1.2. Классификация механических характеристик.

Зависимость между скоростью вращения и моментом сопротивления механизма называется механической характеристикой механизма.

Для рассмотрения свойств механических характеристик можно воспользоваться упрощенной формулой, справедливой для большинства механизмов:

Исходя из этой формулы можно выделить четыре типа механических характеристик:

1) не зависящая от скорости механическая характеристика

,

2) линейно возрастающая механическая характеристика

,

3) нелинейно возрастающая характеристика (параболическая)

— вентиляторная характеристика,

4) нелинейно спадающая характеристика

, — обратно пропорционален скорости.

Рис. 1-4. Основные типы механических характеристик.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость его скорости от вращающего момента, т. е. .

П очти все электродвигатели обладают тем свойством, что скорость их является убывающей функцией момента двигателя. Это относится почти ко всем обычным электродвигателям, применяемым в промышленности. Однако степень изменения скорости с изменением момента у разных двигателей различна и характеризуется так называемой жесткостью их механических характеристик.

Механические характеристики электродвигателей можно разделить на три основные категории:

1. Абсолютно жесткая механическая характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели (прямая 1 на рис. 1-5).

2

Рис. 1-5. Механические характеристики двигателей.

. Жесткая механическая характеристика, при которой скорость с изменением момента хотя и уменьшается, но в малой степени. Жесткой механической характеристикой обладают двигатели постоянного тока независимого возбуждения, а также асинхронные двигатели в пределах рабочей части механической характеристики (кривая 2 на рис. 1-5). Для асинхронного двигателя степень жесткости в различных точках механической характеристики различна (рис. 1-6). Между наибольшими (критическими) значениями моментов в двигательном и генераторном режимах характеристика асинхронного двигателя оказывается сравнительно жесткой.

3

Рис. 1-6. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

. Мягкая механическая характеристика отличается значительным изменением скорости с изменением момента. Такой характеристикой обладают двигатели последовательного возбуждения, особенно в зоне малых моментов (кривая 3 на рис. 1-5). Для этих двигателей степень жёсткости не остаётся постоянной для всех точек характеристики. Двигатели смешанного возбуждения могут быть отнесены ко второй или третьей группе в зависимости от степени жёсткости механической характеристики.

1.3. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 1-7. Схема включения двигателя постоянного тока

независимого возбуждения.

В установившемся режиме работы двигателя приложенное напряжение U определяется последующему выражению:

(1.1)

где I_я — ток якорной цепи,

— суммарное сопротивление якорной цепи, .

Мгновенное значение ЭДС:

, отсюда

, (1.2)

где С — конструктивный коэффициент,

N — число активных проводников обмотки якоря,

а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Подставив 1.2 в 1.1 получим:

(1.3)

Выражение 1.3 (зависимость угловой скорости вращения от тока в якоре) принято называть скоростной характеристикой двигателя.

Для получения уравнения механической характеристики необходимо найти зависимость скорости вращения от момента двигателя.

Момент, развиваемый двигателем, связан с током якоря и магнитным потоком следующей зависимостью:

(1.4)

отсюда (1.5)

Подставив формулу 1.5 в 1.3, получим:

(1.6)

Выражение 1.6 — механическая характеристика двигателя.

Н а рис. 1-8 представлены механические характеристики двигателя независимого возбуждения для различных сопротивлений в якорной цепи. При М = 0 все характеристики проходят через одну точку, расположенную на оси ординат. Скорость в этой точке называется скоростью идеального холостого хода (обозначается ) и определяется по формуле:

(1.7)

В

Рис. 1-8. Механические характеристики двигателей независимого возбуждения

ерхняя характеристика из всех, изображённых на рис. 1-8 принято называть естественной.

Естественной характеристикой называется такая характеристика двигателя, которая получается при отсутствии внешних сопротивлений в якорной цепи и номинальных значениях напряжения и магнитного потока.

Если в цепь якоря двигателя включено дополнительное сопротивление (реостат), то механические характеристики, получаемые при этом, называются искусственными или реостатными.

Реостатные характеристики имеют значительно больший наклон к оси моментов, чем у естественной характеристики, т.е. обладают меньшей жёсткостью. Чем больше введённое в цепь якоря сопротивление, тем круче идёт характеристика, тем меньше её жёсткость.