran obecně, tedy ani za pohon, naopak nelze považovat jiná pohyblivá mechanická zařízení. Například soustrojí tryska-klapka:

  • To sice gyrátorově přeměňuje rychlost média z trysky na sílu na klapce,
  • klapka dokonce může svou polohou ovlivňovat průtok tryskou, tedy příkon,
  • rozhodně ale nejde o trvalý přenos výkonu na klapku,

Zdaleka ne každé mechanicky pohyblivé zařízení použitelné jako senzor lze obecně nazvat pohonem a tedy moci měřit jeho výkon.

Řízení výkonu

Je běžné, že se od pohonu požaduje různý výstupní mechanický výkon, a to při stále stejném napájení, zato v různých pracovních bodech stroje. Například zvýšení vytvářeného mechanického výkonu o 20 kW jednou při 100 otáčkách za minutu, podruhé při 700 ot/min.

Řízení příkonu

Řízení výkonu pohonu lze obecně řešit buď děličem při napájení větší než potřebnou energií, nebo si brát právě jen potřebnou energii.

  • U děliče se nevyužitá energie musí zmařit a odvést masivním chlazením,
  • k řízení energie už odebírané ze zdroje je zas potřeba výkonový měnič napájení, třeba transformátor nebo hydrodynamický měnič.

Regulace do požadovaného stavu

Je třeba rozlišovat mezi regulátorem samotným, a mezi řešením, jak se nakládá s přebytečnou energií. Sám mechanismus pro změnu výkonu totiž stále nestačí, je ho potřeba nějak řídit, podle regulační odchylky skutečného stavu od požadovaného:

  • ručně, zkušenou obsluhou, kdy její chybný zásah může zapříčinit i zničení pohonu;
  • automatickým regulátorem, především zpětnovazebním.

Režimy práce pohonu

Pohon sám může, anebo nemusí, mít schopnost pracovat v několika různých režimech:

  • ustálený chod pod zátěží, typicky jmenovité hodnoty výkonu při napájení plným napětím/tlakem.
    • rozběh, s velkým rozdílem požadovaného stavu proti stavu momentálnímu, tedy s velkým výkonovým nárokem.
  • běh naprázdno, bez zatížení, kdy je sice stroj připojen ke zdroji energie, ale protože je momentální rychlost soustavy stejná s rychlostí pohonu při daném napájení, nedochází k předávce žádného výkonu: Rovnovážný stav. Takový stav může být u některých řešení i jen teoretický, mimo snesitelné parametry, mohlo by dojít ke zničení stroje ještě před dosažením rovnováhy: např. u podbuzeného sériového ss. motoru.
  • Dobrzďování při překročení jmenovité nebo požadované rychlosti. Například zda je energie rekuperována zpět do zdroje, pokud je toho pohon vůbec schopen.
  • reverzace a tzv. brzdění protiproudem. Opět, je-li vůbec umožněna.
  • doběh po odpojení napájení, tedy jízda setrvačností nebo brzdění, opět je-li takové odpojení zdroje vůbec možné.
    • Brzdí se pak buď jinak než pohonem, tedy dalším zařízením na stroji: brzdou bubnovou/čelisťovou, elektrodynamickou, magneticky přitaženou třecí „bačkorou“ u tramvají apod.,
    • nebo pohonem samotným: Přechodem pohonu do generátorového režimu, je-li toho schopen, a mařením té energie v masivním chlazení. Typicky jde o baterie rezistorů nebo třeba i o jednostranně zamčenou hydromechanickou spojku.

Zdroj energie pohonu

  • pohon na zemní plyn – zemní plyn
  • elektrický pohon – např. bateriový nebo z elektrorozvodné sítě
  • vodní pohon – proudem, tlakem
  • setrvačníkový pohon - využívá momentu setrvačnosti vysoce hmotných rotačních částí pohonu
  • sluneční pohon (solární pohon) - sluneční energie: světlo, teplo
  • alternativní pohon – jiný než spalující fosilní paliva
  • vodíkový pohon – spalováním kyslíku vytváří:
    • buď teplo s následným mechanickým pohybem (v pístovém motoru, anebo klasicky pro ohřev plamenem), nebo
    • přímo elektřinu (vodní článek)
  • manuální pohon
  • šlapací pohon
  • animální pohon
    • zápřahem zvířat do tahu: koňský pohon, psí spřežení
    • dovnitř šlapacího kola: psíci na otáčení rožněm ve starých kuchyních, koně chodící na pásu uvnitř tramvaje, dělníci ve středověkých jeřábech

Princip pohonu

Fiktivní principy pohonu

Realizace pohonu

  • pohon čtyř kol
  • příčný pohon
  • turbína
  • elektromotor
  • šnekový pohon
  • hydraulický pohon – převodovka s plynulou změnou převodního poměru
  • hybridní pohon
    • buď sériová kaskáda motor-generátorových přeměn (např. palivo – stálý pohyb – elektřina – proměnlivý pohyb),
    • nebo možnost přepínání paralelních zdrojů/přeměn (např. palivo–spalování / baterie–elektromotor)
  • pérový pohon
  • lanový pohon

Související články

Externí odkazy