37.Переходный процесс электропривода с двигателем независимого возбуждения при из­менении магнитного потока. При каких условиях в электроприводе наступает переходный режим


Общая характеристика переходных режимов электроприводов, их классификация и понятие об оптимальных переходных процессах

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 35Следующая ⇒

Переходным процессом или переходным режимом электропривода называется режим его работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяется скорость, ток, момент, ускорение. Причинами возникновения переходных режимов является либо изменение нагрузки, либо воздействие на электропривод при управлении им, т.е. пуск, торможение, реверс и т.п. Они могут возникнуть в результате аварии или других случайных причин, например, при изменении величины напряжения или частоты сети, несимметрии напряжения по фазам, изменении порядка следования фаз, полном исчезновении напряжения, обрыве проводов и т.п. У некоторых механизмов, таких как кривошипно-шатунные прессы, ножницы, подъемно-качающиеся столы некоторых прокатных станов, установившихся режимов вообще нет, а их рабочие режимы представляют собой периодические переходные процессы.

Переходные режимы играют огромную роль в работе электропривода и механизма, и часто их характер предопределяет производительность механизма и качество выпускаемой продукции. Поэтому их изучение имеет большое практическое значение. Анализ этих режимов дает возможность правильно рассчитать мощность электродвигателя и выбрать его, уменьшить расход энергии при пуске и торможении, позволяет выявить предельно допустимое с точки зрения нагрева число включений в час двигателя электропривода, работающего большую часть времени в переходных режимах.

Лишь ограниченное число механизмов допускает возможность проектирования их электропривода без учета характера протекания переходных процессов. К ним относятся некоторые редко пускаемые и длительно работающие механизмы с простейшими пусковыми устройствами, например, вентиляторы, насосы, а также механизмы, в которых производственный процесс настолько груб, что к их электроприводу вообще не предъявляется каких-либо особых требований, кроме обеспечения заданной мощности (бетономешалки, камнедробилки и т.п.).

Характер переходного режима электропривода зависит от свойств рабочей машины, типа электродвигателя и его режима работы, передачи. Теоретическое рассмотрение переходных процессов с учетом всех влияющих факторов часто затруднителен, ибо не всегда можно аналитически выразить законы изменения отдельных параметров, или же поведение электропривода в переходных режимах описывается системой уравнений высоких порядков. К счастью, далеко не во всех случаях требуется детальный учет всех факторов. Второстепенные факторы могут не приниматься во внимание.

На протекание переходных процессов значительное влияние оказывает механическая, электромагнитная и тепловая инерция. Механическая инерция, характеризуемая электромеханической постоянной Тм, зависит как от инерционных масс и характера нагрузки Мс, так и от электромеханических свойств двигателя. Электромагнитная инерция характеризуется электромагнитной постоянной Тэ, зависящей от L и R электрической цепи. Тепловая инерция характеризуется постоянной времени нагрева Тн, зависит от теплоемкости машины и ее теплоотдачи. Поскольку тепловые процессы протекают значительно медленнее электромагнитных и механических, их при анализе переходных процессов электропривода не принимают во внимание.

Если механическая инерция практически всегда ощутима и сказывается на переходных процессах, то электромагнитная инерция может быть и несущественной и практически не влиять на характер протекания процесса. В связи с этим, когда не требуется очень большой точности, учитывается только механическая инерция. Переходные процессы в этом случае называются механическими.

Если учитывается только электромагнитная инерция (например, в цепях возбуждения), переходные процессы называются электромагнитными, а если учитывается механическая и электромагнитная инерция – электромеханическими.

Переход из одного установившегося состояния в другое может совершаться по различным траекториям. При управлении электроприводом стремятся выбирать такие, которые обеспечивают максимальное быстродействие, минимум потерь энергии и динамических нагрузок, максимум полезной работы и оптимальные значения других показателей.

 

Наиболее часто требуется обеспечить изменение скорости электропривода за минимальное время при ограничении момента двигателя. Такие переходные процессы называются оптимальными по быстродействию при ограничении момента. Этому условию при Мс=const соответствует равномерно ускоренный характер изменения скорости при М=Мдоп=const (см. кривые 1 и 2 на рис. 4.1.1).

