2. . Основные сведения о механических характеристиках

электродвигателей и механизмов

Механические характеристики электродвигателей постоянного и переменного токов представляют собой зависимость их скорости вращения (частоты вращения) от развиваемого ими электромагнитного момента, то есть n=f (М) или =f (М) 3, 4.

Механические характеристики электродвигателей подразделяются на естественные и искусственные:

• естественная механическая характеристика электродвигателя – соответствует паспортной схеме его включения, номинальным параметрам питающей сети и отсутствию добавочных активных и реактивных сопротивлений в цепях электродвигателя (имеется единственная естественная характеристика для данного электродвигателя);

• искусственные механические характеристики электродвигателя – получены путем изменения схемы его включения, либо варьирования параметров питающей сети, либо введением добавочных сопротивлений в какую-либо цепь электродвигателя, а также путем сочетания указанных мер воздействия на электродвигатель (имеется множество различных искусственных характеристик для данного электродвигателя).

В процессе снятия механической характеристики электродвигателя его схема включения, параметры питающей сети, величины добавочных сопротивлений в цепях электродвигателя должны оставаться неизменными.

Вид естественных механических характеристик для различных типов электродвигателей представлен на рис. 1.

Нагрузкой электродвигателя, как правило, является какой-либо производственный механизм. Механическая характеристика производственного механизма представляет собой зависимость его скорости вращения (частоты вращения) от момента, создаваемого механизмом, т.е. или 2, 3.

Вид механических характеристик ряда типов производственных механизмов представлен на рис. 2.

По характеру действия моменты производственных механизмов подразделяются на активные и реактивные:

• активный момент – имеет постоянное направление действия, которое не зависит от направления вращения производственного механизма (рис. 2, характеристика 3). Активный момент способен приводить в движение производственный механизм без воздействия электродвигателя;

• реактивный момент – имеет направление действия, противоположное направлению вращения производственного механизма (рис. 2, характеристика 2). Реактивный момент не способен приводить в движение производственный механизм, поскольку является следствием движения.

1.3. Энергетические режимы работы электрической машины

Электрическая машина может работать в двигательном или генераторном режимах. Характерные механические характеристики электрической машины постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением в различных режимах ее работы приведены на рис. 3 3.

Здесь имеем:

• Двигательный режим – направление вращения электрической машины совпадает с направлением создаваемого ею момента (участок 1 от точки А до точки В при прямом направлении вращения и участок 2 от точки D до точки С при обратном направлении вращения, т.е. отрезки механических характеристик в I и III квадрантах).

Электрическая энергия сети преобразуется в механическую энергию и отдается производственному механизму сетью.

• Генераторный режим работы параллельно с сетью (торможение с рекуперацией энергии в сеть) – направления вращения и создаваемого момента не совпадают, направление вращения такое же, как и в двигательном режиме для рассматриваемой механической характеристики. Скорость вращения превышает скорость идеального холостого хода (участок 3 при прямом направлении вращения и участок 4 при обратном направлении вращения, т.е. отрезки характеристик во II и IV квадрантах);

• Генераторный режим работы последовательно с сетью (торможение противовключением) – направления вращения и создаваемого момента не совпадают, направление вращения противоположно направлению вращения в двигательном режиме для рассматриваемой механической характеристики (участок 5 при прямом направлении вращения, участок 6 при обратном направлении вращения, т.е. во II и IV квадрантах);

• Режим автономного генератора (динамическое торможение) –направления вращения и создаваемого момента не совпадают, направление вращения совпадает с направлением вращения в двигательном режиме, механическая характеристика проходит через начало координат (участок 7 при прямом направлении вращения и участок 8 при обратном направлении вращения, т.е. характеристики во II и IV квадрантах).

В

(n)

се генераторные режимы работы являются тормозными режимами. При этом механическая энергия, подаваемая на вал электрической машины, преобразуется в электрическую энергию.

Рис. 3. Механические характеристики электрической машины постоянного тока независимого возбуждения

Рис. 5. Определение установившегося режима работы электропривода

Рис. 4. Механические характеристики двигателя и производственного механизма