الخصائص الميكانيكية الثابتة للمحركيسمى اعتماد السرعة على عزم دوران المحرك. ث=¦(م). تتميز جميع المحركات الكهربائية تقريبًا بخاصية أن سرعتها تعتمد على تناقص عزم دوران المحرك. وينطبق هذا على جميع المحركات الكهربائية التقليدية المستخدمة في الصناعة، أي. التيار المباشرإثارة مستقلة ومتسلسلة ومختلطة، بالإضافة إلى فرش غير متزامن و محركات العاكس التيار المتناوب. ومع ذلك، فإن درجة التغير في السرعة مع التغيير في عزم الدوران تختلف باختلاف المحركات وتتميز بما يسمى الاستعلاءخصائصها الميكانيكية.

صلابة الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائيهي نسبة زيادة عزم الدوران التي يطورها جهاز محرك كهربائي عند تغيير السرعة إلى الفرق المقابل في السرعات الزاوية للمحرك الكهربائي:

عادة، في مناطق العمل، الخصائص الميكانيكية للمحركات لها صلابة سلبية β<0. Линейные механические характеристики обладают постоянной жесткостью. В случае нелинейных характеристик их жесткость не постоянна и определяется в каждой точке как производная момента по угловой скорости

وصلابة الخاصية الميكانيكية بالمعنى الهندسي هي ميل الخاصية الميكانيكية للمحرك.

إذا قارنا الخاصيتين 1 و 2، فإن الخاصية 1 تكون أكثر ليونة، لأن ميله أقل

DM 1 >DM 2 Þ ب 1 >ب 2 , منذ و .

يمكن تقسيم الخصائص الميكانيكية للمحركات الكهربائية إلى أربع فئات رئيسية:

1. الأداء الميكانيكي جامد تماما(β = ∞) هي خاصية تظل فيها السرعة دون تغيير مع تغير عزم الدوران. تتميز المحركات المتزامنة بهذه الخاصية (الخط المستقيم 1 في الشكل 1).

2. خاصية ميكانيكية صلبة- وهذه خاصية تكون فيها السرعة مع تغير عزم الدوران رغم أنها تقل ولكن بدرجة قليلة. تتميز محركات التيار المستمر المثارة بشكل مستقل، وكذلك المحركات غير المتزامنة داخل الجزء العامل من الخاصية الميكانيكية (المنحنى 2 في الشكل 1) بخاصية ميكانيكية صلبة.

ل محرك غير متزامنتختلف الصلابة عند نقاط مختلفة من الخصائص الميكانيكية. بين قيم عزم الدوران القصوى (الحرجة) في أوضاع المحرك Mk،d والمولد Mk،g، تتميز خاصية المحرك غير المتزامن بصلابة عالية نسبيًا.

3. خاصية ميكانيكية ناعمة- وهي خاصية تتغير فيها السرعة بشكل كبير مع تغير عزم الدوران. تتميز محركات التيار المستمر المثارة على التوالي بهذه الخاصية، خاصة في مجال عزم الدوران الصغير (المنحنى 3 في الشكل 2). بالنسبة لهذه المحركات، لا تظل الصلابة ثابتة في جميع نقاط الأداء.

يمكن تصنيف محركات التيار المستمر ذات الإثارة المختلطة إلى المجموعة الثانية أو الثالثة اعتمادًا على قيمة الصلابة للخاصية الميكانيكية.

4. خصائص ميكانيكية ناعمة تمامًا(β=0) هي خاصية يظل فيها عزم دوران المحرك دون تغيير مع تغير السرعة الزاوية. تمتلك هذه الخاصية، على سبيل المثال، محركات التيار المستمر ذات الإثارة المستقلة عندما يتم تشغيلها بواسطة مصدر حالي أو عند التشغيل في أنظمة محرك كهربائي مغلقة في وضع تثبيت تيار عضو الإنتاج (الخط المستقيم 4 في الشكل 2).

الخصائص الميكانيكية لآلة العمل– هذا هو اعتماد سرعة آلة العمل على لحظة المقاومة التي تخلقها w=¦(M s).

تصف الخصائص الميكانيكية الحمل على المحرك الكهربائي.

تصنيف الأحمال النموذجية:

1. لحظة المقاومة النشطة M s =const

مثال: محرك ونش الرافعة.

الحمل قادر على قيادة الآلية نفسها، ولهذا السبب يطلق عليه اسم نشط. يجب أن يوفر التصميم فرامل انتظار.

2. لحظة رد الفعل للمقاومة M s =const (حمل ثابت من نوع عزم الدوران)

نموذجي لآليات نوع "الاحتكاك الجاف".

م ج = م 0 علامة(ث).