Если Мс=f(ω), то скорость при реверсе в процессе торможения и пуска должна изменяться с различными ускорениями в случае реактивного Мс, как показано на рисунке.

Для некоторых механизмов, например, пассажирских лифтов, переходные процессы должны протекать при строго ограниченном ускорении. Условием минимальной длительности переходного процесса является поддержание постоянства ускорения при различных нагрузках. Такие переходные процессы называются оптимальными по быстродействию при ограничении ускорения ε.

В этом случае зависимость ω=f(t) должна оставаться неизменной при разных Мс, а момент двигателя при этих разных Мс будет изменяться.

 

Однако, в ряде случаев момент двигателя не реагирует на изменение нагрузки. В этом случае для ограничения ε при любых Мс допустимый пусковой момент двигателя необходимо выбрать из условия:

Так вот, если Мпуск выбран в соответствии с данным выражением и при различных нагрузках остается неизменным, ускорение электропривода при возрастании нагрузки будет уменьшаться и при Мс=Мс макс примет значение

Очевидно εмин<εдоп и время пуска по мере возрастания нагрузки увеличится.

Для многих механизмов наряду с необходимостью ограничения М и ε требуется обеспечить плавность протекания переходных процессов путем ограничения производной или так называемого рывка . Такие переходные процессы называются оптимальными при ограничении момента или ускорения и рывка.

Необходимость таких ограничений вызывается различными причинами. Так, для двигателей постоянного тока по условиям коммутации необходимо ограничивать , следовательно, и . Для пассажирских лифтов ограничение рывка создает более комфортные условия для людей, находящихся в лифте. Следует, только, иметь в виду, что ограничение производной при пуске электропривода влечет за собой снижение быстродействия. Например, при уменьшения возрастает время пуска электропривода.

 

 

4.2 Уравнения электромеханического переходного процесса электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const и ω0=const

В большинстве применяемых в промышленности электроприводов, получающих питание от сети, электромеханические переходные процессы протекают при неизменном напряжении U или частоте f1, т.е. при ω0=const. При этих условиях они возникают в случае изменения управляющего воздействия ω0 или f1 скачком (пуск, торможение, реверс) или изменении нагрузки. Для ограничения бросков тока и момента при пуске, торможении до допустимых значений в цепь якоря или ротора двигателя вводится добавочное сопротивление. При этом электромагнитная постоянная силовой цепи значительно снижается, а электромеханическая постоянная , наоборот, увеличивается (уменьшается жесткость β). Поэтому при работе двигателя на пусковых характеристиках влиянием электромагнитной инерции на течение переходных процессов можно пренебречь, считая . Необходимость учета Тэ обычно возникает при выходе двигателя на естественную характеристику, когда добавочные сопротивления полностью выведены и влияние электромагнитной инерции может быть существенным.

Получим уравнения переходного процесса для общего случая при Тэ≠0 и ненулевых начальных условиях. Электромеханические переходные процессы при жестких механических связях, т.е. , описываются уравнениями:

;

Найдя М из второго уравнения и подставив в первое, получим уравнение, разрешенное относительно скорости ω.

Аналогично можно получить уравнение, разрешенное относительно момента М.

. Здесь

Корни характеристического уравнения этих дифференциальных уравнений одинаковы и при равны:

Общее решение этих уравнений при m<4 имеет вид:

1)

2)

Постоянные интегрирования A, B, C, D находятся из начальных условий.

При t=0 ω=ωнач; M=Mнач:

Подставляем эти величины в уравнения 1 и 2

ωнач=ωc+A; Mнач=Мс+С. Отсюда ; С=Мнач-Мс

:

отсюда

Т.о. законы изменения ω и М будут такими:

При корни характеристического уравнения р1=-α1, р2=-α2 и общее решение уравнений 1 и 2 будет таким:

Коэффициенты А1, В1, С1, D1 находятся аналогично A, B, C, D.

Законы изменения ω и М будут иметь следующий вид:

3)

4)

При , что бывает в редких случаях, р1=р2=α и общее решение дифференциальных уравнений 1 и 2 имеет вид:

Коэффициенты А2, В2, С2, D2 находятся из начальных условий.

Полученные общие зависимости ω=f(t) и M=f(t) в частных случаях существенно упрощаются, если до начала переходного процесса режим работы электропривода был установившимся.

