4. Механические характеристики исполнительных механизмов
Если для любого электродвигателя входной величиной является статический мо-мент механизма, а выходной – его скорость, то для механизмов, наоборот, входной величиной является скорость ω ( от двигателя ), а выходной – статический момент механизма М .
Это означает, что при любом изменении скорости механизма ( двигателя ) будет изменяться его статический момент М .
Зависимость статического момента механизма М от его угловой скорости ω называется механической характеристикой механизма - М ( ω ).
Таким образом, система координат для изображения механических характеристик
механизмов – это М ( ω ).
. Различают два вида механических характеристик:
крановые, когда при изменении скорости в широких пределах статический момент не изменяется ( рис. 8.9, характеристика 1 ).
вентиляторные, у которых статический момент пропорционален квадрату скорости ( рис. 8.9, характеристика 2 ).
Рис. 8.9. Механические характеристики механизмов: а – в системе координат М ( ω ); б - в системе координат ω (М)
Крановые характеристики имеют механизмы грузовых кранов, лебедок, брашпилей, т.е. механизмов, работа которых связана с преодолением действия силы тяжести.
Вентиляторные характеристики имеют центробежные вентиляторы, насосы и др.
У
таких механизмов условия пуска – легкие,
т.к. при пуске на валу механизма есть
небольшой момент холостого хода М
,
создаваемый силами трения в элементах
привода.
Для изображения механических характеристик двигателей применяют систему координат ω (М), механических характеристик механизмов – «перевернутую» систему М ( ω ).
Применение разных систем координат для двигателей и механизмов создает трудности при рассмотрении электромеханических свойств электропривода в целом, состоящего из электродвигателя и механизма.
Поэтому на практике для изображения механических характеристик двигателей и механизмов принята единая система координат ω (М), т.е система, принятая для механи-ческих характеристик электродвигателей.
В этой системе координат механические характеристики механизмов показаны на рис 8.9, б.
6. Саморегулирование электродвигателей
Любое изменение статического момента механизма ( т.е. механической нагрузки на валу рабочего органа электропривода ) автоматически приводит к такому же изменению электромагнитного момента двигателя в результате возникающего при этом процесса саморегулирования электродвигателя.
Под саморегулированием понимают автоматическое изменение электромагнитного момента двигателя вследствие изменения момента механизма.
Такая взаимосвязь механической нагрузки на валу и электромагнитного момента двигателя объясняется действием закона сохранения энергии – чем больше нагрузка меха-низма, тем больше нагрузка электродвигателя.
7. Устойчивость работы электропривода
Электропривод представляет собой электромеханическую систему, которая должна работать устойчиво.
Электропривод работает устойчиво в установившемся режиме.
Напомним, что установившимся режимом электропривода называется такой, при котором скорость привода не изменяется.
Поясним
это на примере ( рис. 8.10, а ).
Рис. 8.10. Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов
На рис. 8.10, а изображены механические характеристики: электродвигателя 1; лебедки ( крана ) 2; центробежного насоса 3.
Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма как раз и соответствует установившемуся режиму работы привода, потому что именно в этой точке угловая скорость электродвигателя равна угловой скорости механизма, и, аналогич-но, вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механиз
ма.
Пусть один и тот же электродвигатель, имея механическую характеристику 1, по-очередно используется в электроприводе крана ( характеристика 2 ), а затем - насоса ( ха-рактеристика 3 ).
Тогда
двигатель будет работать устойчиво
либо со скоростью ω
(
кран ), либо со скоростью ω
(
насос ).
Для проверки устойчивости систему надо перевести из статического режима рабо-ты в динамический, создав внешнее возмущающее воздействие.
Таким воздействием может служить: для лебедки скачкообразное увеличение веса груза, для насоса – скачкообразное изменение степени открытия клапана.
Напомним, что систему называют устойчивой, если она, будучи выведена из состо-яния равновесия и предоставлена самой себе, с течением времени вернется к старому установившемуся состоянию или перейдет в новое такое состояние.
На устойчивость электроприводов влияет множество факторов, к основным из ко-торых относятся:
эксплуатационные характеристики электродвигателей;
изменение параметров питающей сети и самого двигателя.
Рассмотрим поочередно действие каждого из перечисленных факторов на устойчи-вость работы электропривода