Mehaničke karakteristike elektromotora i proizvodnih mehanizama

Pri projektiranju elektromotora elektromotor mora biti tako odabran da njegove mehaničke karakteristike odgovaraju mehaničkim karakteristikama proizvodnog mehanizma. Mehaničke karakteristike daju odnos varijabli u stacionarnom stanju.

Mehanička karakteristika mehanizma naziva se odnos između kutne brzine i momenta otpora mehanizma, svedenog na osovinu motora) ω = f (Mc).

Riža. 1. Mehaničke karakteristike mehanizama

Među svom raznolikošću, postoji nekoliko karakterističnih vrsta mehaničkih karakteristika mehanizama:

1. Karakteristika s momentom otpora neovisnim o brzini (pravac 1 na sl. 1). Mehanička karakteristika neovisna o brzini nacrtana je kao ravna linija paralelna s osi rotacije, u ovom slučaju okomitom. Takvu karakteristiku imaju npr. dizalice, vitla, klipne pumpe s konstantnom visinom isporuke itd.

2.Karakteristika s momentom otpora linearno ovisnom o brzini (redak 2 na slici 1). Ova je ovisnost svojstvena, na primjer, pogonu neovisno pobuđenog istosmjernog generatora koji radi pri konstantnom opterećenju.

3. Karakteristika s nelinearnim porastom momenta (krivulja 3 na sl. 1). Tipični primjeri su rad ventilatora, centrifugalnih pumpi, propelera. Kod ovih mehanizama moment Mc ovisi o kvadratu kutne brzine ω... To je tzv. parabolična (fan) mehanička karakteristika.

4. Karakteristika s nelinearno opadajućim momentom otpora (krivulja 4 na sl. 1). Ovdje je moment otpora obrnuto proporcionalan brzini vrtnje. U tom slučaju snaga ostaje konstantna u cijelom rasponu radnih brzina mehanizma. Na primjer, u mehanizmima glavnog kretanja nekih strojeva za rezanje metala (tokarenje, glodanje, bušenje) moment Mc se mijenja obrnuto proporcionalno ω, a snaga koju troši mehanizam ostaje konstantna.

Mehaničke karakteristike elektromotora nazivamo ovisnost njegove kutne brzine o momentu ωd = f (M). Ovdje treba imati na umu da moment M na vratilu motora, bez obzira na smjer vrtnje, ima pozitivan predznak - moment kretanja. Istodobno, moment otpora Mc ima negativan predznak.

Kao primjeri, Sl. 2 prikazuje mehaničke karakteristike: 1 — sinkroni motor; 2 — istosmjerni motor s neovisnom pobudom; 3 — DC motor sa serijskom pobudom.

Riža. 2. Mehaničke karakteristike elektromotora

Za procjenu svojstava mehaničkih karakteristika električnog pogona koristi se koncept karakteristične krutosti.Krutost mehaničke karakteristike određena je izrazom

β = dM / dω

gdje je dM — promjena momenta motora; dωd — odgovarajuća promjena kutne brzine.

Za linearne karakteristike vrijednost β ostaje konstantna, za nelinearne ovisi o radnoj točki.

Koristeći ovaj koncept, značajke prikazane na Sl. 2, može se kvalitativno ocijeniti na sljedeći način: 1 — apsolutno krut (β = ∞); 2 — čvrsta; 3 — meko.

Apsolutno teška karakteristika — brzina rotacije motora ostaje nepromijenjena kada se opterećenje motora promijeni od nule do nominalnog. Ovu karakteristiku imaju sinkroni motori.

Kruta karakteristika — brzina vrtnje se malo mijenja kada se opterećenje promijeni od nule do nominalnog. Ovu karakteristiku ima paralelno pobuđeni istosmjerni motor kao i asinkroni motor u području linearnog dijela karakteristike.

Krutom karakteristikom smatra se ona kod koje promjena brzine ne prelazi približno 10% nazivne brzine kada se opterećenje promijeni od nule do nazivne.

Meka karakteristika — brzina motora značajno se mijenja s relativno malim promjenama opterećenja. Ovu karakteristiku ima istosmjerni motor sa serijskom, mješovitom ili paralelnom uzbudom, ali s dodatnim otporom u armaturnom krugu, kao i asinkroni s otporom u krugu rotora.

Za većinu proizvodnih mehanizama koriste se asinkroni kavezni motori koji imaju krute mehaničke karakteristike.

Sve mehaničke karakteristike elektromotora dijele se na prirodne i umjetne.

Prirodne mehaničke karakteristike odnose se na radne uvjete motora s nominalnim vrijednostima parametara.

Na primjer, za paralelno pobuđeni motor, prirodna karakteristika može se iscrtati za slučaj kada armaturni napon i uzbudna struja imaju nominalne vrijednosti i nema dodatnog otpora u armaturnom krugu.

Prirodna karakteristika asinkronog motora odgovara nazivnom naponu i nazivnoj frekvenciji izmjenične struje koja se dovodi u stator motora, pod uvjetom da nema dodatnog otpora u krugu rotora.

Dakle, za svaki motor se može izgraditi samo jedna prirodna karakteristika i neograničen broj umjetnih. Na primjer, svaka nova vrijednost otpora armature istosmjernog motora ili u krugu rotora asinkronog motora ima svoje mehaničke karakteristike.