Características mecânicas de motores elétricos e mecanismos de produção

Ao projetar um acionamento elétrico, o motor elétrico deve ser selecionado de forma que suas características mecânicas correspondam às características mecânicas do mecanismo de produção. As características mecânicas fornecem a relação das variáveis ​​no estado estacionário.

Uma característica mecânica do mecanismo é chamada de relação entre a velocidade angular e o momento de resistência do mecanismo, reduzido ao eixo do motor) ω = f (Mc).

Arroz. 1. Características mecânicas dos mecanismos

Entre toda a variedade, existem vários tipos característicos de características mecânicas dos mecanismos:

1. Característica com momento de resistência independente da velocidade (reta 1 da Fig. 1). A característica mecânica independente da velocidade é desenhada como uma linha reta paralela ao eixo de rotação, neste caso vertical. Tal característica é possuída, por exemplo, por guindastes, guinchos, bombas de pistão com altura de entrega constante, etc.

2.Uma característica com um momento de resistência linearmente dependente da velocidade (linha 2 na Fig. 1). Essa dependência é inerente, por exemplo, ao acionamento de um gerador CC de excitação independente operando a uma carga constante.

3. Característica com aumento não linear do torque (curva 3 da Fig. 1). Exemplos típicos são a operação de ventiladores, bombas centrífugas, hélices. Para esses mecanismos, o momento Mc depende do quadrado da velocidade angular ω... Este é o chamado característica mecânica parabólica (ventilador).

4. Característica com momento de resistência não linearmente decrescente (curva 4 da Fig. 1). Aqui, o momento de arrasto é inversamente proporcional à velocidade de rotação. Nesse caso, a potência permanece constante em toda a faixa de velocidade de operação do mecanismo. Por exemplo, nos mecanismos do movimento principal de algumas máquinas de corte de metal (torneamento, fresamento, furação), o momento Mc muda inversamente proporcional a ω e a potência consumida pelo mecanismo permanece constante.

As características mecânicas do motor elétrico são chamadas de dependência de sua velocidade angular no torque ωd = f (M). Aqui deve-se ter em mente que o momento M no eixo do motor, independentemente do sentido de rotação, tem um sinal positivo - o momento do movimento. Ao mesmo tempo, o momento de resistência Mc tem sinal negativo.

Como exemplos, as Figs. 2 mostra as características mecânicas: 1 — motor síncrono; 2 — Motor DC com excitação independente; 3 — Motor DC com excitação em série.

Arroz. 2. Características mecânicas dos motores elétricos

Para avaliar as propriedades das características mecânicas de um acionamento elétrico, o conceito de rigidez característica é utilizado.A rigidez da característica mecânica é determinada pela expressão

β = dM / dω

onde dM — mudança no torque do motor; dωd — a mudança correspondente na velocidade angular.

Para características lineares o valor β permanece constante, para não lineares depende do ponto de operação.

Usando este conceito, as características mostradas na Fig. 2, pode ser avaliado qualitativamente da seguinte forma: 1 — absolutamente rígido (β = ∞); 2 — sólido; 3 — macio.

Uma característica absolutamente difícil - a velocidade de rotação do motor permanece inalterada quando a carga do motor muda de zero para nominal. Os motores síncronos têm essa característica.

Característica rígida - a velocidade de rotação muda pouco quando a carga muda de zero para nominal. Esta característica é possuída por um motor CC de excitação paralela, bem como por um motor de indução na região da parte linear da característica.

Uma característica rígida é considerada aquela em que a mudança de velocidade não excede aproximadamente 10% da velocidade nominal quando a carga é alterada de zero para nominal.

Característica suave — a velocidade do motor muda significativamente com mudanças relativamente pequenas na carga. Essa característica é possuída por um motor de corrente contínua com excitação em série, mista ou paralela, mas com resistência adicional no circuito da armadura, bem como assíncrono com resistência no circuito do rotor.

Para a maioria dos mecanismos de produção, são utilizados motores assíncronos de gaiola de esquilo, que possuem características mecânicas rígidas.

Todas as características mecânicas dos motores elétricos são divididas em naturais e artificiais.

As características mecânicas naturais referem-se às condições de operação do motor com os valores nominais dos parâmetros.

Por exemplo, para um motor com excitação paralela, a característica natural pode ser plotada para o caso em que a tensão de armadura e a corrente de excitação têm valores nominais e não há resistência adicional no circuito de armadura.

A característica natural de um motor de indução corresponde à tensão nominal e frequência nominal da corrente alternada fornecida ao estator do motor, desde que não haja resistência adicional no circuito do rotor.

Assim, para cada motor, apenas uma característica natural pode ser construída e um número ilimitado de artificiais. Por exemplo, cada novo valor de resistência de armadura de um motor DC ou no circuito do rotor de um motor de indução tem suas próprias características mecânicas.