Caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice și mecanismele de producție

La proiectarea unei acționări electrice, motorul electric trebuie selectat astfel încât caracteristicile sale mecanice să se potrivească cu caracteristicile mecanice ale mecanismului de producție. Caracteristicile mecanice dau relația dintre variabilele în stare staționară.

O caracteristică mecanică a mecanismului se numește relația dintre viteza unghiulară și momentul de rezistență al mecanismului, redus la arborele motorului) ω = f (Mc).

Orez. 1. Caracteristicile mecanice ale mecanismelor

Printre toată varietatea, există mai multe tipuri caracteristice de caracteristici mecanice ale mecanismelor:

1. Caracteristică cu un moment de rezistență independent de viteză (linia dreaptă 1 în Fig. 1). Caracteristica mecanică independentă de viteză este trasată ca o dreaptă paralelă cu axa de rotație, în acest caz verticală. O astfel de caracteristică este deținută, de exemplu, de macarale, trolii, pompe cu piston cu o înălțime de livrare constantă etc.

2.O caracteristică cu un moment de rezistență dependent liniar de viteză (rândul 2 din Fig. 1). Această dependență este inerentă, de exemplu, în acționarea unui generator de curent continuu excitat independent care funcționează la o sarcină constantă.

3. Caracteristică cu o creștere neliniară a cuplului (curba 3 din Fig. 1). Exemple tipice sunt funcționarea ventilatoarelor, pompelor centrifuge, elicelor. Pentru aceste mecanisme, momentul Mc depinde de pătratul vitezei unghiulare ω... Acesta este așa-numitul caracteristică mecanică parabolică (ventilator).

4. Caracteristică cu moment de rezistență neliniar descrescător (curba 4 din Fig. 1). Aici, momentul de rezistență este invers proporțional cu viteza de rotație. În acest caz, puterea rămâne constantă pe toată gama de viteze de funcționare a mecanismului. De exemplu, în mecanismele mișcării principale ale unor mașini de tăiat metal (strunjire, frezare, găurire), momentul Mc se modifică invers proporțional cu ω, iar puterea consumată de mecanism rămâne constantă.

Caracteristicile mecanice ale motorului electric se numesc dependența vitezei sale unghiulare de cuplul ωd = f (M). Aici trebuie reținut că momentul M de pe arborele motorului, indiferent de direcția de rotație, are un semn pozitiv - momentul mișcării. În același timp, momentul rezistenței Mc are semn negativ.

Ca exemple, Fig. 2 sunt prezentate caracteristicile mecanice: 1 — motor sincron; 2 — Motor DC cu excitație independentă; 3 — Motor DC cu excitație în serie.

Orez. 2. Caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice

Pentru a evalua proprietățile caracteristicilor mecanice ale unei acționări electrice, se utilizează conceptul de rigiditate caracteristică.Rigiditatea caracteristicii mecanice este determinată de expresie

β = dM / dω

unde dM — modificarea cuplului motorului; dωd — modificarea corespunzătoare a vitezei unghiulare.

Pentru caracteristicile liniare valoarea β rămâne constantă, pentru neliniare aceasta depinde de punctul de operare.

Folosind acest concept, caracteristicile prezentate în Fig. 2, pot fi evaluate calitativ astfel: 1 — absolut rigid (β = ∞); 2 — solid; 3 — moale.

O caracteristică absolut dificilă - viteza de rotație a motorului rămâne neschimbată atunci când sarcina motorului trece de la zero la nominal. Motoarele sincrone au această caracteristică.

Caracteristică rigidă - viteza de rotație se modifică puțin atunci când sarcina trece de la zero la nominal. Această caracteristică este deținută de un motor de curent continuu excitat în paralel, precum și de un motor de inducție în regiunea părții liniare a caracteristicii.

O caracteristică rigidă este considerată a fi una în care schimbarea vitezei nu depășește aproximativ 10% din viteza nominală atunci când sarcina este schimbată de la zero la nominală.

Caracteristica moale — viteza motorului se modifică semnificativ cu modificări relativ mici ale sarcinii. Această caracteristică este deținută de un motor de curent continuu cu excitație în serie, mixtă sau paralelă, dar cu rezistență suplimentară în circuitul armăturii, precum și asincron cu rezistența în circuitul rotorului.

Pentru majoritatea mecanismelor de producție se folosesc motoare asincrone cu colivie, care au caracteristici mecanice rigide.

Toate caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice sunt împărțite în naturale și artificiale.

Caracteristicile mecanice naturale se referă la condițiile de funcționare ale motorului cu valorile nominale ale parametrilor.

De exemplu, pentru un motor excitat în paralel, caracteristica naturală poate fi reprezentată pentru cazul în care tensiunea armăturii și curentul de excitație au valori nominale și nu există rezistență suplimentară în circuitul armăturii.

Caracteristica naturală a unui motor cu inducție corespunde tensiunii nominale și frecvenței nominale a curentului alternativ furnizat statorului motorului, cu condiția să nu existe rezistență suplimentară în circuitul rotorului.

Astfel, pentru fiecare motor se poate construi o singură caracteristică naturală și un număr nelimitat de altele artificiale. De exemplu, fiecare nouă valoare a rezistenței armăturii unui motor de curent continuu sau în circuitul rotor al unui motor cu inducție are propriile sale caracteristici mecanice.