Механические характеристики производственных механизмов и электрических двигателей

 

При проектировании и эксплуатации электроприводов важное значение имеет правильное сочетание механических характеристик электропривода и рабочей машины. Рациональное сочетание механических характеристик электропривода и рабочей машины обеспечивает высокие технико-экономические показатели работы производственных механизмов.

Зависимость между моментом сопротивлений и угловой скоростью, т.е. М_с= f(w)называют механической характеристикой производственного механизма.

Различные рабочие машины обладают различными механическими характеристиками. Теоретически эти характеристики в общем виде можно описать следующей эмпирической формулой:

, (1.1)

где М_с - момент сопротивления рабочей машины, соответствующий скорости w; М ₀- момент сопротивления трения в движущихся частях механизма; М_с.н - момент сопротивления рабочей машины при номинальной угловой скорости ω_н; w/w_н – относительная скорость, где ω, ω_н – текущая и номинальная скорости; χ- показатель степени, характеризующий изменение момента сопротивления при изменении скорости.

Все механические характеристики производственных механизмов можно разделить на следующие основные группы (рис.1.8):

1) механическая характеристика, не зависящая от скорости(прямая 1, рис.1.8). При этом χ=0, М_с не зависит от скорости и

 

Рис.1.8. Механические характеристики производственных механизмов	Рис.1.9. Механические характеристики электрических двигателей

является постоянной величиной. Такую характеристику имеют подъемные механизмы (лебедки, краны, тельферы, лифты, кран-балки и др.); кормораздаточные транспортеры (телескопические, ленточные и др.); навозоуборочные транспортеры (кругового движения, штанговые, каретно-скреперные и др.) и другие рабочие машины;

2) линейно - возрастающая механическая характеристика (прямая 2, рис.1.8). При этом χ=1, М_с линейно зависит от скорости w, увеличиваясь с ее возрастанием. Такая характеристика свойственна генераторам постоянного тока с независимым возбуждением, работающим как рабочая машина и отдающим энергию на постоянное внешнее сопротивление; глиномялкам и льномялкам под нагрузкой; корнеклубнемойкам и прессам типа ПСМ-5А на холостом ходу и другие рабочие машины;

3) нелинейно - возрастающая (параболическая) механическая характеристика(кривая 3, рис.1.8). Показатель степени χ = 2. Механизмы, обладающие такой характеристикой, иногда называют механизмами с вентиляторным моментом, т.к. у вентиляторов момент сопротивления зависит от квадрата скорости. Кроме вентиляторов, такую характеристику имеют центробежные насосы, сепараторы, молотильные барабаны и др.;

4) нелинейно - падающая механическая характеристика (кривая 4, рис.1.8). В этом случае показатель степени χ = –1, М_с изменяется обратно пропорционально скорости. Данной характеристикой обладают некоторые токарные, расточные, фрезерные и другие металлообрабатывающие станки, зерновые ковшовые нории под нагрузкой при постоянной подаче, шнековые транспортеры и другие рабочие машины.

Для выбора рационального электропривода необходимо знать механическую характеристику не только рабочей машины, но и электродвигателя. От правильного сочетания данных характеристик зависят экономичность и надежность работы электропривода.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость между его вращающим моментом и угловой скоростью, т.е. М_Д=f(w). Почти у всех электродвигателей скорость является убывающей функцией момента двигателя. Однако степень изменения скорости с изменением момента у разных двигателей различна и характеризуется так называемой жесткостью механических характеристик. Жесткость механической характеристики электродвигателя определяется как отношение разности моментов, развиваемых электродвигателем, к соответствующей разности угловых скоростей:

. (1.2)

Например, у механической характеристики 3 на рис.1.9 жесткость определяется как .

Все механические характеристики электродвигателей можно разделить на следующие основные типы (рис.1.9):

1) абсолютно жесткая механическая характеристика (b=¥;) - это такая характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной. Данной характеристикой обладают синхронные двигатели (прямая 1, рис.1.9);

2) механическая характеристика с коэффициентом жесткости b = 40...10 - это характеристика, при которой скорость с изменением момента хоть и уменьшается, но в незначительной степени. Такой характеристикой обладают двигатели постоянного тока независимого возбуждения (прямая 2, рис.1.9) и асинхронные двигатели в рабочей части (АВ на кривой 3, рис.1.9);

3) мягкая механическая характеристика (b£10) - это характеристика, при которой с изменением момента скорость изменяется существенно. Такую характеристику имеют двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, особенно в зоне больших угловых скоростей (кривая 4, рис.1.9).