Механические характеристики производственных механизмов и электродвигателей

1. Механические характеристики производственных механизмов и электродвигателей

1.
2.
3.
1
Основные понятия.
Механические характеристики производственных
механизмов и их классификация.
Механические характеристики двигателей
постоянного тока НВ.

2. Основные понятия.

Моменты М (двигателя) и Мм (рабочей машины)
могут зависеть от времени, от положения, от скорости.
Зависимости М=f(ω) и Мм=f(ω) называют
механическими характеристиками соответственно
двигателя и нагрузки (механизма).
2

3. Основные понятия.

Поскольку как моменты, так и скорость могут иметь
различные знаки, механические характеристики могут
располагаться в четырех квадрантах плоскости ω – М.
3

4. Основные понятия.

2
+ω
С
D
В
3
II
1
5
Мм
Мтд Мтпр E
А
I
F
4
-Мсм
+
6
III
IV
1 - механическая характеристика ДПТ в двигательном режиме; 2 – механическая
характеристика при рекуперативном торможении; 3 – механическая характеристика при
динамическом торможении; 4 – противовключение сменой полярности;
5 – противовключение введением Rпр; 6 – механическая характеристика рабочей машины.
4
5
6
7
9
Примеры механических характеристик

5. Основные понятия.

Моменты, направленные по движению (движущие),
имеют знак, совпадающий со знаком скорости;
моменты, направленные против движения (тормозящие),
имеют знак, противоположный знаку скорости.
5

6. Основные понятия.

Моменты принято делить на активные и реактивные
(пассивным).
Активные моменты могут быть как движущими,
так и тормозящими, их направление не зависит
от направления движения (момент, созданный
электрической машиной, момент, созданный грузом).
Соответствующие механические характеристики
могут располагаться в любом из четырех квадрантов.
6

7. Основные понятия.

Реактивные моменты - реакция на движение,
они всегда направлены против движения, т.е. всегда
тормозящие (момент от сил трения, момент Мм).
При изменении направления движения изменяется и
направление (знак) реактивного момента.
Их механические характеристики всегда располагаются
во втором и четвертом квадрантах.
7

8. Основные понятия.

Механические
характеристики принято
оценивать их жесткостью
dM
d
или крутизной
1/ .
1 – характеристика абсолютно жесткая β=∞;
2 – характеристика абсолютно мягкая β=0;
8
3 – с отрицательной жесткостью; 4 – с положительной жесткостью.

9. Основные понятия.

Механические характеристики двигателя и нагрузки,
рассматриваемые совместно, позволяют определить
координаты - скорость и моменты - в
установившемся (статическом) режиме уст и Муст.
9

10. Механические характеристики производственных механизмов и их классификация

В общем случае механические характеристики
производственных механизмов можно описать
формулой Бланка
Мм= Мм0+(Ммн- Мм0)·(ωм/ ωмн)х
10

11. Механические характеристики производственных механизмов и их классификация

Характеристики производственных механизмов
подразделяют на четыре основные группы
Х=0
Х=1
Х=2
Х=-1
Такую
характеристику
имеют
все грузоподъемные
механизмы
Такой
характеристикой
обладают
генератор постоянного
Такая
характеристика
свойственна
главному
приводу
краны,
лифты)
и механизмы,
у которых
основной и
К(лебедки,
таким
тока
механизмам
независимого
относятся
возбуждения
центробежные
при
постоянном
вентиляторы
металлорежущих
станков
(токарных,
фрезерных,
момент
нагрузки
– это
момент
от сил трения-движения
сопротивлении
насосы,
молотильные
нагрузки,
зерноочистительные
барабаны,
сепараторы
машины,
сверлильных).
(конвейеры
ленточные, цепные,
скребковые
корнеклубнемойки
на холостом
ходу и т.д.)
11

12. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

U=IR+E,
E = СмФ ,
U R
См Ф
Электромеханическая характеристика
12
Схема включения двигателя постоянного тока независимого
возбуждения

13. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Cм Ф ,
M
I
Cм Ф
U
МR
ω
С мФ С 2Ф 2
м
13
Уравнение механической характеристики двигателя
постоянного тока

14. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Естественной характеристикой называется такая
характеристика двигателя, которая получается при
Отсутствии внешних сопротивлений в якорной цепи
и номинальных значениях напряжения и магнитного
потока двигателя
14

15. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Координаты номинальной точки
n н
Рн
н
;
Мн
;
30
н
Координаты точки холостого хода
Uн
0;
0 н
U н н Ra
15

16. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Uн
При М 0 ; 0
С м Ф U н / 0 ;
См Ф
Е U н I н Rа ; Е C м Ф н
U н I н Rа U н I н Rа
Uн
0
См Ф
Uн
U н н
0
U н I н Rа
16

17. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

ω, 1/с
ω0
ωн
ωн иск
М, Н·м
н иск
17
U н н ( Rа Rдоб )
U н н Rа
Мн
Uн
Rа 0 ,5( 1 н )
Iн

18. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

ω
1
2
3
4
М
18
1 – естественная механическая характеристика; 2 – характеристика при
изменении потока возбуждения; 3 – характеристика при введении
добавочного сопротивления в цепь якоря; 4 - характеристика при
изменении подводимого напряжения
Электропривод. Часть 1

19. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

ω
ω0//
ω0/
ω0
Ф>Ф/ >Ф//
М
Механические характеристики двигателя независимого возбуждения при
регулировании скорости током возбуждения
19

20. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Пределы регулирования составляю от 2:1 до 5:1,
они и ограничиваются следующими факторами:
•ухудшение условий коммутации с возрастанием
скорости;
•при больших скоростях требуется повышать
механическую прочность якоря.
20

21. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

ω
ω0
1
2
3
U=var,
Uн >U1 >U2
М
1 – естественная механическая характеристика; 2 – характеристика при
напряжении U1; 3 – характеристика при напряжении U2
21

22. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

Пределы регулирования составляю от 6:1 до 8:1.
Нижний предел регулирования ограничивается тем, что
при малых скоростях падение напряжения в цепи
якоря при полной нагрузке становится соизмеримым
с напряжением генератора и незначительные изменения
нагрузки приводят к значительным колебаниям
скорости и даже остановке двигателя.
22

23. Механические характеристики двигателей постоянного тока НВ.

ω
ω0
1
2
3
R=var,
R3 >R2 >R1
М
1 – естественная механическая характеристика; 2 – характеристика при
введении в цепь якоря сопротивления R1; 3 - характеристика при
введении в цепь якоря сопротивления R2
23

24. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

Для определения сопротивления ступеней пускового
реостата предварительно задаемся условиями пуска:
М пмакс ( 1,8...2 ,5 )М н ; I пмакс ( 1,8...2 ,5 )I н ;
М пмин ( 0 ,5...1,5 )М н ; I пмин ( 0 ,5...1,5 )I н ;
М п макс
М п мин
24
I п макс
I п мин
.

25. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

-
+
LL1
r1
r2
r3
Ra
R1
R2
R3
Схема электрическая принципиальная
подключения ДПТ с параллельным возбуждением
25

26. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

ω, с-1
120
ω0
Rа
100
ест
1 r1
ωе
ωа80
ωв
2
r2
3
r3
0
0
26
50
Мн
Мп.мин
100
150
Мп.макс
200
250
М,Н м
Механические характеристики ДПТ с параллельным
возбуждением естественная и реостатные

27. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

U Е ест I п макс Rа
- для естественной характеристики;
U E1 п мин R1
- для 1-ой реостатной характеристики;
Е ест Е1 С е Ф е
п макс Rа п мин R1 ;
27
I п макс
I п мин
R1
R1 Rа .
Rа

28. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

Очевидно, что для следующих характеристик будут
справедливы соотношения:
R2 R1 Ra ;
2
R3 R2 Ra ;
3
R4 R3 R a
28
4

29. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

Определим соотношения для определения
сопротивления ступеней резисторов:
r1 R1 Ra Ra Ra Ra ( 1 )
r2 R2 R1 Ra 2 Ra Ra ( 1 )
r3 R3 R2 Ra 2 ( 1 )
29

30. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

Если задан Iп макс, то сопротивление якорной цепи при
полностью введенных всех Z ступенях пускового реостата
будет равно:
R
30
Uн
п макс
Ra
Uн
п макс Ra

31. Расчет пускового реостата для ДПТ. Вывод формулы для определения сопротивления пускового реостата

Но так как
rz R z Rа , то
rz Rа z 1 ( 1 )
При заданных условиях пуска число ступеней реостата
будет равно:
U
g
31
н
п макс Ra
g