Caratteristiche meccaniche degli azionamenti elettrici

La scelta dell'azionamento elettrico è determinata dai requisiti della macchina da lavoro. L'azionamento elettrico deve garantire che la macchina funzionante esegua la tecnologia specificata in tutte le modalità possibili: avviamento, ricezione e scarico del carico, arresto, modifica della velocità, carico costante. La natura di queste modalità è determinata principalmente dalle proprietà meccaniche del motore e macchina funzionante... Uno dei criteri principali per valutare le proprietà meccaniche sia del motore che della macchina funzionante sono le loro caratteristiche meccaniche.

Caratteristiche meccaniche dei motori elettrici

La caratteristica meccanica del motore elettrico è la dipendenza della velocità di rotazione dell'albero dalla coppia sviluppata dal motore ω=φ(Md) o n = e(Md) dove ω — velocità angolare di rotazione dell'albero, rad / sec, n — velocità di rotazione dell'albero, rpm

La caratteristica meccanica del motore è chiamata la dipendenza naturale n = f (M) si ottiene con i parametri nominali della rete di alimentazione, il normale schema di connessione e senza resistenze aggiuntive nel circuito elettrico.

Se ci sono delle resistenze aggiuntive o il motore è alimentato da una rete con tensione o frequenza diversa da quella nominale, le caratteristiche meccaniche del motore saranno chiamate artificiali... Ovviamente il motore ha un numero infinito di caratteristiche artificiali e solo uno naturale.

La maggior parte dei motori elettrici, sotto carico, diminuisce di velocità all'aumentare della coppia. La caratteristica in questo caso si chiama caduta... Il grado di variazione della velocità del motore con una variazione della coppia è stimato dalla cosiddetta rigidità delle caratteristiche meccaniche, che è determinata dal rapporto α = ΔM / Δω o α = ΔM / Δн

Riso. 1. Diversi tipi di caratteristiche meccaniche: a - motori elettrici, b - macchine di produzione.

I valori della variazione del momento e della velocità di caduta nella determinazione della rigidezza sono generalmente presi in unità relative. Ciò consente di confrontare le caratteristiche di diversi tipi di motori.

A seconda del grado di rigidità, tutte le caratteristiche meccaniche dei motori sono suddivise nei seguenti gruppi.

1. Prestazioni pesanti assolute con valore di rigidità α = ∞… I motori sincroni hanno tali caratteristiche meccaniche (curva 1, Fig. 1, a) con una velocità di rotazione strettamente costante.

2. Caratteristiche solide con un calo di velocità relativamente piccolo all'aumentare della coppia e α = 40 — 10.In questo gruppo sono comprese le caratteristiche naturali dei motori in corrente continua ad eccitazione indipendente (curva 2) e le caratteristiche dei motori asincroni in sezione lineare (curva 3).

3. Caratteristiche meccaniche morbide con un grande calo relativo della velocità all'aumentare della coppia e con rigidità fino a α = 10. Tali caratteristiche hanno motori CC con eccitazione in serie (curva 4), motori ad eccitazione indipendente con elevata resistenza di armatura e motori asincroni con resistenze aggiuntive nel circuito del rotore.

Durante il funzionamento dell'azionamento elettrico, per superare la resistenza della macchina funzionante, il motore deve sviluppare un certo momento. Pertanto, quando si sceglie un motore, è prima necessario identificare la corrispondenza delle caratteristiche del motore e della macchina funzionante.

Caratteristiche meccaniche delle macchine operatrici

La caratteristica meccanica della macchina funzionante è la dipendenza del momento di resistenza statica della macchina dalla velocità di rotazione dell'albero motore. Per comodità di costruzione del giunto, questa dipendenza è solitamente espressa allo stesso modo della caratteristica del motore, nella forma ω=φ(Ms -Ms) o n =e(Miss).

Momento di resistenza statica Ms, o momento statico in breve, è il momento di resistenza creato dalla macchina sull'albero motore in modalità statica (stazionaria) quando la velocità non cambia.

Le caratteristiche meccaniche della macchina possono essere ricavate empiricamente o per calcolo se è nota la distribuzione delle forze statiche o dei momenti sugli elementi dello schema cinematico.I momenti statici delle macchine possono dipendere non solo dalla velocità, ma anche da altre grandezze, pertanto, nei calcoli pratici degli azionamenti elettrici, è necessario considerare ogni caso separatamente.

I momenti statici di varie macchine operatrici sono suddivisi in gruppi in base alla natura della loro dipendenza dalla velocità (caratteristiche meccaniche). I più comuni nella pratica sono i seguenti.

1. Il momento statico dipende poco o praticamente non dipende dalla velocità (curva 1, Fig. 2, b). Tali caratteristiche hanno meccanismi di sollevamento, gru, argani, paranchi, nonché nastri trasportatori sotto carico costante.

2. Il momento statico della macchina aumenta in proporzione al quadrato della velocità (curva 2). Questa caratteristica, caratteristica dei ventilatori assiali, è chiamata caratteristica del ventilatore e presentata analiticamente nella forma della formula: Mc = Mo + kn2, dove Mo è il momento statico iniziale, il più delle volte dovuto alle forze di attrito, che di solito non dipendono dalla velocità, k è il coefficiente sperimentale. Oltre ai ventilatori, le pompe centrifughe e vortex, i separatori, le centrifughe, le eliche, i turbocompressori e le ruote folli del tamburo rotante hanno caratteristiche dei ventilatori.

3. Il momento statico diminuisce all'aumentare della velocità (curva 3). In questo gruppo rientrano le caratteristiche di alcuni meccanismi di trasporto e di alcune macchine per il taglio dei metalli.

4. Il momento statico varia con la velocità in modo ambiguo, con una netta transizione dovuta alle peculiarità del processo tecnologico. Le caratteristiche di questo gruppo hanno macchine che lavorano con frequenti grandi sovraccarichi, che a volte portano a un arresto completo.Ad esempio, meccanismo di scavo per un escavatore a benna singola, trasportatore a raschietto, che lavora sotto il blocco della massa trasportata, frantoi e altre macchine.

Oltre a quelli elencati, in pratica esistono altri tipi di caratteristiche meccaniche delle macchine, ad esempio pompe a pistoni e compressori, i cui momenti statici dipendono dal percorso.