20.3. Механічні характеристики машин технологічного

обладнання

Рушійні сили та сили корисного опору залежно від їх механічних, фізичних і технологічних характеристик можуть бути або сталими, або функціями різних кінематичних параметрів (переміщень, швидкостей, прискорень і часу). Наприклад, у машинному агрегаті з двигуном внутрішнього згорання і поршневим насосом рушійні сили й сили виробничих опорів залежать від положення ведучих ланок. Для машинного агрегату, який складається з поршневого двигуна і генератора електричного струму, рушійна сила є функцією положення ведучої ланки, а сила корисного опору – функцією кутової швидкості вала генератора.

Рушійні сили й сили опору, як правило, визначають експе­риментальним шляхом, застосовуючи відповідні прилади. Здо­буті дані відображають у вигляді аналітичних залежностей або діаграм сил, робіт чи потужностей. Ці функціональні залежності мають назву механічних характеристик.

Розглянемо механічні характеристики деяких ма­шин – двигунів і робочих машин. На рис. 20.4 показано механічну характеристику асинхрон­ного електричного двигуна трифазного струму. Така характери­стика складається з двох частин: висхідної, нестійкої, розташованої ліворуч M_max (a–b); низхідної, стійкої, розташованої праворучM_max (b–c).При деякому значенні кутової швидкості, яка відповідає номінальному моментуM_номдвигуна і номінальній швидкості_ном, двигун розвиває максимальну потужністьN.

Рис. 20.4. Механічна характеристика асинхронного

Електричного двигуна

На рис. 20.4 залежність N =N () наведена штриховою лінією. Такий графік будується на основі залежностіM() за допомогою відомого співвідношення

N=M. (20.9)

Залежності N() також вважають механічними характеристиками машин.

Кутову швидкість _с, при якійM= 0, називаютьсинхронною; з цією швидкістю ротор двигуна обертається під час холостого ходу. ТочкаbдіаграмиM_р() визначає положення максимального перекидного моментуM_maxта мінімальної допустимої кутової швидкості_minробочої частини характеристики, а точкаавизначає початковий пусковий моментМ₀при= 0. Умови роботи асинхронних електродвигунів при низьких швидкостях обертання значно погіршуються.

На рис. 20.5 показано механічні характеристики електродвигунів постійного струму з паралельним (рис. 20.5, а) і послідовним (рис. 20.5,б) збудженням.

У першому випадку M_р() змінюється лінійно, у другому – за більш складним законом. КривіN() мають параболічний характер.

а

б

Рис. 20.5. Механічні характеристики електро­двигунів постійного струму: а – з паралельним збудженням; б – з послідовним

Імпульсне регулювання струму збудження та відповідно магнітного потоку двигунів постійного току незалежного збудження реалізується в схемі, наведеній на рис. 20.6. У цій схемі в ланцюг обмотки збудження ввімкнені додатковий резистор R і ключК. Відносна тривалість імпульсу γ_τ, що відповідає відкритому стану ключа, може регулюватися в межах від 0 до 1.

Рис. 20.6. Схема двопозиційного керування опором у ланцюгу збудження

Характерною рисою імпульсних регульованих електроприводів є простота та надійність їхніх схем, обумовлена малим числом елементів.

Показники якості регулювання швидкості при використанні імпульсної модуляції не поступаються показникам при використанні безперервних сигналів. Застосування імпульсної форми носія інформативних параметрів дозволяє істотно збільшити потужність в імпульсі при невеликій середній потужності й тим самим значно підвищити завадостійкість.