Электромеханическая характеристика двигателя это зависимость

Механические характеристики электродвигателей и производственных механизмов

При проектировании электропривода электродвигатель должен выбираться так, чтобы его механические характеристики соответствовали механическим характеристикам производственного механизма. Механические характеристики дают взаимосвязь переменных в установившихся режимах.

Механической характеристикой механизма называют зависимость между угловой скоростью и моментом сопротивления механизма, приведенными к валу двигателя) ω = f(Mс).

Рис. 1. Механические характеристики механизмов

Среди всего многообразия выделяют несколько характерных типов механических характеристик механизмов:

1. Характеристика с моментом сопротивления, не зависящим от скорости (прямая 1 на рис. 1). Независимая от скорости механическая характеристика графически изображается прямой, параллельной оси вращения, в данном случае вертикалью. Такой характеристикой обладают, например, подъемные краны, лебедки, поршневые насосы при неизменной высоте подачи и др.

2. Характеристика с моментом сопротивления линейно зависящим от скорости (прямая 2 на рис. 1). Такая зависимость присуща, например, приводу генератора постоянного тока с независимым возбуждением, работающему на постоянную нагрузку.

3. Характеристика с нелинейным возрастанием момента (кривая 3 на рис. 1). Типичными примерами емогут служить характеристики вентиляторов, центробежных насосов, гребных винтов. Для этих механизмов момент Мс зависит от квадрата угловой скорости ω . Это т.н. параболичская (вентиляторная) механическая характеристика.

4. Характеристика с нелинейно спадающим моментом сопротивления (кривая 4 на рис. 1). Здесь момент сопротивления обратно пропорционален скорости вращения. Мощность в этом случае остается постоянной на всем диапазоне рабочей скорости механизма. Например, у механизмов главного движения некоторых металлорежущих станков (токарных, фрезерных, расточных) момент Мс изменяется обратно пропорционально ω , а мощность потребляемая механизмом, остается постоянной.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость его угловой скорости от вращающего момента ω д = f(M).Здесь следует иметь ввиду, что момент М на валу двигателя независимо от направления вращения имеет положительный знак — момент движущий. Вместе с тем момент сопротивления Мс имеет знак отрицательный.

В качестве примеров на рис. 2 приведены механические характеристики: 1 — синхронного двигателя; 2 – двигателя постоянного тока независимого возбуждения; 3 – двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Для оценки свойств механических характеристик электропривода используют понятие жесткости характеристики. Жесткость механической характеристики определяется по выражению

где d М – изменение момента двигателя; d ω д – соответствующее изменение угловой скорости.

Для линейных характеристик значение β остается постоянным, для нелинейных – зависит от рабочей точки.

Используя это понятие, характеристики, приведенные на рис. 2, можно качественно оценить так: 1 – абсолютно жесткая ( β = ∞ ); 2 – жесткая; 3 – мягкая.

Абсолютно жесткая характеристика — скорость вращения двигателя остается неизменной при изменении нагрузки двигателя в пределах от нуля для номинальной. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели.

Жесткая характеристика — скорость вращения меняется незначительно при изменении нагрузки от нуля до номинальной. Такой характеристикой обладает двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, а также асинхронный двигатель в области линейной части характеристики.

Жесткой характеристикой принято считать такую, у которой изменение скорости не превышает приблизительно 10% номинальной скорости при изменении нагрузки от нуля до номинальной.

Мягкая характеристика — скорость вращения двигателя меняется значительно при сравнительно небольших изменениях нагрузки. Такой характеристикой обладает двигатель постоянного тока с последовательным, смешанным или с параллельным возбуждением, но с добавочным сопротивлением в цепи якоря, а также асинхронный с сопротивлением в цепи ротора.

Читать еще:  Бмв е38 запуск двигателя

Для большинства производственных механизмов используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие жесткую механическую характеристику.

Все механические характеристики электродвигателей делятся на естественные и искусственные.

Естественная механическая характеристика относится к условиям работы двигателя с номинальными значениями параметров.

Например, для двигателя с параллельным возбуждением естественная характеристика может быть построена для случая, когда напряжение на якоре и ток возбуждения имеют номинальные значения, а в цепи якоря отсутствует добавочное сопротивление.

Естественная характеристика асинхронного двигателя соответствует номинальному напряжению и номинальной частоте переменного тока, подводимого к статору двигателя при условия отсутствия добавочного сопротивления в цепи ротора.

Таким образом, для каждого двигателя естественная характеристика может быть построена только одна, а искусственных — неограниченное количество. Например, каждому новому значению сопротивления якоря двигателя постоянного тока или в цепи ротора асинхронного двигателя отвечает своя механическая характеристика.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Механическая характеристика

Определение. Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента нагрузки на валу М, т. е. п (М). От ее характера зависит пригодность асинхронного двигателя для привода различных рабочих механизмов. Так, для многих станков требуется, чтобы частота вращения двигателя оставалась неизменной или почти неизменной при изменении нагрузки. Наряду с этим рабочие механизмы, работающие при резко изменяющихся нагрузках, — прессы, краны, ножницы — требуют быстрого изменения частоты вращения двигателя при таких нагрузках.

Поэтому механическая характеристика двигателя играет существенную роль при выборе приводного двигателя.

Вывод уравнения механической характеристики. Зависимость п(М) может быть получена из формулы M(s) (3.23), если учесть, что s = (n1 n)/n1. График п(М) представлен на рис. 3.18. Все сказанное о характерных точках и участках графика M(s) справедливо и для графика п(М).

Так, на рабочем участке n1 nном зависимость п(М) линейная.

Действительно, n = n1(1s). Так как на этом участке

, то, подставляя значение s в формулу n = n1(1s), получаем:

График этой зависимости представляется прямой линией (рис. 3.19).

Коэффициент b пропорционален тангенсу угла наклона прямой, т. е.
где km масштабный коэффициент.

Полученная характеристика называется жесткой, так как в пределах от идеального холостого хода до номинальной нагрузки частота вращения ротора падает не более чем на 10%.

Классификация электроприводов по механическим характеристикам

В теории электропривода очень часто можно столкнуться с понятием механическая характеристика. Это графическое представление зависимости между скоростью и механическим моментом. У каждого привода есть своя механическая характеристика, позволяющая легко определить, какой момент сопротивления будет им развит при работе на определенной скорости.

В установившемся режиме, при постоянной скорости, момент двигателя и статический момент привода по модулю должны быть равны. Собственно, это следует из одного из законов Ньютона, известных нам еще со школьной скамьи. Скорость неизменна – значит равнодействующая сил (или моментов) должна быть равной нулю.

Из этого следует, что точка пересечения механических характеристик привода и двигателя соответствует установившемуся режиму работы. И если приводной двигатель подобран неудачно, то привод будет работать неэффективно, а то и вовсе не сможет запуститься.

Читать еще:  Toyota dyna характеристики двигателя

Возможна работа с чрезмерно малой скоростью или с очень низкими энергетическими показателями. Возможно, что двигателю придется развить момент недопустимого значения, что в скором времени приведет к перегрузке по току и выходу привода из строя.

Поэтому так важен выбор механической характеристики двигателя под характеристику привода. А механические характеристики приводов поддаются некоторой классификации – у большинства механизмов есть некоторые общие принципы и закономерности в работе. Вот наиболее распространенные характеристики приводов:

Характеристика, свойственная приводам грузоподъемных механизмов. Момент сопротивления в таких приводах зависит только от массы поднимаемого или опускаемого груза. Направление же движения не оказывает никакого влияния на значение момента.

Электродвигателей, идеально подходящих под такую характеристику, не существует, поэтому в грузоподъемных приводах применяют асинхронные двигатели, реже – двигатели постоянного тока независимого или параллельного возбуждения.

Характеристика привода «сухого трения». Момент сопротивления в таком приводе меняет направление вместе с изменением направления движения. При этом по модулю момент сопротивления остается постоянным.

Примером такого привода можно считать любой реверсивный привод деревообрабатывающего или другого станка. Привод «сухого трения» имеет очень схожую с грузоподъемным приводом характеристику, поэтому двигатели в этих приводах применяются одни и те же.

Характеристика привода «вязкого трения». Это привод, момент сопротивления в котором находится в пропорциональной зависимости от скорости.

Реальный пример такого привода подобрать трудно, но физической его моделью является механизм, перемещающий твердое тело в жидкой вязкой среде при полном отсутствии помех со стороны гравитации. Двигателей, идеально соответствующих по характеристике такому приводу, тоже не существует.

Вентиляторная характеристика, свойственная не только приводам вентиляторов, но и насосов. Особенность ее заключается в том, что момент сопротивления привода находится в квадратичной зависимости от скорости.

Поэтому даже небольшое возрастание скорости работы привода ведет к существенному возрастанию нагрузки на двигатель. И эта характеристика не соответствует естественной характеристике электродвигателей какого-либо типа.

Транспортная характеристика, свойственная тяговым приводам электрического транспорта. Эта механическая характеристика отличается практически полным отсутствием статического момента на больших скоростях и очень большим моментом сопротивления на скоростях малых.

