2. Механические характеристики рабочих машин. Механические и электромеханические характеристики эд

Механической характеристикой рабочей машины назы­вается зависимость:М = f (ω),

где М - момент сопротивления рабочей машины, Н•м; ω - уг­ловая скорость, рад/с; ω=πn/30; π - частота вращения, об/мин.

Большинство механических характеристик машин позволя­ет описать следующая эмпирическая формула:

М = М₀ + (М_с.ном- М₀)(ω/ω_ном)^х,

где М₀ - начальный момент сопротивления при ω = 0; ω - те­кущее значение угловой скорости, соответствующее текущему значению момента М; М_с.ном- статический момент сопротив­ления при ω_ном.

При х = 0 получается не зависящая от скорости механическая ха­рактеристика, для которой М = Мс.ном (прямая 1 на рис. 1). Та­кая характеристика у подъемных кранов, лебедок. К этой группе могут быть отнесены механизмы, у ко­торых основное сопротивление соз­дают силы трения (навозоуборочные транспортеры, кормораздатчики, шнеки, конвейеры, барабаны сушилок, триеры).

При х=1 получается линейно возрастающая характеристи­ка (линия 2 на рис.1). Ею обладают многие машины, у которых основные сопротивления создаются силами трения совместно с аэродинамическими (молотилки, дробилки кормов, лесопильные рамы, зерноочистительные машины). Иногда такая характери­стика называется генераторной, так как она присуща генерато­рам постоянного тока независимого возбуждения при постоянной нагрузке.

Если х=2, то момент сопротивления пропорционален квад­рату угловой скорости (кривая 3 на рис.1). Такая характери­стика называется вентиляторной. Так изменяется момент сопро­тивления вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, сепараторов, пневматических транспортеров и других механиз­мов, принцип работы которых основан на законах аэро- и гид­родинамики.

Если х=-1, то получается нелинейно спадающая характе­ристика (кривая 4 на рис.1), для которой момент сопротивле­ния изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность остается постоянной (такой характеристикой обладают металлорежущие станки, у которых с увеличением подачи скорость вращения деталей уменьшается).

Механические и электромеханические характеристики эд.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость скорости от электромагнитного момента, развиваемого электродвигателем в установившемся режиме, т.е. ω=f(М). Механические характеристики электродвигателей могут быть представлены как М=f(ω).

Различают естественную и искусственную характеристики электродвигателей. Естественная характеристика соответ­ствует основной схеме включения электродвигателя и номиналь­ным параметрам питающего напряжения.

Если двигатель включен не по основной схеме, или в его электрические цепи включены дополнительные элементы, или же двигатель питается напряжение с неноминальными пара­метрами, то он будет иметь искусственные характеристики.

Качественно механические характеристики электродвигате­ля оцениваются коэффициентом жесткости β, определяемым как производная момента по угловой скорости:

Используя этот показатель, можно ха­рактеристику 1 синхронного электро­двигателя (рис.1) оценить как абсо­лютно жесткую (β=∞), характеристи­ку 3 асинхронного электродвигателя — как имеющую переменную жесткость, характеристику 2 электродвигателя постоянного тока независимого возбу­ждения - как жесткую, характери­стику 4 электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения - как мягкую.

При построении механических характеристик АД используется упрощенное уравнение, полученное при условии, что активное сопротивление обмотки статораR₁=0:

где М_кр - критический (или максимальный) момент, соответствующий критическому скольжению s_кр.

Поскольку n=n_o(1-s), то, приведенное выше уравнение, является формулой механической характеристики, и по ней можно строить графики механических характеристик по паспортным данным двигателя.График механической характеристики трехфазного АД, построенный по данному уравнению, выглядит следующим образом: