2. Задание и методические указания по их выполнению.

2.1.Общие теоретические положения

• Механической характеристикой называют зависимость между двумя механическими величинами: моментом и угловой скоростью w= f(M), или моментом и частотой вращения n=f (M)

Механические характеристики двигателей.

• У синхронного электродвигателя при изменении момента скорости не изменяется (рис.1.а)

• У асинхронного электродвигателя и у двигателя постоянного тока независимого и параллельного возбуждения в рабочей части характеристики скорость незначительно уменьшается с ростом момента (рис.1.б,в)

• У двигателя постоянного тока смешанного возбуждения при встречном включении полюсных обмоток в рабочей части механической характеристики с ростом момента угловая скорость сначала растет, а затем уменьшается (рис.1.г)

• У двигателя постоянного тока последовательного возбуждения с ростом нагрузки на двигатель скорость резко падает(рис.1.д)

• У двигателя постоянного тока смешанного возбуждения при согласном включении полюсных обмоток с увеличением нагрузки скорость резко уменьшается (рис.1.е). Эта характеристика отличается от характеристики, показанной на кривой д, тем, что угловая скорость холостого хода w_o ≠∞ т.е. электродвигатель не идет в разнос при малых нагрузках.

*В механических характеристиках а-е независимой переменной является вращающий электромагнитный момент, а угловая скорость- функцией. В свою очередь, вращающий момент двигателя определяется статистическим моментом сопротивления, так как он стремится к равенству с моментом сопротивления М=М_ст, что соответствует равномерному вращению.

W е а б в г

д

М

Рисунок 1- характеристики электродвигателей.

Механические характеристики производственных механизмов.

Они имеют различную форму так как принцип действия механизмов различен.

• Механическая характеристика подъемного устройства (лебедки) изображается вертикальной прямой линией 7, так как при постоянном весе груза момент М_ст всегда постоянен и не зависит от скорости вращения.

• Вентиляторы, центробежные насосы, гребные винты создают статический момент сопротивления в результате трения о воздух или жидкость. При этом сила трения пропорциональна квадрату скорости вращения; следовательно, механическая характеристика имеет форму параболы (кривая 8).

Генератор постоянного тока также является механизмом. Его якорь вращается от электродвигателя. Генератор потребляет механическую энергию и в нем возникает статистический момент сопротивления. Природа этого момента- электромагнитная:

М=КI_аФ=М_ст

Где К=рN(2πα)- конструктивный безразмерный коэффициент;

I_а – сила тока якоря, А.

Пусть генератор имеет независимое или параллельное возбуждение. Тогда Ф= const , а момент будет зависеть только от тока якоря. При постоянном значении сопротивления нагрузки с увеличением угловой скорости возрастает ЭДС:

Е= КФω или Е=С_еФn

Следовательно возрастает сила тока в якоре , А:

I_а= Е/( R_a+R_н)

Где R_a, R_н- сопротивление цепи якоря генератора и нагрузки, Ом.

Тогда увеличится и момент, созданный якорем. Можно изобразить логическую цепочку, связывающую эти величины и показанную на рис.2

ω,n E I_а Mст

рисунок 2- логическая цепочка для генератора.

Из формул следует, что М_ст прямо пропорционален скорости; характеристика изображается прямой линией 9, проходящей через начало координат (см.рис.3)

Металлорежущие станки при постоянной мощности имеют гиперболическую зависимость скорости от момента. Мощность (Вт) для любого устройства с вращательным движением.

Р=ωМ,

Откуда следует, что с ростом статического момента сопротивления скорости уменьшается (кривая 10, рис.3). такую же зависимость имеют дорожно-транспортные средства: с ростом скорости коэффициент трения колеса о дорогу уменьшается, т.е. уменьшается сила трения и статический момент сопротивления.

ω 10 7 8 9

М_ст

Рисунок 3- характеристики механизмов