Mekaniske egenskaper ved elektriske motorer og produksjonsmekanismer
Når du designer en elektrisk stasjon, må den elektriske motoren velges slik at dens mekaniske egenskaper samsvarer med de mekaniske egenskapene til produksjonsmekanismen. De mekaniske egenskapene gir forholdet mellom variablene i steady state.
En mekanisk karakteristikk ved mekanismen kalles forholdet mellom vinkelhastigheten og mekanismens motstandsmoment, redusert til motorakselen) ω = f (Mc).
Ris. 1. Mekaniske egenskaper ved mekanismer
Blant alle variasjonene er det flere karakteristiske typer mekaniske egenskaper ved mekanismene:
1. Karakteristikk med et motstandsmoment uavhengig av hastighet (rett linje 1 i fig. 1). Den hastighetsuavhengige mekaniske karakteristikken er tegnet som en rett linje parallelt med rotasjonsaksen, i dette tilfellet vertikal. En slik egenskap har for eksempel kraner, vinsjer, stempelpumper med konstant leveringshøyde, etc.
2.En karakteristikk med et motstandsmoment lineært avhengig av hastighet (rad 2 i fig. 1). Denne avhengigheten er for eksempel iboende i driften til en uavhengig eksitert likestrømsgenerator som opererer med konstant belastning.
3. Karakteristikk med en ikke-lineær økning i dreiemoment (kurve 3 i fig. 1). Typiske eksempler er drift av vifter, sentrifugalpumper, propeller. For disse mekanismene er øyeblikket Mc avhengig av kvadratet av vinkelhastigheten ω... Dette er den s.k. parabolsk (vifte) mekanisk karakteristikk.
4. Karakteristikk med ikke-lineært avtagende motstandsmoment (kurve 4 i fig. 1). Her er dragmomentet omvendt proporsjonalt med rotasjonshastigheten. I dette tilfellet forblir kraften konstant gjennom hele driftshastighetsområdet til mekanismen. For eksempel, i mekanismene for hovedbevegelsen til noen metallskjæremaskiner (dreiing, fresing, boring), endres øyeblikket Mc omvendt proporsjonalt med ω, og kraften som forbrukes av mekanismen forblir konstant.
Mekaniske egenskaper til den elektriske motoren kalles avhengigheten av dens vinkelhastighet på dreiemomentet ωd = f (M). Her bør det tas i betraktning at øyeblikket M på motorakselen, uavhengig av rotasjonsretningen, har et positivt tegn - bevegelsesmomentet. Samtidig har motstandsmomentet Mc et negativt fortegn.
Som eksempler viser fig. 2 viser de mekaniske egenskapene: 1 — synkronmotor; 2 — DC-motor med uavhengig eksitasjon; 3 — DC-motor med serieeksitasjon.
Ris. 2. Mekaniske egenskaper til elektriske motorer
For å evaluere egenskapene til de mekaniske egenskapene til en elektrisk drift, brukes konseptet med karakteristisk stivhet.Stivheten til den mekaniske egenskapen bestemmes av uttrykket
β = dM / dω
hvor dM — endring i motormoment; dωd — den tilsvarende endringen i vinkelhastighet.
For lineære karakteristikker forblir verdien β konstant, for ikke-lineær avhenger den av driftspunktet.
Ved å bruke dette konseptet vil funksjonene vist i fig. 2, kan kvalitativt vurderes som følger: 1 — absolutt rigid (β = ∞); 2 - solid; 3 - myk.
En absolutt vanskelig karakteristikk - motorens rotasjonshastighet forblir uendret når motorbelastningen endres fra null til nominell. Synkronmotorer har denne egenskapen.
Stiv karakteristikk — rotasjonshastigheten endres lite når belastningen endres fra null til nominell. Denne egenskapen besittes av en parallell-eksitert DC-motor samt av en induksjonsmotor i området for den lineære delen av karakteristikken.
En stiv karakteristikk anses å være en der hastighetsendringen ikke overstiger omtrent 10 % av nominell hastighet når lasten endres fra null til nominell.
Myk karakteristikk — motorhastigheten endres betydelig med relativt små endringer i belastningen. Denne egenskapen besittes av en likestrømsmotor med serie-, blandet eller parallell eksitasjon, men med ekstra motstand i ankerkretsen, samt asynkron med motstand i rotorkretsen.
For de fleste produksjonsmekanismer brukes asynkrone ekorn-burmotorer, som har stive mekaniske egenskaper.
Alle mekaniske egenskaper til elektriske motorer er delt inn i naturlige og kunstige.
Naturlige mekaniske egenskaper refererer til driftsforholdene til motoren med de nominelle verdiene til parameterne.
For eksempel, for en parallell-eksitert motor, kan den naturlige karakteristikken plottes for tilfellet der ankerspenningen og eksitasjonsstrømmen har nominelle verdier og det ikke er noen ekstra motstand i ankerkretsen.
Den naturlige karakteristikken til en induksjonsmotor tilsvarer merkespenningen og merkefrekvensen til vekselstrømmen som leveres til motorstatoren, forutsatt at det ikke er noen ekstra motstand i rotorkretsen.
For hver motor kan derfor kun bygges en naturlig egenskap og et ubegrenset antall kunstige. For eksempel har hver ny verdi av ankermotstanden til en DC-motor eller i rotorkretsen til en induksjonsmotor sine egne mekaniske egenskaper.
