Механичке карактеристике електромотора и производних механизама

Приликом пројектовања електромотора, електромотор мора бити одабран тако да његове механичке карактеристике одговарају механичким карактеристикама производног механизма. Механичке карактеристике дају однос варијабли у стационарном стању.

Механичка карактеристика механизма назива се однос између угаоне брзине и момента отпора механизма, сведеног на вратило мотора) ω = ф (Мц).

Пиринач. 1. Механичке карактеристике механизама

Међу свом разноликошћу, постоји неколико карактеристичних типова механичких карактеристика механизама:

1. Карактеристика са моментом отпора независним од брзине (права 1 на сл. 1). Механичка карактеристика независна од брзине црта се као права паралелна са осом ротације, у овом случају вертикална. Такву карактеристику поседују, на пример, дизалице, витла, клипне пумпе са константном висином испоруке итд.

2.Карактеристика са моментом отпора линеарно зависним од брзине (ред 2 на сл. 1). Ова зависност је инхерентна, на пример, у погону независно побуђеног ДЦ генератора који ради при константном оптерећењу.

3. Карактеристика са нелинеарним повећањем обртног момента (крива 3 на сл. 1). Типични примери су рад вентилатора, центрифугалних пумпи, пропелера. За ове механизме моменат Мц зависи од квадрата угаоне брзине ω... Ово је тзв. параболична (вентилаторска) механичка карактеристика.

4. Карактеристика са нелинеарно опадајућим моментом отпора (крива 4 на сл. 1). Овде је момент отпора обрнуто пропорционалан брзини ротације. У овом случају, снага остаје константна током читавог опсега радних брзина механизма. На пример, у механизмима главног кретања неких машина за сечење метала (стругање, глодање, бушење) тренутак Мц се мења обрнуто пропорционално ω, а снага коју троши механизам остаје константна.

Механичке карактеристике електромотора се називају зависност његове угаоне брзине од момента ωд = ф (М). Овде треба имати на уму да момент М на осовини мотора, без обзира на смер ротације, има позитиван предзнак — тренутак кретања. Истовремено, моменат отпора Мц има негативан предзнак.

Као примери, Сл. 2 приказане су механичке карактеристике: 1 — синхрони мотор; 2 — ДЦ мотор са независном побудом; 3 — ДЦ мотор са серијском побудом.

Пиринач. 2. Механичке карактеристике електромотора

За процену особина механичких карактеристика електричног погона користи се концепт карактеристичне крутости.Крутост механичке карактеристике одређује се изразом

β = дМ / дω

где је дМ — промена обртног момента мотора; дωд — одговарајућа промена угаоне брзине.

За линеарне карактеристике вредност β остаје константна, за нелинеарне зависи од радне тачке.

Користећи овај концепт, карактеристике приказане на Сл. 2, може се квалитативно оценити на следећи начин: 1 — апсолутно крут (β = ∞); 2 — чврста; 3 — меко.

Апсолутно тешка карактеристика — брзина ротације мотора остаје непромењена када се оптерећење мотора промени од нуле до номиналног. Синхрони мотори имају ову карактеристику.

Чврста карактеристика — брзина ротације се мало мења када се оптерећење промени од нуле до номиналног. Ову карактеристику поседују паралелно побуђени ДЦ мотор као и асинхрони мотор у области линеарног дела карактеристике.

Крутом карактеристиком сматра се она у којој промена брзине не прелази приближно 10% називне брзине када се оптерећење промени са нулте на називну.

Мека карактеристика — брзина мотора се значајно мења са релативно малим променама оптерећења. Ову карактеристику поседује једносмерни мотор са серијским, мешовитим или паралелним побудама, али са додатним отпором у колу арматуре, као и асинхрони са отпором у колу ротора.

За већину производних механизама користе се асинхрони кавезни мотори, који имају круте механичке карактеристике.

Све механичке карактеристике електромотора деле се на природне и вештачке.

Природне механичке карактеристике односе се на услове рада мотора са називним вредностима параметара.

На пример, за паралелно побуђени мотор, природна карактеристика се може нацртати за случај када напон арматуре и побудна струја имају номиналне вредности и нема додатног отпора у колу арматуре.

Природна карактеристика индукционог мотора одговара називном напону и називној фреквенцији наизменичне струје која се доводи до статора мотора, под условом да нема додатног отпора у колу ротора.

Тако се за сваки мотор може изградити само једна природна карактеристика и неограничен број вештачких. На пример, свака нова вредност отпора арматуре ДЦ мотора или у колу ротора индукционог мотора има своје механичке карактеристике.