Механические характеристики электродвигателя. Классификация. Общие сведения.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость скорости вращения двигателя от момента на его валу: n=f(M); ω=f(M).

Механические характеристики электродвигателя, которые получаются естественным путем без изменения схем включения двигателя, введения сопротивлений в его цепи, изменения величины подводимого напряжения и т.д. называются естественными характеристиками.

Механические характеристики, получаемые путем указанных выше изменений называются искусственными. Если искусственные характеристики, полученные введением реостатов в цепи электродвигателя, они называются реостатными характеристиками.

При анализе свойств двигателей часто пользуются так же скоростной ω=f(I) и моментной М=f(I) характеристиками.

Механические характеристики большинства типов электродвигателей имеют падающие характеристики.

По степени наклона различают три группы механических характеристик:

А) Абсолютно жесткая (синхронная) механическая характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели;

Б) Жесткая механическая характеристика, при которой скорость с изменением момента уменьшается, но в малой степени. Жесткой механической характеристикой обладают двигатели постоянного тока независимого и параллельного возбуждения; а так же асинхронные двигатели в пределах рабочей части механической характеристики;

В) Мягкая механическая характеристика отличается значительным изменением скорости с изменением момента. Такой характеристикой обладают двигатели постоянного тока последовательного возбуждения (сериесные), а также двигатели постоянного тока смешанного возбуждения (компаундные).

Степень жесткости механических характеристик характеризуется коэффициентом жесткости

Для сверх жесткой характеристики β=∞. Для жесткой - β‹10%; для мягкой - β›10%. Механические характеристики представлены в относительных единицах называются универсальными.

Механические характеристики производственных механизмов.

Зависимость между скоростью вращения и моментом сопротивления механизма ω = f(М_С) называют механической характеристикой производственного механизма. Различные производственные механизмы обладают различными механическими характеристиками, которые условно можно разделить на следующие категории:

1. Независящая от скорости. Такой характеристикой обладают подъемные краны, лебедки, поршневые насосы, конвейера.

2. Линейно – возрастающая механическая характеристика. Это характеристики в приводе генератора постоянного тока независимого возбуждения.

3. Моменты, зависящие от скорости: М_С=f(ω). Это характеристики вентиляторов, грибные винты, центробежные насосы.

4. Моменты, зависящие от пути (угла поворота): М_С= f (α). Это характеристика шпилей, брашпилей.

5. Моменты, зависящие от скорости и угла поворота: М_С.Т.= f (ω,α). Это характеристики электромеханических рулевых устройств.

6. Моменты ,зависящие от времени: М_С=f(t). Для буксирных лебедок.

Совместная механическая характеристика. Критерий устойчивой работы электропривода.

В установившемся режиме при работе электродвигателя и производственного механизма всегда будет равновесие моментов сопротивления механизма и вращающего момента электродвигателя при определенной угловой скорости вращения.

Изменение момента сопротивления на валу двигателя приводит к тому, что угловая скорость двигателя и момент, который он развивает, могут автоматически меняться и привод продолжает устойчиво работать при другой угловой скорости с новым значением момента. В электродвигателях роль автоматического регулятора выполняет ЭДС двигателя. Например, на приведенной механической характеристике 3 двигателя постоянного тока независимого возбуждения показано как наступает равновесие при изменении момента нагрузки с М_С1 на М_С2. Для удобства анализа характеристики даны в первом квадранте. Вначале, в первом режиме при М_С1 двигатель работает со скоростью ω₁. С увеличением нагрузки двигатель тормозится, угловая скорость снижается до ω₂, уменьшается ЭДС.

При уменьшении ЭДС возрастает ток якоря и момент, развиваемый двигателем. Рост момента двигателя продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие моментов М=М₂ в точке ω₂.

Рисунок 1- Механическая характеристика двигателя

Для удобства иногда пользуются совместной механической характеристикой электропривода, представляющую собой алгебраическую сумму механических характеристик механизма и электродвигателя.

На рисунке приведены механическая характеристика вентилятора 1, механическая характеристика двигателя 2, приводящего в работу вентилятор, и совместная механическая характеристика вентиляторного агрегата 3.

При установившейся угловой скорости агрегата ω_у двигатель развивает момент, равный М_С, т.е. М=М_С, в этом случае момент совместной механической характеристики агрегата будет равен нулю. Работа агрегата при угловой скорости ω_у устойчива, так как с увеличением угловой скорости приращение момента оказывается отрицательным, а при уменьшении угловой скорости – положительным. Кривая 3 на рисунке является примером совместной характеристики, при которой агрегат будет работать устойчиво. Если бы совместная характеристика имела вид кривой 4, то работа была бы неустойчивой.

Обычно при проектировании электропривода механическая характеристика производственного механизма известна. Поэтому для получения устойчивой работы необходимо подбирать механическую характеристику электродвигателя соответствующей формы. Это достигается подбором электродвигателя соответствующего типа и изменением параметров его цепей.

Рисунок 2- Механическая характеристика двигателя, вентилятора и их совместная характеристика

Вывод: Критерием устойчивой работы электропривода является условие dω/dM‹0 на совместной характеристике.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: