Электропривод считается устой­чивым, если при его выводе из уста­новившегося режима некоторым воз­действием он возвращается в этот режим' после снятия воздействия.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Моменты, создаваемые двигателем производственным механизмом, могут иметь разные значения при разных частотах вращения. Механической характеристикой двигателя или производственного механизма называют зависимость моментаот частоты вращения или наоборот. Рассмотрим виды механических характеристик двигателей и механизмов.

Важным показателем механических характеристик двигателей является жесткость β, которая характеризует степень изменения момента с изменением частоты вращения: β = ΔM/Δn. В зависимости от значения характеристики двигателя делятся на три группы.

К первой группе относятся ха­рактеристики, у которых частота вращения не изменяется с изменением момента двигателя; их называют абсолютно жесткими. Значение жесткостив этом случае определяется как β = ∞. Графически абсолютно жесткая характеристика представляет пря-. мую, расположенную параллельно оси М (рис. 1, характеристика /).

Ко второй группе относятся жесткиемеханические характеристики, у которых частота вращения незначительно изменяется с изменением момента. Их графики характеризуются небольшим наклоном к оси моментов (характеристика 2). Указанные ха­рактеристики имеют двигатели посто­янного тока независимого возбужде­ния, асинхронные трехфазные (на рабочем участке), а также двигатели постоянного тока смешанного воз­буждения средней и большой мощ­ности.

Третья группа включает характе­ристики, называемые мягкими, у ко­торых изменение частоты вращения при изменении момента оказывается значительным. Их графики имеют больший наклон к оси моментов, чем предыдущие (характеристика 3). Характеристики этой группы присущи двигателям постоянного тока после­довательного возбуждения, асинхрон­ным двухфазным, а также двигателям постоянного тока смешанного воз­буждения небольшой мощности.

Следует помнить, что β второй и третьей групп меняется в зависимости от частоты вращения, причем осо­бенно это проявляется у мягких ха­рактеристик.

Для каждого двигателя можно получить ряд механических характе­ристик, если изменять те или иные параметры. На практике этим часто пользуются для того, чтобы изменять частоту вращения, т. е. осуществлять регулирование.

Принято подразделять все харак­теристики на естественные и искусст­венные.

Естественными называют характе­ристики, если двигатель питается но­минальным напряжением с номи­нальной частотой (в случае двигателей переменного тока) без подклю­чения к его обмоткам добавочных сопротивлений. Если хотя бы одно из перечисленных условий нарушается, полученная характеристика называ­ется искусственной.

Механические характеристики про­изводственных механизмов можно разделить на три основные группы. К первой группе относятся ха­рактеристики, которые отличаются не­изменностью момента статического сопротивления при изменении часто­ты вращения (рис. 2, характеристи­ка 1). Обычно ими обладают меха­низмы с моментом сопротивления, создаваемым за счет момента трения (устройства подачи станков, тран­спортеры и т. д.).

Вторая группа включает характе­ристики, имеющие вид гиперболы или близкий к ней (характеристи­ка 2). Для этой группы характерно возрастание момента при уменьшении частоты вращения, при этом мощ­ность сопротивления остается неиз­менной. Такими характеристиками обладают механизмы главного дви­жения различных станков.

К третьей группе относятся ха­рактеристики механизмов, у которых момент сопротивления изменяется пропорционально квадрату частоты вращения (характеристика 3). Такие характеристики обычно называются вентиляторными. Кроме вентилятора они характерны для центробежных насосов, гребных винтов и т. д. Если имеются механические ха­рактеристики двигателя и производ­ственного механизма, нетрудно найти точки (М, п), характеризующие уста­новившийся режим. Для этого доста­точно сложить графически по моменту две характеристики. Полученную в ре­зультате кривую называют совместной характеристикой электродвигателя и производственного механизма. Там,, где совместная характеристика пересекает ось частоты вращения n, будет точка установившегося режима, в которой сумма моментов двигателя и механизма равна нулю. Следова­тельно, в соответствии с выражением (2) частота вращения не будет изме­няться во времени.

Механические характеристики дви­гателя 1 и механизма подачи токар­ного станка 2 представлены на рис. 3. Кривая 3 совместной характеристики получена следующим образом. Бе­рется произвольная частота вращения п и определяются без учета знака моменты, создаваемые двигателем М и производственным механизмом M_cт1 Затем графически определяется их разность M_сот1. Результат откла­дывается в сторону большего из моментов М1 и М_CT1 при той же час­тоте вращения п1. Затем эта процеду­ра повторяется при другой частоте вращения п2 и т. д. Через полученные точки проводится кривая, которая яв­ляется совместной характеристикой. В примере (рис. 3) совместная характеристика пересекает ось п, ,т. е. момент в точке с частотой вращения п' равен нулю. Следовательно, при этой частоте вращения выполняется условие (2) и осуществляется уста­новившийся режим. Используя харак­теристики / и 2, нетрудно определить момент МI развиваемый электродви­гателем, и М1cт производственного механизма в этом режиме. На прак­тике координаты точки установивше­гося режима определяют иначе.

Условие (2) выполняется, если абсолютное значение М1 равно М_СТ. Следовательно, если в механической характеристике производственного ме­ханизма перед моментом опустить знак минус, точка установившегося режима окажется там, где пересекутся вновь полученная характеристика механическая характеристика двигателя. Графически переход от отрицательных моментов статического со­противления к положительным заключается в зеркальном отображении кри­вой 2 относительно оси п в первый - квадрант. На рис. 5 этой характеристикой является кривая 4 и, следовательно, установившийся режим отображается точкой А с координа­тами М', п'.

Важным понятием для технических устройств является устойчивость. Для -нормальной работы электропривод должен иметь не только установив­шийся режим. Необходимо, чтобы этот режим был устойчивым (или, как часто говорят, привод должен быть устойчивым).

Электропривод считается устой­чивым, если при его выводе из уста­новившегося режима некоторым воз­действием он возвращается в этот режим' после снятия воздействия.

Если совместная характеристика имеет наклон, как кривая 3 на рис. 5, привод устойчив. Предположим, что частота вала двигателя увеличилась на Δn. Тогда привод перейдет в точку В на совместной характеристике. В этой точке моменты двигателя и производственного механизма созда­дут момент М_п1,являющийся отри­цательным и, следовательно, дейст­вующий против направления частоты вращения. Как только воздействие на привод исчезнет, частота вра­щения начнет уменьшаться и привод перейдет в прежний установившийся режим с частотой вращения п¹. Аналогичный результат будет полу­чен, если под внешним воздействием частота вращения двигателя пони­зится от значения п¹.

Если совместная характеристика будет иметь такой же наклон, как кривая, изображенная на рис. 5 пунктиром, привод является неустой­чивым. Действительно, повышение частоты вращения от п' на Δn вызы­вает появление на валу привода положительного момента М_с2 который действует в направлении движения, стремясь еще больше увеличить час­тоту вращения. Таким образом, после снятия воздействия привод не вернет­ся в прежний установившийся режим, а будет продолжать повышать часто­ту вращения. При понижении частоты вращения от n^f движение привода будет продолжать замедляться