Mehanske lastnosti elektromotorjev in proizvodnih mehanizmov

Pri načrtovanju električnega pogona mora biti elektromotor izbran tako, da se njegove mehanske lastnosti ujemajo z mehanskimi lastnostmi proizvodnega mehanizma. Mehanske značilnosti podajajo razmerje spremenljivk v stabilnem stanju.

Mehanska značilnost mehanizma se imenuje razmerje med kotno hitrostjo in momentom upora mehanizma, zmanjšanim na gred motorja) ω = f (Mc).

riž. 1. Mehanske značilnosti mehanizmov

Med vso raznolikostjo obstaja več značilnih vrst mehanskih lastnosti mehanizmov:

1. Karakteristika z upornim momentom, neodvisnim od hitrosti (ravna črta 1 na sliki 1). Od hitrosti neodvisna mehanska karakteristika je narisana kot ravna črta, vzporedna z vrtilno osjo, v tem primeru navpično. Takšno lastnost imajo na primer žerjavi, vitli, batne črpalke s konstantno višino dostave itd.

2.Karakteristika z upornim momentom, linearno odvisnim od hitrosti (vrstica 2 na sliki 1). Ta odvisnost je na primer neločljivo povezana s pogonom neodvisno vzbujenega generatorja enosmernega toka, ki deluje pri konstantni obremenitvi.

3. Karakteristika z nelinearnim povečanjem navora (krivulja 3 na sliki 1). Tipični primeri so delovanje ventilatorjev, centrifugalnih črpalk, propelerjev. Pri teh mehanizmih je moment Mc odvisen od kvadrata kotne hitrosti ω... To je t.i. parabolična (pahljačasta) mehanska karakteristika.

4. Karakteristika z nelinearno padajočim momentom upora (krivulja 4 na sliki 1). Tu je uporni moment obratno sorazmeren s hitrostjo vrtenja. V tem primeru ostane moč konstantna v celotnem območju hitrosti delovanja mehanizma. Na primer, v mehanizmih glavnega gibanja nekaterih strojev za rezanje kovin (struženje, rezkanje, vrtanje) se trenutek Mc spremeni obratno sorazmerno z ω, moč, ki jo porabi mehanizem, pa ostane konstantna.

Mehanske lastnosti elektromotorja se imenujejo odvisnost njegove kotne hitrosti od navora ωd = f (M). Pri tem je treba upoštevati, da ima trenutek M na gredi motorja, ne glede na smer vrtenja, pozitiven predznak - trenutek gibanja. Hkrati ima moment upora Mc negativen predznak.

Kot primeri sl. 2 prikazuje mehanske značilnosti: 1 — sinhronski motor; 2 — enosmerni motor z neodvisnim vzbujanjem; 3 — enosmerni motor s serijskim vzbujanjem.

riž. 2. Mehanske lastnosti elektromotorjev

Za ovrednotenje lastnosti mehanskih karakteristik električnega pogona se uporablja koncept značilne togosti.Togost mehanske karakteristike je določena z izrazom

β = dM / dω

kjer je dM — sprememba navora motorja; dωd — ustrezna sprememba kotne hitrosti.

Pri linearnih karakteristikah ostane vrednost β konstantna, pri nelinearnih pa je odvisna od delovne točke.

Z uporabo tega koncepta so funkcije, prikazane na sl. 2, je mogoče kvalitativno ovrednotiti na naslednji način: 1 — absolutno toga (β = ∞); 2 - trdna; 3 - mehko.

Absolutno težka lastnost - hitrost vrtenja motorja ostane nespremenjena, ko se obremenitev motorja spremeni od nič do nominalne. To lastnost imajo sinhroni motorji.

Toga značilnost - hitrost vrtenja se malo spremeni, ko se obremenitev spremeni od nič do nominalne. To lastnost ima tako vzporedno vzbujeni enosmerni motor kot tudi indukcijski motor v območju linearnega dela karakteristike.

Za togo karakteristiko se šteje tista, pri kateri sprememba hitrosti ne presega približno 10 % nazivne hitrosti, ko se obremenitev spremeni od nič do nazivne.

Mehka značilnost — hitrost motorja se znatno spremeni z relativno majhnimi spremembami obremenitve. To lastnost ima enosmerni motor z zaporedno, mešano ali vzporedno vzbujanjem, vendar z dodatnim uporom v armaturnem vezju, pa tudi asinhroni z uporom v rotorskem vezju.

Za večino proizvodnih mehanizmov se uporabljajo asinhroni motorji s kletko, ki imajo toge mehanske lastnosti.

Vse mehanske lastnosti elektromotorjev delimo na naravne in umetne.

Naravne mehanske lastnosti se nanašajo na pogoje delovanja motorja z nominalnimi vrednostmi parametrov.

Na primer, za vzporedno vzbujen motor je mogoče naravno karakteristiko narisati za primer, ko imata armaturna napetost in vzbujalni tok nazivne vrednosti in v armaturnem vezju ni dodatnega upora.

Naravna značilnost indukcijskega motorja ustreza nazivni napetosti in nazivni frekvenci izmeničnega toka, ki se dovaja v stator motorja, pod pogojem, da v tokokrogu rotorja ni dodatnega upora.

Tako je za vsak motor mogoče zgraditi le eno naravno lastnost in neomejeno število umetnih. Na primer, vsaka nova vrednost upora armature motorja na enosmerni tok ali v tokokrogu rotorja indukcijskega motorja ima svoje mehanske značilnosti.