Характеристика принимает вид гиперболы, расположенной в первом и третьем квадранте. Похожую характеристику имеют двигатели постоянного тока смешанного и последовательного возбуждения – они обычно и применяются в таких приводах.

Позиционная характеристика, свойственная, например, приводу поворота большой радиолокационной антенны. Поскольку направление ветра в каждый момент времени постоянно, то ветер может способствовать или противодействовать повороту антенны. И зависеть это будет от ее текущего положения, то есть «позиции». Характеристика позиционного привода может иметь самую разную форму, которая, к тому же, может меняться с течением времени. Ведь ветер или другая сторонняя сила может всегда сменить направление.

Очевидно, что практически под любую из упомянутых выше механических характеристик привода, очень трудно подобрать двигатель с идеальной механической характеристикой.

Именно поэтому постоянно разрабатываются и совершенствуются системы управления электроприводами, позволяющие формировать для двигателя оптимальную механическую характеристику.

Понятие механической характеристики двигателя и механизма

Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 7244 ; Нарушение авторских прав

Статической механической характеристикой двигателя называется зависимость скорости от момента двигателя. w=¦(М). Почти все электродвигатели обладают тем свойством, что скорость их является убывающей функцией момента двигателя. Это относится ко всем обычным электродвигателям, применяемым в промышленности, то есть к двигателям постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения, а также к асинхронным бесколлекторным и коллекторным двигателям переменного тока. Однако степень изменения скорости с изменением момента у разных двигателей различна и характеризуется так называемой жесткостью их механических характеристик.

Читать еще:  4age двигатель технические характеристики

Жесткость механической характеристики электропривода – это отношение приращения момента, развиваемых электродвигательным устройством, при изменении скорости, к соответствующей разности угловых скоростей электропривода:

Обычно на рабочих участках механические характеристики двигателей имеют отрицательную жесткость β DМ2 Þ b1>b2, так как и .

Механические характеристики электродвигателей можно разделить на четыре основные категории:

1. Абсолютно жесткая механическая характеристика ( β = ∞ ) — это характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели (прямая 1 на рис.1).

2. Жесткая механическая характеристика — это характеристика, при которой скорость с изменением момента хотя и уменьшается, но в малой степени. Жесткой механической характеристикой обладают двигатели постоянного тока независимого возбуждения, а также асинхронные двигатели в пределах рабочей части механической характеристики (кривая 2 на рис.1).

Для асинхронного двигателя жесткость в различных точках механической характеристики различна. Между максимальными (критическими) значениями моментов в двигательном Мк,д и генераторном Мк,г режимах характеристика асинхронного двигателя имеет сравнительно большую жесткость.

3. Мягкая механическая характеристика — это характеристика, при которой с изменением момента скорость значительно изменяется. Такой характеристикой обладают двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, особенно в зоне малых моментов (кривая 3 на рис.2). Для этих двигателей жесткость не остается постоянной для всех точек характеристик.

Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения могут быть отнесены ко второй или третьей группе в зависимости от значения жесткости механической характеристики.

4. Абсолютно мягкая механическая характеристика (β=0) — это характеристика, при которой момент двигателя с изменением угловой скорости остается неизменным. Такой характеристикой обладают, например, двигатели постоянного тока независимого возбуждения при питании их от источника тока или при работе в замкнутых системах электропривода в режиме стабилизации тока якоря (прямая 4 на рис. 2).

Механическая характеристика рабочей машины – это зависимость скорости рабочей машины от момента сопротивления, который она создает w=¦(Мс).

Механические характеристики описывают нагрузку на электропривод.

Классификация типовые нагрузок:

1. активный момент сопротивления Мс=const

Пример: привод лебедки подъемного крана.

Нагрузка способна сама приводить в действие механизм, поэтому ее называют активной. Конструкции необходимо предусмотреть стояночный тормоз.

2. реактивный момент сопротивления Мс=const (нагрузка типа постоянства момента)

Характерно для механизмов типа «сухого трения».

Характерно для центробежных вентиляторов и насосов.

Если закрыть входное отверстие уменьшится момент нагрузки.

5. постоянство мощности P=const

, где Рс =const.

Часто используется для главных приводов станочных механизмов (токарных, фрезерных, расточных, шлифовальных и других станков).

Рассмотрим токарную обработку:

Для строгального станка:

Особенности выбора двигателя:

При P1=5 кВт получим Pдв=5∙100=500 кВт.

Непосредственный выбор двигателя по предельным показателям приводит к завышению установленной мощности двигателя в Dw раз, где Dw – диапазон регулирования скорости. На самом деле мощность двигателя может быть снижена специально, выбором диапазона регулирования скорости.

Для ДПТ НВ – это управление скоростью по токам возбуждения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector