Статические моменты судовых механизмов

Статический момент (момент сопротивления) пропорционален частоте вращения (рис.4.2, кривая 2). В такой режим входит двигатель постоянного тока при динамическом торможении, когда якорь двигателя замкнут на резистор, а ток возбуждения не изменяется.

Статический момент (момент сопротивления) не зависит от частоты вращения (кривая 3). Характерно для подъемных кранов, лебедок, поршневых насосов при подъеме воды на постоянную высоту, транспортеров, конвееров с постоянной передвигаемой массой. Для пуска и ускорения таких механизмов двигатель должен развивать пусковой момент значительно больший их статического момента.

Данные о статическом моменте (моменте сопротивления) механизма приводятся в технической инструкции. Для некоторых механизмов статический момент (момент сопротивления) зависит от траектории движения исполнительного механизма (от угла поворота). Например, в поршневом компрессоре, ножницах для резки металла, приводе рулевого устройства (Рис.4.3).

Рис 4.3 Механическая характеристика поршневого компрессора. Статический момент сопротивления зависит от траектории движения исполнительного механизма.

Иногда статический моментизменяется из-за изменения свойств обрабатываемого механизмами материала (вещества). И закономерности изменения момента сопротивление от скорости нельзя выразить ни графически, ни аналитически (например камнедробилки, бетономешалки).

Для электродвигателей угловая скорость и элетромагнитный момент связаны одинаковой зависимостью и обуславливают друг друга.

Статические моменты судовых механизмов могут быть функциями различных величин и поэтому признаку делятся на пять классов.

Моменты, не зависящие от параметров движения = const (для грузоподъемных механизмов).

1. Моменты, зависящие от скорости: = f(ω) для электромеханических преобразователей. Центробежных насосов, вентеляторов.

2. Моменты, зависящие от пути (угла поворота) =f(α). Для шпилей, брашпилей.

3. Моменты, зависящие от скорости и угла поворота. =f(). Для электромеханических рулевых устройств.

4. Моменты, зависящие от времени = f (t). Для буксирных лебедок.

В общем случае статический момент механизма выражается уравнением,

+ () (4-9)

где:

–начальный статический момент, создаваемый трением.

–номинальный момент нагрузки, соответствующий номинальной

скорости .

x – коэффициент нагрузки (выбирается в зависимости от характера нагрузки).

показатель степени, определяющий характер зависимости от

угловой скорости ,(1 << 2) выбирается от1 до +2( для вентиляторов 2).

(4-10)

Изображение характеристик исполнительного механизма при работе в электроприводе с разными двигателями

Все электродвигатели обладают свойством саморегулирования (подробно свойство саморегулирования будет рассмотрено далее) и развивать момент равный моменту сопротивления механизма [гер 444].

Любой производственный механизм после включения электродвигателя, через некоторое время, входит в установившийся режим при этом скорость двигателя устанавливается постоянной.

Установившемуся режиму соответствует равновесие статического момента сопротивления механизм – и электромагнитного момента двигателя – при определённой скорости, т.е.

После достижения равновесия между моментами в электроприводе устанавливается постоянная или установившаяся скорость движения.

Значение установившейся скорости легко определить графически, если механическую характеристику механизма (например вентилятора – кривая 1 (рис 4.2) построить в осях, вместо(на графике() в одном масштабе (рис. 4.4).

На рисунке 4.4 приведены механические характеристики трёх видов двигателей (синхронного СД, асинхронного АД, двигателя постоянного тока ДПТ) и механизма с вентиляторной механической характеристикой . Точки пересечения характеристик (а, в, с) соответствуют установившемся скоростям валов двигателей и вентилятора при подключении вентилятора отдельно к каждому из двигателей.

Механическая характеристика двигателя и механизма позволяет определить скорость, момент, мощность и диапазон регулирования скорости D = , если её нужно регулировать двигателем.

Механическая характеристика необходима так же для определения времени перехода от одной скорости к другой, например, при пуске и остановке, так как от времени перехода зависит производительность и экономичность показателей всего устройства.

Рис. 4.4 Механические характеристики

Любые изменения нагрузки рабочего механизма, включение или выключение двигателя, подключение резисторов в силовую цепь двигателя, изменение напряжения и т.д. – все эти изменения приводят к ускорению или замедлениюскорости привода ипоявлению динамического момента , которыйнагружает либо разгружает вал электродвигателя

. (4-11)

Что бы определить возможные перегрузки двигателя (по моменту и мощности) во времени нужно знать, как изменяется момент, и мощность двигателя во времени (в течение рабочего цикла), то есть иметь нагрузочную диаграмму элетропривода.