Característiques mecàniques dels motors elèctrics i mecanismes de producció

Quan es dissenya un accionament elèctric, el motor elèctric s'ha de seleccionar de manera que les seves característiques mecàniques coincideixin amb les característiques mecàniques del mecanisme de producció. Les característiques mecàniques donen la relació de les variables en estat estacionari.

Una característica mecànica del mecanisme s'anomena relació entre la velocitat angular i el moment de resistència del mecanisme, reduït a l'eix del motor) ω = f (Mc).

Arròs. 1. Característiques mecàniques dels mecanismes

Entre tota la varietat, hi ha diversos tipus característics de característiques mecàniques dels mecanismes:

1. Característica amb un moment de resistència independent de la velocitat (recta 1 a la figura 1). La característica mecànica independent de la velocitat es dibuixa com una línia recta paral·lela a l'eix de rotació, en aquest cas vertical. Aquesta característica la posseeixen, per exemple, les grues, els cabrestants, les bombes de pistons amb una alçada de lliurament constant, etc.

2.Una característica amb un moment de resistència depenent linealment de la velocitat (fila 2 a la figura 1). Aquesta dependència és inherent, per exemple, a l'accionament d'un generador de corrent continu excitat independentment que funciona amb una càrrega constant.

3. Característica amb un augment no lineal del parell (corba 3 a la figura 1). Exemples típics són el funcionament de ventiladors, bombes centrífugues, hèlixs. Per a aquests mecanismes, el moment Mc depèn del quadrat de la velocitat angular ω... Això és l'anomenat característica mecànica parabòlica (ventilador).

4. Característica amb moment de resistència decreixent no linealment (corba 4 a la figura 1). Aquí, el moment d'arrossegament és inversament proporcional a la velocitat de rotació. En aquest cas, la potència es manté constant durant tot el rang de velocitat de funcionament del mecanisme. Per exemple, en els mecanismes del moviment principal d'algunes màquines de tall de metall (tornejat, fresat, trepat), el moment Mc canvia inversament proporcional a ω, i la potència consumida pel mecanisme es manté constant.

Les característiques mecàniques del motor elèctric s'anomena dependència de la seva velocitat angular del parell ωd = f (M). Aquí cal tenir en compte que el moment M a l'eix del motor, independentment de la direcció de gir, té un signe positiu: el moment del moviment. Al mateix temps, el moment de resistència Mc té signe negatiu.

Com a exemples, les Figs. 2 mostra les característiques mecàniques: 1 — motor síncron; 2 — Motor de corrent continu amb excitació independent; 3 — Motor de corrent continu amb excitació en sèrie.

Arròs. 2. Característiques mecàniques dels motors elèctrics

Per avaluar les propietats de les característiques mecàniques d'un accionament elèctric, s'utilitza el concepte de rigidesa característica.La rigidesa de la característica mecànica ve determinada per l'expressió

β = dM / dω

on dM - canvi en el parell motor; dωd — el canvi corresponent en la velocitat angular.

Per a característiques lineals el valor β es manté constant, per a no lineals depèn del punt de funcionament.

Utilitzant aquest concepte, les característiques que es mostren a la Fig. 2, es pot avaluar qualitativament de la següent manera: 1 — absolutament rígid (β = ∞); 2 — sòlid; 3 - suau.

Una característica absolutament difícil: la velocitat de rotació del motor es manté sense canvis quan la càrrega del motor canvia de zero a nominal. Els motors síncrons tenen aquesta característica.

Característica rígida: la velocitat de rotació canvia poc quan la càrrega canvia de zero a nominal. Aquesta característica la posseeix un motor de corrent continu excitat en paral·lel, així com un motor d'inducció a la regió de la part lineal de la característica.

Es considera una característica rígida aquella en què el canvi de velocitat no supera aproximadament el 10% de la velocitat nominal quan la càrrega es canvia de zero a nominal.

Característica suau: la velocitat del motor canvia significativament amb canvis relativament petits de càrrega. Aquesta característica la posseeix un motor de corrent continu amb excitació en sèrie, mixta o paral·lela, però amb resistència addicional al circuit de l'induït, així com aixíncron amb resistència al circuit del rotor.

Per a la majoria dels mecanismes de producció, s'utilitzen motors asíncrons de gàbia d'esquirol, que tenen característiques mecàniques rígides.

Totes les característiques mecàniques dels motors elèctrics es divideixen en naturals i artificials.

Les característiques mecàniques naturals fan referència a les condicions de funcionament del motor amb els valors nominals dels paràmetres.

Per exemple, per a un motor excitat en paral·lel, es pot traçar la característica natural per al cas en què la tensió de l'induït i el corrent d'excitació tenen valors nominals i no hi ha resistència addicional al circuit de l'induït.

La característica natural d'un motor d'inducció correspon a la tensió nominal i la freqüència nominal del corrent altern subministrat a l'estator del motor, sempre que no hi hagi resistència addicional al circuit del rotor.

Així, per a cada motor només es pot construir una característica natural i un nombre il·limitat d'artificials. Per exemple, cada nou valor de resistència de l'induït d'un motor de corrent continu o en el circuit del rotor d'un motor d'inducció té les seves pròpies característiques mecàniques.