Механические характеристики производственных механизмов и ЭД

Механические характеристики производственных механизмов (рис.б) определяют машину как нагрузку и показывают, как изменяется частота их вращения от создаваемого ими нагрузочного момента – n = f (Mc), которыемогут быть выражены графически или формулами.

М с = М ₀ + (М с – М ₀)(n / n _ном)^х,

где М с – момент сопротивления механизма при частоте вращения n;

М сном –- момент сопротивления механизма при частоте вращения n _ном;

М ₀ – моиент сопротивления трения;

х – коэффициент, характеризующий изменение М с от n

В соответствии с вышеприведенной формулой механические характеристики механизмов имеют следующую классификацию.

1. Не зависимая от частоты вращения (х = 0)

М с = М сном; Р = Мω; Р = Мn; Р пропорциональна n.

Такой характеристикой обладают: конвейер с постоянной масс сой, вальцовые

механизмы, бумагоделательные машины, подъёмные краны, лебедки, поршневые насосы с постоянной массой.

2. Линейновозрастающая - х =1.

М с = М ₀ + (М с – М ₀)(n / n _ном); М пропорционален n, а Р пропорциональна n ².

Это характеристики ленточнопильных, круглопильных, строгальных станков.

3. Нелинейновозрастающая – х = 2.

М с = М ₀ + (М с – М ₀)(n² / n ²_ном); М пропорционален n ², а Р пропорциональна n ³

Это характеристики вентиляторов центробежных насосов, турбовоздуходувок

центрифуг, механизмов, работа которых связана с преодолением сопротивления

воздуха, газа, воды.

4. Нелинейноспадающая – х = - 1.

М с = М ₀ + (М с – М ₀)(n _ном/ n); М пропорционален 1/ n, а Р = cоnst.

Это характеристики механизмов, преодолевающих вязкие нагрузки – торельчатые питатели, глиномятки, лущильные, токарные, фрезерные, расточные станки.

Механические же характеристики ЭД (рис.а) 1, 2, и 3 рассматривались в разделе «Электрические машины», а зависимость 4 представляет собой специальную механическую характеристику. Степень изменения скорости вращения с изменением нагрузки М у представленных ЭД различна и характеризуется их крутизной S_x или жесткостью β. Эти параметры механических характеристик имеют обратную зависимость β = –S^{– 1} _х и позволяют классифицировать все ЭД по жесткости или крутизне характеристик на четыре вида: 1)абсолютно жесткие (β = ∞ – СД и специальные электромеханизмы); 2) жесткие (∞ > β > 3,5 – АД с к. з. ротором, ДПТ с независимым и параллельным возбужде­нием); 3) мягкой (–3,5 > β >1 – ДПТ последовательного возбуждения); 4) крутой характеристикой (ДПТ независимого возбуждения при I _я= const и электромеханизмы со специальными устройствами управления).

Основными статическими характеристиками ЭП являются электромеханическая ω(I)и механическая ω(М). Равенство с учетом условий установившегося движения системы запишем в двух формах:

Соотношения представляют собой аналитические зависимости соответственно электромеханической и механической характеристик ЭП постоянного тока с ЭДУ независимого (параллельного) возбуждения.

Изобразим выражения (1) и (2) графически. Зависимости ω(I) (рис. а) и ω(М) (рис. б) при ω₀ = const, С_Е = const и R = const есть прямые линии в отрезках. При этом привод имеет два крайних режима работы:ω = ω₀, I = 0, M = 0 – режим холостого хода (РХХ) и ω = 0, I = I_K, M = M_K – режим короткого замыкания (РКЗ).

РисМеханическая и электромеханическая характеристики и основные двигательные режимы работы электропривода постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения

Режим, для которого изготовлено ЭДУ, называется номинальным (РНР ) и характеризуется номинальным током I _ни номинальной нагрузкой — номинальным вращающим моментом М _нпри номинальном значении основного параметра электропривода ω = ω_н.