ث>0 Þ م ق>0؛ ث<0 Þ М с <0.

عزم الدوران رد الفعل هو رد الفعل على السرعة ث.

3. الاحتكاك اللزج

م ث = α v.t ω

لحظة المقاومة تتناسب مع السرعة.

bvt - معامل الاحتكاك اللزج.

4. لحظة التهوية

م ج = كيلووات 2 علامة (ث).

نموذجي لمراوح ومضخات الطرد المركزي.

إذا قمت بإغلاق فتحة المدخل، فسوف تنخفض لحظة التحميل.

P=M ج ث - الطاقة.

5. ثبات القوة P=const

حيث Р с =const.

غالبًا ما يستخدم للمحركات الرئيسية للأدوات الآلية (المخارط والطحن والمملة والطحن وغيرها من الآلات).

w max ∙M min =w min ∙M max =const.

دعونا نلقي نظرة على الدوران:

ث = ثابت، F ع = ثابت.

للمسوي:

Р 1 = v min ∙F max - شوط العمل، Р 1 = v max ∙F min - الخمول.

Р 1 »Р 2 =const.

ميزات اختيار المحرك:

مع P 1 = 5 kW نحصل على P dv = 5∙100=500 kW.

يؤدي الاختيار المباشر للمحرك وفقًا للقيم الحدية إلى المبالغة في تقدير قوة المحرك المثبتة بمقدار D w مرات، حيث D w هو نطاق التحكم في السرعة. في الواقع، يمكن تقليل قوة المحرك على وجه التحديد عن طريق تحديد نطاق التحكم في السرعة.

بالنسبة إلى DPT، فإن NV هو التحكم في السرعة استنادًا إلى تيارات الإثارة.

الخصائص الميكانيكية للمحركيسمى اعتماد سرعة الدوار على عزم الدوران على العمود n = f (M2). نظرًا لأن عزم عدم التحميل صغير تحت الحمل، M2 ≈ M ويتم تمثيل الخاصية الميكانيكية بالاعتماد n = f (M). إذا أخذنا في الاعتبار العلاقة s = (n1 - n) / n1، فيمكن الحصول على الخاصية الميكانيكية من خلال تقديم اعتمادها الرسومي في الإحداثيات n وM (الشكل 1).

أرز. 1. الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن

الخصائص الميكانيكية الطبيعية للمحرك التعريفييتوافق مع الدائرة الرئيسية (الشهادة) لاتصالها والمعلمات الاسمية لجهد الإمداد. الخصائص الاصطناعيةيتم الحصول عليها إذا تم تضمين أي عناصر إضافية: المقاومات والمفاعلات والمكثفات. عندما يتم تشغيل المحرك بجهد غير مقنن، تختلف الخصائص أيضًا عن الخصائص الميكانيكية الطبيعية.

تعد الخصائص الميكانيكية أداة مريحة ومفيدة للغاية لتحليل الأوضاع الثابتة والديناميكية للمحرك الكهربائي.

النقاط الرئيسية للخصائص الميكانيكية: الانزلاق الحرج والتردد، أقصى عزم دوران، عزم الدوران المبدئي، عزم الدوران المقدر.

السمة الميكانيكية هي اعتماد عزم الدوران على الانزلاق، أو بمعنى آخر، على عدد الثورات:

من التعبير من الواضح أن هذا الاعتماد معقد للغاية، لأنه كما تظهر الصيغ)

و ، يتم تضمين الانزلاق أيضًا في التعبيرات الخاصة بـ أنا 2 و كوس؟ 2. عادةً ما يتم توضيح الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن بيانياً

نقطة البداية للخاصية تتوافق مع ن= 0 و س= 1: هذه هي اللحظة الأولى التي يبدأ فيها المحرك. بداية قيمة عزم الدوران م ن - خاصية مهمة جدًا للخصائص التشغيلية للمحرك. لو م ن صغيرًا، وأقل من عزم الدوران التشغيلي المقدر، لا يمكن تشغيل المحرك إلا في وضع الخمول أو مع حمل ميكانيكي مخفض مماثل.

دعونا نشير بالرمز Mnp مقاومة عزم الدوران (الكبح) الناتج عن الحمل الميكانيكي على العمود الذي يبدأ عنده المحرك. الشرط الواضح لكي يتمكن المحرك من التشغيل هو: م ن > Mnp . إذا تم استيفاء هذا الشرط، سيبدأ دوار المحرك في التحرك، وستكون سرعته نسوف تزيد، والانزلاق سينقص. كما يتبين من الصورة أعلاه، فإن عزم المحرك يزداد من م ن يصل إلى الحد الأقصى مم ، الموافق للقسيمة الحرجة س kpوبالتالي، فإن قوة المحرك الزائدة المتاحة، والتي يحددها فرق عزم الدوران، تزداد أيضًا مو Mnp .

كلما زاد الفرق بين عزم دوران المحرك المتاح (ممكن في حالة انزلاق معين على طول خاصية التشغيل) م ومعارضة م نيب كلما كان وضع التشغيل أسهل وزادت سرعة وصول المحرك إلى سرعة دوران ثابتة.

كما تظهر الخصائص الميكانيكية، عند عدد معين من الثورات (في س = س kp) يصل عزم دوران المحرك المتوفر إلى الحد الأقصى الممكن لمحرك معين (عند جهد معين ش ) قيم جبل . علاوة على ذلك، يستمر المحرك في زيادة سرعة الدوران، لكن عزم الدوران المتوفر يتناقص بسرعة. في بعض القيم نو سيصبح عزم دوران المحرك مساوياً للمحرك المضاد: ينتهي تشغيل المحرك، ويتم ضبط سرعته على قيمة مقابلة للنسبة:

هذه النسبة إلزامية لجميع أوضاع تحميل المحرك، أي لجميع القيم Mnp ، ضمن الحد الأقصى لعزم دوران المحرك المتاح م ر . ضمن هذه الحدود، يتكيف المحرك نفسه تلقائيًا مع جميع تقلبات الحمل: إذا زاد الحمل الميكانيكي أثناء تشغيل المحرك، للحظة م n.p.سيكون هناك المزيد من عزم الدوران الذي طوره المحرك. ستبدأ سرعة المحرك في الانخفاض وسيزداد عزم الدوران.

سيتم إنشاء سرعة الدوران عند مستوى جديد يتوافق مع المساواة م و Mnp . عندما ينخفض ​​الحمل، سيتم عكس عملية الانتقال إلى وضع التحميل الجديد.

إذا كانت لحظة التحميل Mnp سوف تتجاوز م ر سيتوقف المحرك على الفور، لأنه مع انخفاض السرعة، ينخفض ​​​​عزم دوران المحرك.

وبالتالي الحد الأقصى لعزم دوران المحرك م توتسمى أيضًا باللحظة الانقلابية أو الحرجة.

إذا كان في صيغة اللحظة بديل:

ثم نحصل على:

أخذ المشتقة الأولى من م وبمعادلته بالصفر نجد أن القيمة القصوى لعزم الدوران تحدث تحت الشرط:

وهذا هو، مع مثل هذا الانزلاق س = ق ك.ب ، حيث تكون المقاومة النشطة للدوار مساوية للمفاعلة الحثية

قيم ق ك.ب بالنسبة لمعظم المحركات غير المتزامنة تتراوح من 10 إلى 25٪.

إذا كان في صيغة عزم الدوران المكتوبة أعلاه، بدلا من المقاومة النشطة ص 2 استبدل الاستقرائي بالصيغة

إن الحد الأقصى لعزم الدوران للمحرك غير المتزامن يتناسب مع مربع التدفق المغناطيسي (وبالتالي مربع الجهد) ويتناسب عكسيا مع محاثة التسرب لملف الدوار.

عندما يكون الجهد الموردة للمحرك ثابتا، فإن تدفقه F يبقى دون تغيير تقريبا.

إن محاثة التسرب للدائرة الدوارة ثابتة عمليًا أيضًا. ولذلك، عندما تتغير المقاومة النشطة في دائرة الدوار، فإن القيمة القصوى لعزم الدوران جبل لن يتغير، ولكنه سيحدث عند انزلاقات مختلفة (مع زيادة في المقاومة النشطة للدوار - عند قيم انزلاق كبيرة).

من الواضح أن أقصى حمل ممكن للمحرك يتم تحديده من خلال قيمته جبل . يكمن الجزء العامل من خصائص المحرك في نطاق ضيق من السرعات ن، مُتَجَانِس جبل ، قبل. في ن = ن 1 (نقطة النهاية المميزة) م = 0، لأنه عند سرعة الدوار المتزامنة س = 0 و أنا 2 = 0.

عزم الدوران المقدر، الذي يحدد قوة لوحة المحرك، عادة ما يساوي 0.4 - 0.6 من جبل . وبالتالي، فإن المحركات غير المتزامنة تسمح بأحمال زائدة قصيرة المدى تتراوح من 2 إلى 2.5 مرة.

المعلمة الرئيسية التي تميز وضع التشغيل للمحرك غير المتزامن هي الانزلاق s - الفرق النسبي بين سرعة دوار المحرك n ومجاله n o: s = (n o - n) / n o .

