1.4.2. Механічні характеристики робочих механізмів

Для правильного проектування та економічної експлуатації електропривода важливе значення має узгодження механіч­них характеристик робочого механізму та електродвигуна.

Залежність між приведеними до вала двигуна параметра­ми швидкості і моменту опору робочого механізму 𝜔 = f(M_c) називають механічною характеристикою робочого механізму.

Для кожного окремо взятого робочого механізму залежність 𝜔 = f(M_c) математично може бути описана по-своєму. Але можливе також використання єдиної формули, яка дозво­ляє зробити узагальнюючі висновки щодо механічних хара­ктеристик усіх робочих механізмів:

М_с =М₀ + (М_{с мех} - М₀) (1.6)

де М_с - момент опору робочої машини при швидкості ;

M₀ - момент опору сил тертя в рухомих частинах;

М_{с ном} - момент опору робочої машини при номінальній швидкості ;

х - показник степеня, що характеризує зміну моменту опору при зміні швидкості.

Згідно з формулою (1.6) механічні характеристики робо­чих машин класифікують таким чином (рис. 1.5):

Рис.1.5. Механічні характеристикики

виробничих механизмів.

• Незалежна від швидкості механічна характеристика (пряма 1). Для цієї характеристики х = 0, а момент опору М_с не залежить від швидкості. Такі механічні характеристики мають, наприклад: ланцюгові та стрічкові конвеєри, порш­неві насоси за незмінної висоти подачі, значна частина ме­талорізальних верстатів, підіймально-транспортні механізми (крани, тельфери, лебідки тощо).

• Лінійно-зростаюча механічна характеристика (пряма 2). Для цієї характеристики х = 1, а момент опору М ліній­но залежить від швидкості . Таку механічну характеристику має, на­приклад, генератор постійного стру­му, який працює під постійним на­вантаженням.

З .Нелінійно-зростаюча механі­чна характеристика (крива 3). Для цієї характеристики х = 2, а мо­мент опору М_с має квадратичну залежність від швидкості . Таку механічну характеристику мають відцентрові насоси, вентилятори, гребні гвинти та ін.

4. Нелінійно-спадна механічна характеристика (крива 4). Для цієї характеристики х = —1, а момент опору М_с знахо­диться в оберненопропорційній залежності від швидкості . Таку механічну характеристику мають деякі металорізальні верстати (токарні, фрезерні і т.д.), вовнопрядильне обладнан­ня, моталки в металургійній промисловості та ін.

Наведені чотири види механічних характеристик робочих механізмів не вичерпують усієї гами можливих характерис­тик, але дають уявлення про найбільш поширені серед них.

1.4.3. Механічні характеристики електродвигунів

Механічною характеристикою електродвигуна називають залежність швидкості обертання вала двигуна від електро­магнітного обертового моменту

𝜔 = f(M). Для більшості ви­дів електродвигунів характерною ознакою є зменшення швид­кості обертання вала двигуна зі збільшенням моменту. Тому одним із показників для механічних характеристик елект­родвигунів є жорсткість механічної характеристики — від­ношення різниці електромагнітних моментів, які розвиває електродвигун, до відповідної різниці швидкостей:

= (М₂ - М₁)/(𝜔₂ – 𝜔₁) = М/ 𝜔. (1.7)

Згідно з формулою (1.7) механі­чні характеристики електродвигунів класифікують таким чином (рис. 1.6)

1. Абсолютно жорстка механічна характеристика (пряма 1). Таку характеристику мають синхронні електродвигуни. У них швидкість обертання вала не залежить від величини моменту, якщо він не перевищує певного критичного значення.

2. Жорстка механічна характеристика. Таку характеристику мають двигуни постійного струму з незалежним і паралельним збудженням (пряма 3). Аси­нхронні двигуни в межах робочої частини мають також жорстку механічну характеристику (прямолінійна части­на кривої 2). У таких електродвигунів швидкість обер­тання вала зменшується зі збільшенням моменту, але це зменшення не суттєве.

3. М'яка механічна характеристика. Таку характеристи­ку мають двигуни постійного струму з послідовним збу­дженням (крива 4).

Двигуни постійного струму зі змішаним збудженням мо­жуть мати механічну характеристику як жорстку, так і м'яку, залежно від того, яку частину від сумарного магнітного потоку створює послідовна, а яку - паралельна обмотки збудження.