40. Механические характеристики электродвигателей и производственных механизмов

При проектировании электропривода электродвигатель должен выбираться так, чтобы его механические характеристики соответствовали механическим характеристикам производственного механизма. Механические характеристики дают взаимосвязь переменных в установившихся режимах. Механической характеристикой механизма называют зависимость между угловой скоростью и моментом сопротивления механизма, приведенными к валу двигателя) ω = f(Mс) Среди всего многообразия выделяют несколько характерных типов механических характеристик механизмов: 1. Характеристика с моментом сопротивления, не зависящим от скорости (прямая 1 на рис. 1). Такой характеристикой обладают, например, подъемные краны, лебедки, поршневые насосы при неизменной высоте подачи и др. 2. Характеристика с моментом сопротивления линейно зависящим от скорости (прямая 2 на рис. 1). Такая зависимость присуща, например, приводу генератора постоянного тока с независимым возбуждением, работающему на постоянную нагрузку. 3. Характеристика с нелинейным возрастанием момента (кривая 3 на рис. 1). Типичными примерами здесь могут служить характеристики вентиляторов, центробежных насосов, гребных винтов. Для этих механизмов момент Мс зависит от квадрата угловой скорости ω.

4. Характеристика с нелинейно спадающим моментом сопротивления (кривая 4 на рис. 1). Например, у механизмов главного движения некоторых металлорежущих станков момент Мс изменяется обратно пропорционально ω, а мощность потребляемая механизмом, остается постоянной. Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость его угловой скорости от вращающего момента ωд = f(M).

В качестве примеров на рис. 2 приведены механические характеристики: 1 - синхронного двигателя; 2 – двигателя постоянного тока независимого возбуждения; 3 – двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Механические характеристики механизмов   Механические характеристики электродвигателей

41. Уравнение движения электропривода. Статическая устойчивость электропривода. Диапазон регулирования скорости. Статические ошибки

уравнение равновесия моментов для вращательного движения, называемое основным уравнением движения электропривода: Md-Mc’=Jdw/dt (3.2) С точки зрения закона сохранения энергии, уравнение (3.2) показывает, что часть механической мощности расходуется на преодоление момента сопротивления: РО – М'с, другая часть – на изменение кинетической энергии движущихся масс: Jdw/dt . При выводе уравнения принято, что масса тела и соответственно момент инерции являются постоянными. В некоторых случаях принято говорить, что развиваемый двигателем вращающий момент Мд уравновешивается моментом сопротивления М'с  на его валу и инерционным или динамическим моментом: Jdw/dt .Из анализа (3.2) видно: 1) при Мд > М'с  –  dω/dt > 0, т. е. имеет место ускорение (разбег) привода; 2) при Мд < М'с  – dω/dt < 0, т. е. имеет место замедление привода (очевидно, что замедление привода может быть и при отрицательном значении момента двигателя); 3) при Мд = М'с  – dω/dt = 0; в данном случае привод работает в установившемся (статическом) режиме. Вращающий момент, развиваемый двигателем при работе, принимается положительным, если он направлен в сторону движения привода. Если он направлен в сторону обратную движению, то он считается отрицательным. Cтатическая устойчивость электропривода, то есть устойчивость его в установившихся режимах работы зависит от взаимного расположения механических характеристик двигателя и рабочей машины, от величины коэффициентов жесткости β и βС этих характеристик. При +Δω>0, ΔМ>ΔМС, ΔMJ>0,  dw/dt>0, и электропривод начинает ускоряться, стремясь увеличить скорость и уйти от положения статической устойчивости, то есть электропривод статически неустойчив;При -Δω<0, ΔМ<ΔМС, ΔMJ<0, dw/dt<0 , и электропривод начинает замедляться, стремясь уменьшить скорость и уйти от положения статической устойчивости. В этом случае электропривод статически неустойчив. Показатели регулирования. 1Диапазон регулирования - это отношение наибольшей скорости вращения, получаемой в ЭП, к наименьшей:D = ωmax / ωmin. 2.Плавность регулирования, определяемая как отношение скоростей на двух соседних ступенях регулирования:К = ωK / ωK+ 1,       при этом ωК > ωК + 1Плавность тем выше, чем К ближе к единице. 3. Стабильность скорости вращения при изменении нагрузки соответствует отношению приращения момента на данной характеристике к приращению скорости:C = ΔM / Δω.Стабильность тем выше, чем меньше изменение скорости при увеличении нагрузки на валу двигателя. 4.Потери энергии при регулировании в регулирующих элементах. Для их снижения регулирующие элементы избегают включать в главные цепи.