منطقة الخصائص الميكانيكية المقابلة لـ 0 ≥ s ≥ 1 هي منطقة أوضاع المحرك، وفي s< s кр работа двигателя устойчива, при s >ق كر - غير مستقر. عندما س< 0 и s >1 يتم توجيه عزم دوران المحرك عكس اتجاه دوران الدوار (الكبح المتجدد والكبح المضاد، على التوالي).

غالبًا ما يتم وصف القسم المستقر من الخصائص الميكانيكية للمحرك بواسطة صيغة كلوس، عن طريق استبدال معلمات الوضع الاسمي الذي يمكن من خلاله تحديد الانزلاق الحرج:

,

حيث: ε = M kp / M n - سعة التحميل الزائد للمحرك.

يمكن إنشاء الخاصية الميكانيكية وفقًا لكتاب مرجعي أو كتالوج تقريبًا باستخدام أربع نقاط (الشكل 7.1):

النقطة 1 - الخمول المثالي، n = n o = 60 f / p، M = 0، حيث: p - عدد أزواج القطب حقل مغناطيسيمحرك؛

النقطة 2 - الوضع الاسمي: n = n n، M = M n = 9550 P n / n n، حيث P n هي القوة المقدرة للمحرك بالكيلوواط؛

النقطة 3 - الوضع الحرج: n = n cr، M = M cr = lect M n؛

النقطة 4 - وضع البداية: n = 0، M = M start = β M n.

عند تحليل تشغيل المحرك في نطاق حمل يصل إلى Mn وأكثر قليلاً، يمكن وصف القسم المستقر من الخاصية الميكانيكية تقريبًا بمعادلة الخط المستقيم n = n 0 - vM، حيث يتم تحديد المعامل "b" بسهولة بواسطة استبدال معلمات الوضع الاسمي n n وM n في المعادلة.

تصميم اللفات الجزء الثابت. اللفات حلقة أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة.

بناءً على تصميم الملفات، يتم تقسيم اللفات إلى ملفات فضفاضة مع ملفات ناعمة ولفات ذات ملفات صلبة أو نصف ملفات. تصنع الملفات الناعمة من سلك معزول دائري. لإعطاء الشكل المطلوب، يتم لفها أولاً على قوالب ثم وضعها في أخاديد شبه منحرفة معزولة (انظر الشكل 3.4، الخامس, زو 3.5، الخامس); يتم تثبيت الفواصل العازلة للطور البيني أثناء تركيب اللف. ثم يتم تقوية الملفات في الأخاديد بمساعدة الأوتاد أو الأغطية، ويتم إعطاء شكلها النهائي (يتم تشكيل الأجزاء الأمامية)، ويتم ربط اللف وتشريبه. يمكن أن تكون عملية تصنيع اللفات العشوائية بأكملها آلية بالكامل.

تصنع الملفات الصلبة (نصف الملفات) من سلك مستطيل معزول. يتم إعطاؤها شكلها النهائي قبل وضعها في الأخاديد. في الوقت نفسه، يتم تطبيق العزل على القشرة والعزل من مرحلة إلى مرحلة. يتم بعد ذلك وضع الملفات في فتحات مفتوحة أو شبه مفتوحة معزولة مسبقًا , معززة ومشربة.

1. اللفات طبقة واحدة- الأكثر ملاءمة للتركيب الميكانيكي، لأنه في هذه الحالة يجب أن يكون اللف متحد المركز ويتم وضعه في فتحات الجزء الثابت على جانبي الملف في وقت واحد. ومع ذلك، فإن استخدامها يؤدي إلى زيادة استهلاك أسلاك اللف بسبب الطول الكبير للأجزاء الأمامية. بالإضافة إلى ذلك، في مثل هذه اللفات لا يمكن تقصير درجة الصوت، مما يؤدي إلى تدهور شكل المجال المغناطيسي في فجوة الهواء، وزيادة الخسائر الإضافية، وحدوث انخفاضات في الخصائص الميكانيكية وزيادة الضوضاء. ومع ذلك، نظرًا لبساطتها وتكلفتها المنخفضة، تُستخدم هذه اللفات على نطاق واسع في المحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة التي تصل إلى 10-15 كيلو واط.

2. اللفات طبقة مزدوجة- جعل من الممكن تقصير خطوة اللف بأي عدد من تقسيمات الأسنان، وبالتالي تحسين شكل المجال المغناطيسي الناتج عن اللف وقمع منحنيات المجالات الكهرومغناطيسية التوافقية الأعلى. وبالإضافة إلى ذلك، مع اللفات ذات طبقتين، يتم الحصول على شكل أبسط من الاتصالات النهائية، مما يبسط تصنيع اللفات. تُستخدم هذه اللفات للمحركات التي تزيد طاقتها عن 100 كيلو واط مع ملفات صلبة يتم وضعها يدويًا.

اللفات الجزء الثابت.اللفات الموجية أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة

يتم وضع ملف متعدد الأطوار في فتحات قلب الجزء الثابت المتصل بشبكة التيار المتردد. اللفات المتناظرة متعددة الأطوار مع عدد المراحل تيشمل تاللفات الطورية المتصلة بنجم أو مضلع. لذلك، على سبيل المثال، في حالة لف الجزء الثابت ثلاثي الطور، عدد المراحل ر = 3 ويمكن توصيل اللفات على شكل نجمة أو مثلث. يتم إزاحة اللفات الطورية لبعضها البعض بزاوية 360/ تيشيد؛ بالنسبة للملف ثلاثي الطور، تبلغ هذه الزاوية 120 درجة.

تتكون ملفات الطور من ملفات منفصلة متصلة على التوالي أو بالتوازي أو بالتوازي. في هذه الحالة، تحت لفهيشير إلى العديد من المنعطفات المتسلسلة لملف الجزء الثابت، والتي يتم وضعها في نفس الفتحات ولها عزل مشترك بالنسبة لجدران الفتحة. في دورها لفهيتم أخذ موصلين نشطين (أي موجودان في قلب الجزء الثابت نفسه) في الاعتبار، ويتم وضعهما في فتحتين تحت أقطاب متقابلة متجاورة ومتصلتين ببعضهما البعض في سلسلة. تسمى الموصلات الموجودة خارج قلب الجزء الثابت والتي تربط الموصلات النشطة ببعضها البعض بالأجزاء النهائية من الملف. تسمى الأجزاء المستقيمة من ملفات اللف الموضوعة في الفتحات بجوانب الملف أو أجزاء الفتحة.

يتم تشكيل فتحات الجزء الثابت التي يتم وضع اللفات فيها داخلالجزء الثابت يسمى الأسنان. تسمى المسافة بين مركزي الأسنان المتجاورة في قلب الجزء الثابت، والتي تقاس على طول سطحه المواجه للفجوة الهوائية تقسيم المسننأو تقسيم الأخدود.

يتم لف اللفات الأسطوانية متعددة الطبقات (الشكل 3) من سلك دائري وتتكون من ملفات قرصية متعددة الطبقات تقع على طول القضيب. يمكن ترك قنوات شعاعية للتبريد بين الملفات (من خلال كل ملف أو من خلال ملفين أو ثلاثة). يتم استخدام هذه اللفات على الجانب الجهد العاليفي سست ≥ 335 كيلو فولت × أ، أناش ≥ 45 أ و ش l.n ≥ 35 كيلو فولت.

يتم لف اللفات الأسطوانية أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة (الشكل 4) من واحد أو أكثر (حتى أربعة) من الموصلات المستطيلة المتوازية وتستخدم عندما سست ≥ 200 كيلو فولت × أ، أناست ≥ 800 أ و ش l.n ≥ 6 كيلو فولت.

يظهر الشكل التخطيطي لمحرك كهربائي مختلط الإثارة. 1. يحتوي هذا المحرك على ملفين إثارة - متوازيين (تحويلة، ШО)، متصلين بالتوازي مع دائرة عضو الإنتاج، وتسلسلي (متسلسل، SO)، متصلين على التوالي بدائرة عضو الإنتاج. يمكن توصيل هذه اللفات وفقًا للتدفق المغناطيسي وفقًا أو في المعارضة.

أرز. 1 - دائرة المحرك الكهربائي ذات الإثارة المختلطة

عندما يتم تشغيل ملفات الإثارة بشكل متفق عليه، فإن عوامل MMF الخاصة بها تتراكم ويكون التدفق الناتج F مساويًا تقريبًا لمجموع التدفقات الناتجة عن كلا الملفين. مع التوصيل المضاد، يكون التدفق الناتج مساويًا للفرق بين تدفقات اللفات المتوازية والمتسلسلة. وفقا لهذا، تعتمد خصائص وخصائص المحرك الكهربائي ذو الإثارة المختلطة على طريقة تشغيل اللفات وعلى نسبة MMF الخاصة بها.

خاصية السرعة n=f (I a) مع U=U n وI في =const (هنا I هو التيار في الملف الموازي).

مع زيادة الحمل، يزداد التدفق المغناطيسي الناتج عند تشغيل اللفات وفقًا لذلك، ولكن بدرجة أقل من المحرك المتسلسل، وبالتالي فإن خاصية السرعة في هذه الحالة تكون أكثر ليونة من خاصية المحرك الإثارة الموازيةولكنه أكثر صلابة من محرك الإثارة المتسلسل.

يمكن أن تختلف النسبة بين MMF لللفات ضمن حدود واسعة. تتميز المحركات ذات اللفات المتسلسلة الضعيفة بخاصية سرعة متناقصة قليلاً (المنحنى 1، الشكل 2).

أرز. 2 - خصائص السرعة لمحرك الإثارة المختلط

كلما زادت حصة الملف المتسلسل في إنشاء MMF، كلما اقتربت خاصية السرعة من خاصية المحرك المتحمس المتسلسل. في الشكل 2، السطر 3 يصور إحدى الخصائص الوسيطة لمحرك الإثارة المختلط، وللمقارنة، يتم إعطاء خاصية محرك الإثارة التسلسلية (المنحنى 2).

عندما يتم تشغيل الملف المتسلسل بشكل معاكس مع زيادة الحمل، فإن التدفق المغناطيسي الناتج يتناقص، مما يؤدي إلى زيادة في سرعة المحرك (المنحنى 4). مع هذه السرعة المميزة، قد يكون تشغيل المحرك غير مستقر، لأنه يمكن لتدفق اللف المتسلسل أن يقلل بشكل كبير من التدفق المغناطيسي الناتج. لذلك، لا يتم استخدام المحركات ذات اللفات المتصلة.

الخصائص الميكانيكية n=f (M) مع U=U n وI في =const. يظهر محرك الإثارة المختلط في الشكل 3 (السطر 2).

أرز. 3 - الخصائص الميكانيكية لمحرك الإثارة المختلطة

يقع بين الخصائص الميكانيكية لمحركات الإثارة المتوازية (المنحنى 1) والمتسلسلة (المنحنى 3). من خلال اختيار MMF لكلا الملفين وفقًا لذلك، من الممكن الحصول على محرك كهربائي بخاصية قريبة من محرك الإثارة المتوازي أو المتسلسل.

تصنيف الخصائص الميكانيكية.

أرز. 1-1. هيكل محرك كهربائي

محرك كهربائييسمى الجهاز الجهاز الذي ينفذ التحويل طاقة كهربائيةإلى الميكانيكية وتوفير التحكم الكهربائي في الطاقة الميكانيكية المحولة.

يتكون المحرك الكهربائي من جزأين رئيسيين:

1) وحدة طاقة، بما في ذلك محرك كهربائي وجهاز لنقل الطاقة الميكانيكية إلى الجسم العامل؛

2) نظام تحكم يحتوي على عناصر القيادة وأجهزة تشكيل خصائص المحرك الكهربائي ومعدات الحماية.

وتتمثل المهمة الرئيسية للمحرك الكهربائي في قيادة آلية العمل. ومع ذلك، يؤدي المحرك الكهربائي الآلي الحديث وظائف أوسع لتحسين العملية التكنولوجية.

يمكن تقسيم المحركات الكهربائية المستخدمة في الإنتاج إلى ثلاثة أنواع رئيسية.

1) المحرك الكهربائي الجماعي هو محرك تنتقل فيه الحركة من محرك كهربائي واحد باستخدام ناقل حركة واحد أو أكثر إلى مجموعة من الآلات العاملة. يُطلق على محرك الأقراص هذا أحيانًا اسم محرك النقل.
نظرًا لعيوبه الفنية، لا يتم استخدام هذا النوع من محركات الأقراص تقريبًا في الوقت الحالي وهو مثير للاهتمام فقط من وجهة نظر تاريخ تطور المحركات الكهربائية، حيث أنه أفسح المجال لمحركات أحادية ومتعددة المحركات.

2) المحرك الكهربائي الفردي هو محرك يستخدم محركًا كهربائيًا واحدًا لقيادة آلة منفصلة. من أمثلة تطبيقات المحرك الكهربائي الفردي المغزل المفرد اله للثقبوالعديد من الأدوات الكهربائية، بالإضافة إلى آلات تصنيع المعادن البسيطة الأخرى والآليات البسيطة المختلفة. في كثير من الحالات، يتم تنفيذ القيادة من محرك كهربائي خاص، وهو متكامل هيكليا مع الآلية نفسها.

3) المحرك الكهربائي متعدد المحركات هو محرك يتكون من عدة محركات كهربائية فردية، كل منها مصمم لتشغيل عناصر العمل الفردية لوحدة الإنتاج. يتم استخدام هذه المحركات الكهربائية، على سبيل المثال، في آلات تشغيل المعادن المعقدة، في آلات صناعة الورق، في الصناعات المعدنية مصانع الدرفلةوغيرها من الأجهزة الآلية. يتم استخدام المحركات الكهربائية متعددة المحركات بشكل متزايد في الصناعة الحديثة.

تسمى العلاقة بين سرعة الدوران ولحظة مقاومة الآلية الخصائص الميكانيكية للآلية.

للنظر في خصائص الخصائص الميكانيكية، يمكنك استخدام صيغة مبسطة صالحة لمعظم الآليات:

بناءً على هذه الصيغة، يمكن تمييز أربعة أنواع من الخصائص الميكانيكية:

1) خاصية ميكانيكية مستقلة عن السرعة

,

2) زيادة الخصائص الميكانيكية خطيا

3) خاصية الزيادة غير الخطية (مكافئ)

خصائص المروحة

4) خاصية التناقص غير الخطي

يتناسب عكسيا مع السرعة .

أرز. 1-4. الأنواع الرئيسية للخصائص الميكانيكية.

السمة الميكانيكية للمحرك الكهربائي هي اعتماد سرعته على عزم الدوران، أي. .

تتميز جميع المحركات الكهربائية تقريبًا بخاصية أن سرعتها تعتمد على تناقص عزم دوران المحرك. وينطبق هذا على جميع المحركات الكهربائية التقليدية المستخدمة في الصناعة تقريبًا. ومع ذلك، فإن درجة التغير في السرعة مع التغيير في عزم الدوران تختلف باختلاف المحركات وتتميز بما يسمى الاستعلاءخصائصها الميكانيكية.

يمكن تقسيم الخصائص الميكانيكية للمحركات الكهربائية إلى ثلاث فئات رئيسية:

1. خاصية ميكانيكية صلبة تمامًا، حيث تبقى السرعة دون تغيير مع تغير عزم الدوران. تتميز المحركات المتزامنة بهذه الخاصية (المباشرة 1 في التين. 1-5).

2. خاصية ميكانيكية صلبة، حيث تقل السرعة مع تغير عزم الدوران ولكن بدرجة بسيطة. تتمتع محركات التيار المستمر المثارة بشكل مستقل، وكذلك المحركات غير المتزامنة داخل الجزء العامل من الخاصية الميكانيكية (المنحنى) بخاصية ميكانيكية صلبة. 2 في التين. 1-5). بالنسبة للمحرك غير المتزامن، تختلف درجة الصلابة عند نقاط مختلفة من الخاصية الميكانيكية (الشكل 1-6). بين أعلى قيم عزم الدوران (الحرجة) في وضعي المحرك والمولد، فإن خاصية المحرك غير المتزامن تكون صلبة نسبيًا.

3. الخاصية الميكانيكية اللينة تتميز بتغير كبير في السرعة مع تغير في عزم الدوران. تتميز المحركات ذات الإثارة المتسلسلة بهذه الخاصية، خاصة في مجال العزم الصغيرة (المنحنى 3 في التين. 1-5). بالنسبة لهذه المحركات، لا تظل درجة الصلابة ثابتة في جميع نقاط الخاصية. يمكن تصنيف محركات الإثارة المختلطة إلى المجموعة الثانية أو الثالثة حسب درجة صلابة الخصائص الميكانيكية.

أرز. 1-7. مخطط اتصال محرك التيار المستمر

الإثارة المستقلة.

في حالة تشغيل المحرك المستقر، الجهد المطبق شيتم تحديده بالتعبير التالي:

(1.1)

أين أنا أنا- تيار دائرة عضو الإنتاج هو خاصية محرك يتم الحصول عليها في حالة عدم وجود مقاومة خارجية في دائرة عضو الإنتاج وقيم الجهد المقنن والتدفق المغناطيسي.

إذا تم تضمين مقاومة إضافية (مقاومة متغيرة) في دائرة المحرك المحرك، فإن الخصائص الميكانيكية التي تم الحصول عليها في هذه الحالة تسمى صناعيأو مقاومة متغيرة.

تتميز الخصائص الريوستاتيكية بميل أكبر بكثير إلى محور العزم مقارنة بالخاصية الطبيعية، أي. لديهم صلابة أقل. كلما زادت المقاومة المقدمة في دائرة عضو الإنتاج، كلما كانت الخاصية أكثر انحدارًا، وكلما قلت صلابتها.

المحرك الكهربائي ذو الإثارة المتوازية هو محرك DC يتم توصيل لف مجاله بالتوازي مع ملف حديد التسليح (الشكل 1). عند أخذ الخصائص، يتم توفير دائرة المحرك الفولطيةيو ن =const.

أرز. 1 - مخطط محرك الإثارة الموازية

يتم تحديد التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة بالمجموع I = I a + I v، وعادة ما يساوي تيار الإثارة I v = (0.03...0.04) I n. يتم أخذ جميع خصائص المحرك عند مقاومة ثابتة في دوائر الإثارة r في =const وحديد التسليح

خاصية السرعة .

