Μηχανικά χαρακτηριστικά ηλεκτροκινητήρων και μηχανισμοί παραγωγής

Κατά το σχεδιασμό ενός ηλεκτροκινητήρα, ο ηλεκτροκινητήρας πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε τα μηχανικά του χαρακτηριστικά να ταιριάζουν με τα μηχανικά χαρακτηριστικά του μηχανισμού παραγωγής. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά δίνουν τη σχέση των μεταβλητών σε σταθερή κατάσταση.

Ένα μηχανικό χαρακτηριστικό του μηχανισμού ονομάζεται η σχέση μεταξύ της γωνιακής ταχύτητας και της ροπής αντίστασης του μηχανισμού, που ανάγεται στον άξονα του κινητήρα) ω = f (Mc).

Ρύζι. 1. Μηχανικά χαρακτηριστικά μηχανισμών

Ανάμεσα σε όλη την ποικιλία, υπάρχουν αρκετοί χαρακτηριστικοί τύποι μηχανικών χαρακτηριστικών των μηχανισμών:

1. Χαρακτηριστικό με ροπή αντίστασης ανεξάρτητη από την ταχύτητα (ευθεία γραμμή 1 στο Σχ. 1). Το ανεξάρτητο από την ταχύτητα μηχανικό χαρακτηριστικό σχεδιάζεται ως ευθεία γραμμή παράλληλη προς τον άξονα περιστροφής, σε αυτήν την περίπτωση κατακόρυφο. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό έχουν, για παράδειγμα, γερανοί, βαρούλκα, αντλίες εμβόλων με σταθερό ύψος παροχής κ.λπ.

2.Χαρακτηριστικό με ροπή αντίστασης γραμμικά εξαρτώμενη από την ταχύτητα (σειρά 2 στο Σχ. 1). Αυτή η εξάρτηση είναι εγγενής, για παράδειγμα, στην κίνηση μιας ανεξάρτητα διεγερμένης γεννήτριας DC που λειτουργεί με σταθερό φορτίο.

3. Χαρακτηριστικό με μη γραμμική αύξηση της ροπής (καμπύλη 3 στο Σχ. 1). Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η λειτουργία ανεμιστήρων, φυγοκεντρικών αντλιών, ελίκων. Για αυτούς τους μηχανισμούς, η στιγμή Mc εξαρτάται από το τετράγωνο της γωνιακής ταχύτητας ω... Αυτό είναι το λεγόμενο παραβολικό (ανεμιστήρας) μηχανικό χαρακτηριστικό.

4. Χαρακτηριστικό με μη γραμμικά φθίνουσα ροπή αντίστασης (καμπύλη 4 στο Σχ. 1). Εδώ, η ροπή οπισθέλκουσας είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής. Σε αυτή την περίπτωση, η ισχύς παραμένει σταθερή σε όλο το εύρος στροφών λειτουργίας του μηχανισμού. Για παράδειγμα, στους μηχανισμούς της κύριας κίνησης ορισμένων μηχανών κοπής μετάλλων (τορνεύματος, φρεζαρίσματος, διάτρησης), η στιγμή Mc αλλάζει αντιστρόφως ανάλογη προς το ω και η ισχύς που καταναλώνει ο μηχανισμός παραμένει σταθερή.

Μηχανικά χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα ονομάζεται η εξάρτηση της γωνιακής του ταχύτητας από τη ροπή ωd = f (M). Εδώ πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η στιγμή M στον άξονα του κινητήρα, ανεξάρτητα από την κατεύθυνση περιστροφής, έχει ένα θετικό πρόσημο - τη στιγμή της κίνησης. Ταυτόχρονα, η στιγμή της αντίστασης Mc έχει αρνητικό πρόσημο.

Ως παραδείγματα, τα Σχ. 2 δείχνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά: 1 — σύγχρονος κινητήρας. 2 — Κινητήρας συνεχούς ρεύματος με ανεξάρτητη διέγερση. 3 — Κινητήρας συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς.

