Виды нагрузок электропривода и их классификация

К валу электродвигателя приложен электромагнитный момент М самого двигателя и момент сопротивления механизма М_с, приведенный к валу двигателя, так называемый статический момент. Любой из этих моментов может быть как движущим, так и тормозным.

В теории электропривода статические моменты классифицируют по следующим признакам:

1. По принципу действия статические моменты разделяют на активные и реактивные. Активными называются моменты, которые вызваны посторонними источниками энергии (силой тяжести, силой ветра, силой упругости и т.п.). Направление их действия не зависит от направления движения электропривода, поэтому при одном направлении будут движущими, а при другом – тормозящим (Рис.1.3).

Реактивные моменты всегда препятствуют движению, т.е. они являются тормозными. Все реактивные моменты зависят от скорости и эту зависимость можно представить в общем виде

υ signw]

где υ= - относительная скорость,

w, w_ном – текущее и номинальное значение угловой скорости электродвигателя,

М₀ – момент холостого хода,

М_с.ном – номинальный статический момент,

n – показатель степени, который практически принимает значения: n= -1÷2, включая и дробные значения,

signw – знак угловой скорости, т.е. направления вращения.

При n=0 получаем статический момент типа “сухого трения” (грузоподъемные механизмы) (Рис.1.4а), при n=1 – вязкого трения первого рода (статический момент пропорционален скорости) (Рис.1.4б), n>1 – вязкого трения второго рода (Рис.1.4в).

Следует заметить, что коэффициент трения покоя значительно больший коэффициента трения при движении, поэтому реально статический момент типа “сухого трения” в области низких скоростей будет существенно большим (см. штриховые линии на Рис.1.4а).

n=-1 – постоянная мощность (транспортные механизмы: трамвай, электропоезд, Белаз, металлорежущие станки)

При n=2 статический момент называют вентиляторным в связи с тем, что при незначительном противодавлении момент, необходимый для вращения вентилятора, пропорционален квадрату скорости. Такой же характер момента будет иметь и центробежные насосы, если противодавление меньше 10 м водяного столба. Однако при противодавлении, больше10 м, статический момент центробежных насосов приближается к линейной зависимости от скорости.

Статические моменты могут также зависеть от пути, т.е. угла поворота ротора электродвигателя

М_с= .

Эта зависимость обычно является сложной и чаще всего выражается в виде графика. В качестве примера можно указать механизмы подъема, напора, тяги и поворота экскаватора, шахтный подъемник с неуравновешенным канатом, кривошипно-шатунный и кулисный механизмы.

Различают также статические моменты, зависящие от скорости движения и пути, т.е.

М_с= .

Примерами механизмов с таким статическим моментом могут быть электровоз, рулевое устройство корабля.

Для механизмов, где сила сопротивления носит случайный характер (например, пила для резки дерева, камнерезная машина, механизм вращательного бурения), статический момент считают зависящим от времени:

М_с= .

По характеру влияния на механические колебания статические моменты и силы делятся на консервативные и диссипативные. Консервативными называются силы и моменты, при воздействии которых на систему не происходит поглощения энергии колебаний. Такой, например, является сила тяжести, работа которой за период колебаний скорости всегда равна нулю.

Диссипативными называются силы и моменты, при воздействии которых на систему происходит поглощение энергии колебаний. Вязкое трении служит примером диссипативной силы (момента), поскольку при любом отклонении скорости поглощается энергия колебаний.