1.3 Механічні характеристики виробничих механізмів. Жорсткість.

Механічна характеристика може бути описана рівнянням:

, де: (1.1)

• Мо. - момент холостого ходу.

• Мc.ном. і - момент опору та швидкість у номінальному режимі.

Згідно рівнянню (1.1) характеристики механізмів можуть бути:

1) Незалежні від швидкості, коли х = 0.

2) Лінійно зростаючі, коли х = 1, а Мо = 0.

3) Нелінійно зростаючі, коли х = 2, (вентиляторні).

4) Нелінійно спадаючі, коли х = -1, тут може бути незмінна потужність

Р = const.

Усі ці характеристики зображені на рис.1.2

Рис. 1.2

Як відомо, механічна характеристика двигуна повинна спадати.

Розглянемо останню - четверту – характеристику на рис. 1.2 до якої проведемо під кутом до осі ординат дотичну у будь – якій довільно взятій точці а. Позначимо дві точки із координатами ( , М1) і ( ,М2).

Величина <0 зветься жорсткістю характеристики. Взагалі , але якщо характеристики лінійні . Розглянемо жорсткість характеристики двигуна та механізму . Очевидно, що: .

Як відомо, система є стійкою, якщо і перепад швидкостей мають різні знаки, тобто .

На рис.1.3 наведена ілюстрація нестійкого (а) та стійкого (б) положення кульки:

Рис. 1.3

Якщо на рис. 1.4 наведені механічні характеристики двигуна - ω(М)- і механізму - ω(Мс), то у точці А: М =Мс і Мдин=0. Хай кутова швидкість зросте від ωА до ω1, тоді Мс>M, динамічний момент , тобто і швидкість системи почне зменшуватись поки у точці А не установиться рівновага.

Рис. 1.4

Хай кутова швидкість зменшиться від ωА до ω2, тоді Мс<M динамічний момент буде більший за 0 і швидкість почне зростати до ωА.

Оскільки біля точки рівноваги А характеристики на рис.1.4 можливо прийняти лінійними, то і .

Але , або і

(1.2)

Рівняння (1.2) ілюструє умови стійкості роботи системи електроприводу. Розрізняють такі види характеристик на рис.1.5:

1 – абсолютно жорстка; 2 – жорстка; 3 – м’яка; 4 – абсолютно м’яка;

Рис. 1.5

Якщо умови за (1.2) виконуються, то за будь-яким відхиленням від умов М = МС, електродвигун автоматично встановить рівновагу. У інших двигунів у цьому випадку слід вплинути на джерело енергії. У електродвигуна цей регулятор є ЕРС . Наприклад ми маємо конвеєр, у якого при холостому ході швидкість ω1 та момент М1 (див., рис. 1.6). Якщо на конвеєр подати вантаж, отримаємо момент М2 > М1 та швидкість ω2<ω1. Але, як відомо , тому, якщо швидкість зменшилась, то зменшиться і , а струм Iя - зросте. У той же час зросте момент двигуна .

Рис 1.6

Викладене характеризує статичну стійкість електроприводу.

Розділ 2. Механічні характеристики і енергетичні режими роботи двигунів постійного струму (дпс).

2.1 Дпс незалежного збудження (нз).

2.1.1 Загальні відомості.

Впровадимо символи на рис. 2.1, які будемо використовувати далі на схемах ДПС НЗ:

• Rя = rя + rдп. +rко. – опір якірного кола включає: опір обмотки якоря, додаткових полюсів і компенсаційної обмотки;

• Rя. = Rя + Rр, де Rр – опір резистора у колі якоря.

• rз - опір обмотки збудження.

• rр - опір резистору у колі обмотки збудження.

• Lя і Lз - індуктивності обмоток якоря та збудження.

Рис 2.1

Як відомо, напруга - , ЕРС , електромагнітний момент . Важливо пам’ятати, що взаємний напрям та визначає режим роботи електромеханічного перетворювача: якщо вони направлені назустріч один одному, тоді це двигун, якщо вони мають однаковий напрямок – це генератор .

При розгляді характеристик знехтуємо розмагнічувальною дією реакції якоря, тобто магнітний потік завжди залишається постійним Ф = const. Також вважаємо,що електромагнітний момент М та момент на валу М2 дорівнюють один одному, хоча, як відомо М – М0 = М2, тобто приймаємо момент холостого ходу .