Ρύζι. 2. Μηχανικά χαρακτηριστικά ηλεκτροκινητήρων

Για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων των μηχανικών χαρακτηριστικών μιας ηλεκτρικής κίνησης, χρησιμοποιείται η έννοια της χαρακτηριστικής ακαμψίας.Η ακαμψία του μηχανικού χαρακτηριστικού καθορίζεται από την έκφραση

β = dM / dω

όπου dM — μεταβολή της ροπής του κινητήρα. dωd — η αντίστοιχη μεταβολή της γωνιακής ταχύτητας.

Για γραμμικά χαρακτηριστικά η τιμή β παραμένει σταθερή, για μη γραμμικά εξαρτάται από το σημείο λειτουργίας.

Χρησιμοποιώντας αυτήν την ιδέα, τα χαρακτηριστικά που φαίνονται στο Σχ. 2, μπορεί να αξιολογηθεί ποιοτικά ως εξής: 1 — απολύτως άκαμπτο (β = ∞); 2 — στερεό; 3 — μαλακό.

Ένα απολύτως δύσκολο χαρακτηριστικό - η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα παραμένει αμετάβλητη όταν το φορτίο του κινητήρα αλλάζει από μηδέν σε ονομαστικό. Οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν αυτό το χαρακτηριστικό.

Άκαμπτο χαρακτηριστικό — η ταχύτητα περιστροφής αλλάζει ελάχιστα όταν το φορτίο αλλάζει από μηδέν σε ονομαστικό. Αυτό το χαρακτηριστικό κατέχεται από έναν παράλληλο διεγερμένο κινητήρα συνεχούς ρεύματος καθώς και από έναν επαγωγικό κινητήρα στην περιοχή του γραμμικού τμήματος του χαρακτηριστικού.

Ως άκαμπτο χαρακτηριστικό θεωρείται εκείνο στο οποίο η μεταβολή της ταχύτητας δεν υπερβαίνει περίπου το 10% της ονομαστικής ταχύτητας όταν το φορτίο αλλάζει από μηδέν σε ονομαστικό.

Μαλακό χαρακτηριστικό — η ταχύτητα του κινητήρα αλλάζει σημαντικά με σχετικά μικρές αλλαγές στο φορτίο. Αυτό το χαρακτηριστικό κατέχει ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς, μικτή ή παράλληλη, αλλά με πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα οπλισμού, καθώς και ασύγχρονο με αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα.

Για τους περισσότερους μηχανισμούς παραγωγής, χρησιμοποιούνται ασύγχρονοι κινητήρες σκίουρου-κλωβού, οι οποίοι έχουν άκαμπτα μηχανικά χαρακτηριστικά.

Όλα τα μηχανικά χαρακτηριστικά των ηλεκτροκινητήρων χωρίζονται σε φυσικά και τεχνητά.

Τα φυσικά μηχανικά χαρακτηριστικά αναφέρονται στις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα με τις ονομαστικές τιμές των παραμέτρων.

Για παράδειγμα, για έναν κινητήρα παράλληλης διέγερσης, το φυσικό χαρακτηριστικό μπορεί να σχεδιαστεί για την περίπτωση όπου η τάση οπλισμού και το ρεύμα διέγερσης έχουν ονομαστικές τιμές και δεν υπάρχει πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα οπλισμού.

Το φυσικό χαρακτηριστικό ενός επαγωγικού κινητήρα αντιστοιχεί στην ονομαστική τάση και την ονομαστική συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος που παρέχεται στον στάτορα του κινητήρα, υπό την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα.

Έτσι, για κάθε κινητήρα, μπορεί να κατασκευαστεί μόνο ένα φυσικό χαρακτηριστικό και απεριόριστος αριθμός τεχνητών. Για παράδειγμα, κάθε νέα τιμή αντίστασης οπλισμού ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος ή στο κύκλωμα του δρομέα ενός κινητήρα επαγωγής έχει τα δικά της μηχανικά χαρακτηριστικά.