Механічна характеристика двигуна

Механі́чна характери́стика дви́гуна — це графічно виражена залежність частоти обертання якоря n електричного двигуна від електромагнітного моменту М при незмінних напрузі живлення (U = const) і опорі реостата в колі збудження (r_рег = const).

Формула Клосса: M=2*Mmax/ ((S/Skp)+(Skp/S))

Механічна характеристика двигуна постійного струму (МХ ДПС)

У ДПС характеристика будується за наступною формулою:

${\displaystyle n={\frac {U}{C_{e}\Phi }}-{\frac {M\Sigma r}{C_{e}C_{m}\Phi ^{2}}}=n_{0}-\Delta n}$, де

• n — частота обертання
• n₀ — Частота обертання при ідеальному холостому ході
• ${\displaystyle \Delta n}$ — зміна частоти обертання якоря під дією навантаження двигуна
• U — напруга живлення двигуна
• Ф — головний магнітний потік
• М — момент навантаження двигуна
• C_e, C_m — електромагнітна та механічна сталі двигуна

Природна МХ та МХ при зміні додаткового опору

Природна (1) та штучні (2,3) МХ ДПС при незмінному магнітному потоці (Ф=const)

При побудові графіка природної МХ(1) в коло якоря введемо додатковий опір R_дод, тоді величина ${\displaystyle \Delta n}$ збільшиться, а n₀ залишиться незмінною і кут нахилу МХ до осі абсцис збільшиться(2,3), а сама формула побудови прийме вигляд:
${\displaystyle n={\frac {U}{C_{e}\Phi }}-{\frac {M\Sigma r+R_{dod}}{C_{e}C_{m}\Phi ^{2}}}=n_{0}-\Delta n}$

МХ при зміні магнітного потоку Ф

МХ ДПС при зміні магнітного потоку Ф

При зміні магнітного потоку Ф відбувається різка зміна кута нахилу МХ до осі абсцис, оскільки при зменшенні Ф збільшується частота обертання ідеального холостого ходу n₀ і ${\displaystyle \Delta n}$. Це приводить до різкої зміни жорсткості механічної характеристики.

МХ при зміні напруги на якорі двигуна U

МХ ДПС при зміні напруги U на якорі двигуна

При зміні напруги на якорі двигуна U змінюється частота обертання n₀, а ${\displaystyle \Delta n}$ залишається постійною. Тому, жорсткість механічних характеристик (якщо не враховувати реакцію якоря) не змінюється — вони зміщуються по висоті, залишаючись паралельними одна одній

Механічна характеристика асинхронного двигуна (МХ АД)

МХ АД

Будується за наступною формулою:
${\displaystyle M={\frac {m_{1}U_{1}^{2}r_{2}^{'}}{\omega _{1}s\left[\left(r_{1}+c_{1}r_{2}^{'}ls\right)^{2}+\left(x_{1}+c_{1}x_{2}^{'}\right)^{2}\right]}}}$
МХ АД може бути побудована не тільки як залежність швидкості обертання двигуна від моменту на валу M=f(n) а й як залежність ковзання від моменту M=f(s) — бо ковзання s однозначно пов'язане з частотою обертання n.

Література

• Васюра А. С. — Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики
• Конспект лекцій по курсу «Основи електроприводу» (Для студентів спеціальності 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" / Проф. В.С. Білецький – Запоріжжя, 2023. 144 с.