الاعتماد n=f (I a) لـ U n =const وI in =const

من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

كما يتبين من التعبير، تعتمد سرعة المحرك على عاملين - التغيرات في تيار الحمل والتدفق. مع زيادة تيار الحمل، يزداد انخفاض الجهد في مقاومة دائرة عضو الإنتاج وتقل سرعة المحرك.

التفاعل العرضي لعضو الإنتاج يؤدي إلى إزالة مغناطيسية المحرك، على سبيل المثال. ومع زيادة التيار Ia، يقل التدفق، وبالتالي تزداد سرعة المحرك. وبالتالي، فإن كلا العاملين يعملان بشكل مضاد فيما يتعلق بسرعة الماكينة وسيتم تحديد نوع خصائص السرعة من خلال الإجراء الناتج.

في التين. ويبين الشكل 2 ثلاث خصائص مختلفة لسرعة المحرك (المنحنيات 1،2،3). المنحنى 1 - خاصية السرعة مع التأثير السائد لـ I a ∑r، المنحنى 2 - كلا العاملين متوازنان تقريبًا، المنحنى 3 - يسود عامل تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج.

أرز. 2- خصائص محرك الإثارة المتوازي

نظرًا لحقيقة أن التغير في التدفق F في المحركات الحقيقية يكون ضئيلًا، فإن خاصية السرعة تكاد تكون خطًا مستقيمًا. في عدد من آلات الإثارة المتوازية الحديثة، للتعويض عن تأثير تفاعل حديد التسليح المستعرض، يتم تثبيت لف حقل تثبيت إضافي، والذي يعوض كليًا أو جزئيًا عن تأثير تفاعل حديد التسليح.

الشكل الطبيعي لخاصية السرعة، والذي يضمن التشغيل المستقر للمحرك، هو سمة نوع المنحنى 1.

يتم تحديد ميل الخاصية بقيمة مقاومة دائرة عضو الإنتاج Σr دون مراعاة رد فعل عضو الإنتاج. عندما لا يتم تضمين أي مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج، تسمى الخاصية طبيعية. السمة الطبيعية لمحرك الإثارة المتوازي هي جامدة تمامًا. عادةً، حيث n o هي سرعة الخمول. عندما يتم تضمين مقاومات إضافية Rr في دائرة عضو الإنتاج، يزداد ميل الخصائص، وتصبح "ناعمة" وتسمى مصطنعة أو مقاومة.

خاصية عزم الدوران – هذا هو الاعتماد M=f (I a) مع r في =const، U=U n و Σr=const. في حالة تشغيل المحرك المستقر وفقًا لـ

لدينا M em = M 2 +M 0 = c m I a F. إذا لم يتغير التدفق F أثناء تشغيل الآلة، فإن خاصية اللحظة ستكون خطًا مستقيمًا (الخاصية 4، الشكل 2). في الواقع، يتناقص التدفق F قليلاً مع زيادة التيار Ia بسبب تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج، وبالتالي فإن خاصية عزم الدوران تميل قليلاً إلى الأسفل (المنحنى 5). توجد خاصية عزم الدوران المفيدة أسفل منحنى عزم الدوران الكهرومغناطيسي بقيمة عزم الدوران الخامل (المنحنى 6).

خصائص الكفاءةتتم إزالة η=f (I a) عند U=U n، r في =const، Σr=const ولها شكل نموذجي للمحركات الكهربائية (المميزة 7 في الشكل 2). تزداد الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل من الخمول إلى 0.25 R n، ويصل إلى قيمته القصوى عند P = (0.5...0.75) R n، ثم يظل دون تغيير تقريبًا حتى P = P n. عادة في المحركات منخفضة الطاقة η = 0.75...0.85، وفي المحركات المتوسطة والعالية الطاقة η = 0.85...0.94.

الخصائص الميكانيكيةيمثل الاعتماد n=f (M) مع U=U n، I في =const و Σr=const. يمكن الحصول على تعبير تحليلي للخاصية الميكانيكية من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

بعد تحديد التيار I a من التعبير M = c e I a Ф واستبدال هذه القيمة الحالية في التعبير أعلاه، نحصل على

إذا أهملنا رد فعل عضو الإنتاج وافترضنا أن التدفق Ф لا يتغير، فيمكن تمثيل الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائي ذي الإثارة المتوازية في شكل خطوط مستقيمة (الشكل 3)، يعتمد ميلها على قيمة المقاومة R r المتضمنة في دائرة عضو الإنتاج. عندما يكون R = 0 تسمى الخاصية طبيعية.

أرز. 3- الخصائص الميكانيكية لمحرك الإثارة المتوازي

يجب أن نتذكر أنه إذا كسرت دائرة الإثارة = 0، فإن سرعة المحرك تكون n→∞، أي. المحرك "يتجول" لذا يجب فصله فورًا عن الشبكة.