Đặc tính cơ của động cơ điện và cơ chế sản xuất

Khi thiết kế truyền động điện phải chọn động cơ điện sao cho đặc tính cơ của nó phù hợp với đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất. Các đặc tính cơ học đưa ra mối quan hệ của các biến ở trạng thái ổn định.

Một đặc tính cơ của cơ cấu được gọi là quan hệ giữa vận tốc góc và momen cản của cơ cấu, quy về trục động cơ) ω = f (Mc).

Cơm. 1. Đặc tính cơ của cơ cấu

Trong số tất cả các loại, có một số loại đặc tính cơ học đặc trưng của các cơ chế:

1. Đặc tính có momen cản không phụ thuộc vào tốc độ (đường thẳng 1 trên Hình 1). Đặc tính cơ học không phụ thuộc vào vận tốc được vẽ như một đường thẳng song song với trục quay, trong trường hợp này là thẳng đứng. Ví dụ, một đặc tính như vậy được sở hữu bởi cần cẩu, tời, máy bơm pít-tông có chiều cao phân phối không đổi, v.v.

2.Một đặc tính có mômen cản phụ thuộc tuyến tính vào tốc độ (hàng 2 trong Hình 1). Sự phụ thuộc này là cố hữu, ví dụ, trong truyền động của máy phát điện một chiều kích thích độc lập hoạt động ở tải không đổi.

3. Đặc tính với mô-men xoắn tăng phi tuyến tính (đường cong 3 trong Hình 1). Ví dụ điển hình là hoạt động của quạt, máy bơm ly tâm, cánh quạt. Đối với các cơ cấu này, mô men Mc phụ thuộc vào bình phương vận tốc góc ω... Đây được gọi là parabol (quạt) đặc tính cơ học.

4. Đặc trưng với mômen cản giảm phi tuyến tính (đường cong 4 trong Hình 1). Ở đây, momen kéo tỷ lệ nghịch với tốc độ quay. Trong trường hợp này, công suất không đổi trong toàn bộ dải tốc độ hoạt động của cơ chế. Ví dụ, trong các cơ cấu của chuyển động chính của một số máy cắt kim loại (tiện, phay, khoan), mômen Mc thay đổi tỷ lệ nghịch với ω và công suất tiêu thụ của cơ cấu không đổi.

Đặc tính cơ của động cơ điện gọi là sự phụ thuộc của tốc độ góc vào mômen quay ωd = f(M). Ở đây, cần lưu ý rằng mômen M trên trục động cơ, bất kể hướng quay, đều có dấu dương - mômen chuyển động. Đồng thời momen cản Mc có dấu âm.

Như các ví dụ, Hình. 2 thể hiện các đặc tính cơ học: 1 — động cơ đồng bộ; 2 — Động cơ một chiều kích từ độc lập; 3 — Động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

Cơm. 2. Đặc tính cơ của động cơ điện

Để đánh giá tính chất của các đặc tính cơ của truyền động điện, người ta sử dụng khái niệm độ cứng đặc trưng.Độ cứng của đặc tính cơ được xác định theo biểu thức

β = dM / dω

trong đó dM - thay đổi mô-men xoắn của động cơ; dωd — sự thay đổi tương ứng của vận tốc góc.

Đối với các đặc tính tuyến tính, giá trị β không đổi, đối với phi tuyến tính, giá trị này phụ thuộc vào điểm vận hành.

Sử dụng khái niệm này, các tính năng được hiển thị trong Hình. 2, có thể được đánh giá một cách định tính như sau: 1 — cứng tuyệt đối (β = ∞); 2 — rắn; 3 — mềm mại.

Một đặc điểm hoàn toàn khó — tốc độ quay của động cơ không thay đổi khi tải của động cơ thay đổi từ 0 sang định mức. Động cơ đồng bộ có đặc tính này.

Đặc tính cứng — tốc độ quay ít thay đổi khi tải thay đổi từ 0 sang danh định. Đặc tính này được sở hữu bởi động cơ DC kích thích song song cũng như động cơ cảm ứng trong vùng tuyến tính của đặc tính.

Đặc tính cứng được coi là đặc tính trong đó sự thay đổi tốc độ không vượt quá khoảng 10% tốc độ định mức khi tải thay đổi từ 0 sang định mức.

Đặc tính mềm — tốc độ động cơ thay đổi đáng kể với những thay đổi tương đối nhỏ về tải. Đặc tính này được sở hữu bởi một động cơ dòng điện một chiều có kích thích nối tiếp, hỗn hợp hoặc song song, nhưng có thêm điện trở trong mạch phần ứng, cũng như không đồng bộ với điện trở trong mạch rôto.

Đối với hầu hết các cơ chế sản xuất, động cơ lồng sóc không đồng bộ được sử dụng, có đặc tính cơ học cứng nhắc.

Tất cả các đặc tính cơ học của động cơ điện được chia thành tự nhiên và nhân tạo.

Đặc tính cơ học tự nhiên đề cập đến các điều kiện hoạt động của động cơ với các giá trị danh nghĩa của các tham số.

Ví dụ, đối với động cơ kích từ song song, đặc tính tự nhiên có thể được vẽ cho trường hợp điện áp phần ứng và dòng điện kích từ có giá trị danh định và không có điện trở phụ trong mạch phần ứng.

Đặc tính tự nhiên của động cơ cảm ứng tương ứng với điện áp định mức và tần số định mức của dòng điện xoay chiều cung cấp cho stato động cơ, với điều kiện là không có điện trở bổ sung trong mạch rôto.

Do đó, đối với mỗi động cơ, chỉ có thể chế tạo một đặc tính tự nhiên và vô số đặc tính nhân tạo. Ví dụ, mỗi giá trị mới của điện trở phần ứng của động cơ một chiều hoặc trong mạch rôto của động cơ cảm ứng đều có các đặc tính cơ học riêng.