מאפיינים מכניים של מנועים חשמליים ומנגנוני ייצור

בעת תכנון כונן חשמלי, יש לבחור את המנוע החשמלי כך שהמאפיינים המכניים שלו יתאימו למאפיינים המכניים של מנגנון הייצור. המאפיינים המכניים נותנים את הקשר בין המשתנים במצב יציב.

מאפיין מכני של המנגנון נקרא הקשר בין מהירות הזווית לרגע ההתנגדות של המנגנון, מופחת לציר המנוע) ω = f (Mc).

אורז. 1. מאפיינים מכניים של מנגנונים

בין כל המגוון, ישנם מספר סוגים אופייניים של מאפיינים מכניים של המנגנונים:

1. מאפיין עם רגע התנגדות בלתי תלוי במהירות (קו ישר 1 באיור 1). המאפיין המכני הבלתי תלוי במהירות מצוייר כקו ישר מקביל לציר הסיבוב, במקרה זה אנכי. מאפיין כזה קיים, למשל, על ידי מנופים, כננות, משאבות בוכנה בגובה אספקה ​​קבוע וכו'.

2.מאפיין עם מומנט התנגדות תלוי ליניארי במהירות (שורה 2 באיור 1). תלות זו טבועה, למשל, בהנעה של גנרטור DC נרגש באופן עצמאי הפועל בעומס קבוע.

3. מאפיין עם עלייה לא ליניארית במומנט (עקומה 3 באיור 1). דוגמאות אופייניות הן פעולת מאווררים, משאבות צנטריפוגליות, מדחפים. עבור מנגנונים אלו, הרגע Mc תלוי בריבוע של המהירות הזוויתית ω... זהו מה שנקרא מאפיין מכני פרבולי (מאוורר).

4. מאפיין עם מומנט התנגדות לא ליניארי יורד (עקומה 4 באיור 1). כאן, מומנט הגרירה הוא ביחס הפוך למהירות הסיבוב. במקרה זה, הכוח נשאר קבוע לאורך כל טווח מהירות הפעולה של המנגנון. לדוגמה, במנגנוני התנועה העיקרית של כמה מכונות חיתוך מתכת (סיבוב, כרסום, קידוח), הרגע של Mc משתנה ביחס הפוך ל-ω, והכוח הנצרך על ידי המנגנון נשאר קבוע.

מאפיינים מכניים של המנוע החשמלי נקראים התלות של מהירות הזווית שלו במומנט ωd = f (M). כאן יש לזכור שלרגע M על פיר המנוע, ללא קשר לכיוון הסיבוב, יש סימן חיובי - רגע התנועה. יחד עם זאת, לרגע ההתנגדות Mc יש סימן שלילי.

כדוגמאות, איורים. 2 מציג את המאפיינים המכניים: 1 - מנוע סינכרוני; 2 - מנוע DC עם עירור עצמאי; 3 - מנוע DC עם עירור סדרתי.

אורז. 2. מאפיינים מכניים של מנועים חשמליים

כדי להעריך את המאפיינים של המאפיינים המכניים של כונן חשמלי, נעשה שימוש במושג קשיחות אופיינית.קשיחות המאפיין המכאני נקבעת על ידי הביטוי

β = dM / dω

כאשר dM - שינוי במומנט המנוע; dωd - השינוי המתאים במהירות הזוויתית.

עבור מאפיינים ליניאריים הערך β נשאר קבוע, עבור לא ליניארי זה תלוי בנקודת הפעולה.

באמצעות מושג זה, התכונות המוצגות באיור. 2, ניתן להעריך באופן איכותי באופן הבא: 1 - נוקשה לחלוטין (β = ∞); 2 - מוצק; 3 - רך.

מאפיין קשה לחלוטין - מהירות סיבוב המנוע נשארת ללא שינוי כאשר עומס המנוע משתנה מאפס לנומינלי. למנועים סינכרוניים יש מאפיין זה.

מאפיין קשיח - מהירות הסיבוב משתנה מעט כאשר העומס משתנה מאפס לנומינלי. למאפיין זה יש מנוע DC מעורר במקביל וכן מנוע אינדוקציה באזור החלק הליניארי של המאפיין.

מאפיין קשיח נחשב למאפיין שבו שינוי המהירות אינו עולה על כ-10% מהמהירות הנקובת כאשר העומס משתנה מאפס לדרוג.

מאפיין רך - מהירות המנוע משתנה באופן משמעותי עם שינויים קטנים יחסית בעומס. מאפיין זה הוא בעל מנוע זרם ישר עם עירור סדרתי, מעורב או מקביל, אך עם התנגדות נוספת במעגל האבזור, כמו גם אסינכרוני עם התנגדות במעגל הרוטור.

עבור רוב מנגנוני הייצור, נעשה שימוש במנועי כלוב סנאי אסינכרוני, בעלי מאפיינים מכניים קשיחים.

כל המאפיינים המכניים של מנועים חשמליים מחולקים לטבעיים ומלאכותיים.

מאפיינים מכניים טבעיים מתייחסים לתנאי הפעולה של המנוע עם הערכים הנומינליים של הפרמטרים.

לדוגמה, עבור מנוע מעורר במקביל, ניתן לשרטט את המאפיין הטבעי למקרה שבו למתח האבזור וזרם העירור יש ערכים נומינליים ואין התנגדות נוספת במעגל האבזור.

המאפיין הטבעי של מנוע אינדוקציה מתאים למתח הנקוב ולתדירות המדורג של זרם החילופין המסופק לסטאטור המנוע, בתנאי שאין התנגדות נוספת במעגל הרוטור.

לפיכך, עבור כל מנוע, ניתן לבנות רק מאפיין טבעי אחד ומספר בלתי מוגבל של מלאכותיים. לדוגמה, לכל ערך חדש של התנגדות אבזור של מנוע DC או במעגל הרוטור של מנוע אינדוקציה יש מאפיינים מכניים משלו.