Во всех случаях, когда двигатель работает на реостатных характеристиках, Тэ пренебрежительно мала и ее можно считать равной 0. Если электромеханическая связь в системе электропривода является жесткой, уравнения переходного процесса можно получить из соотношений 3 и 4, положив в них ; . Они имеют вид:

 

 

4.3 Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при одно – и многоступенчатом пуске в случае Мс=const; ω0=const

При пуске в одну ступень переходный процесс описывается уравнениями:

;

если увеличение скорости происходит не от ω=0, а от какого-то начального установившегося значения, как показано на рис. 4.3.1“а”.

 

Закон изменения ускорения

, где

εнач – начальное ускорение.

Уменьшение ε по мере увеличения скорости объясняется непрерывным уменьшением динамического момента Мдин. Кривые ω(t) и M(t) изображены на рис. 4.3.1“б”.

Если разгон идет из неподвижного состояния, т.е. когда ωнач=0, то

(рис. 4.3.2“а”).

Время разгона на любом участке процесса до какой либо промежуточной скорости ωкон

Задаваясь временем t от 0 до найденного по формуле, можно построить кривые ω=f(t) и M=f(t). Они изображены на рис. 4.3.1“б”.

 

Т.к. ωкон=ωc, то . Поэтому практически процесс считается закончившимся, когда разность между установившимся и текущим значениями скорости снижается до 2%, т.е.

или

При ωнач=0, ωкон=ωс-0,02ωс=0,98 ωс. Поэтому

Обычно при расчете принимается t=(3÷4)Tм.

Что касается Тм, ее можно определить, проведя касательную в любой точке кривой ω=f(t) или М=f(t), как показано на 4.3.1“б” и рис. 4.3.2“б”, или используя следующие выражения:

; ; ;

Для расчета переходного процесса при многоступенчатом пуске сначала строится пусковая диаграмма по ранее изложенным правилам задавшись пусковым и переключающим моментами. Она изображена на рис. 4.3.3“а”.

Для любой ступени разгона время, в течение которого момент изменяется от М1 до М2 может быть определено по формуле

Постоянная времени для любой ступени разгона

Законы изменения ω и М при разгоне на любой ступени определяются согласно ранее приведенным выражениям.

 

Для примера рассчитаем переходный процесс на первой и второй ступенях.

Постоянная времени

Время разгона на первой ступени

Закон изменения скорости на этой ступени

Закон изменения момента на этой ступени

Значения ωн1 и ωс1 находятся из графика рис. 4.3.3 или теоретически:

;

Здесь R1 – полное сопротивление якорной или роторной цепи ДНВ или АД.

Задаваясь временем t от 0 до t1, можно рассчитать по приведенным формулам и построить кривые ω=f(t) и M=f(t).

Постоянная времени для второй ступени

Время разгона на второй ступени

Закон изменения скорости и момента на этой ступени

;

Значения ωн2 и ωс2 находятся из пусковой диаграммы аналогично как и на первой ступени и т.д.

Время разгона при выходе на естественной характеристике до скорости ωс принимается равным tн=(3÷4)Tм, где в Тм вместо ωнх подставляется ωн.

 

 

4.4 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const; ω0=const в тормозных режимах

Рассмотрим сначала реверс, который заключается в торможении противовключением с дальнейшим изменением направления вращения и разгоне в противоположную сторону. Если реверс осуществляется при активном моменте сопротивления Мс=const, переходный процесс описывается уравнениями, приведенными ранее для двигательного режима, с той разницей, что в этих уравнениях нужно поставить знак минус перед ωс и перед Мнач.

На рис. 4.4.1 изображена механическая характеристика, иллюстрирующая переход из двигательного режима в режим противовключения (“а”) и соответствующие этому кривые переходного процесса ω(t) и M(t).

Двигатель при переводе его в режим противовключения тормозится по линии ВС. Затем, если его не отключить от сети, будет разгоняться в обратном направлении по линии CD, достигает скорости идеального холостого хода (-ω0) и т.к. момент сопротивления активный, переходит в режим рекуперации с отдачей энергии в сеть (линия DE). Равновесие наступит в т. Е, где М=Мс и скорость -ωс. Такой процесс может быть, если в случае подъема тяжелого груза двигатель тормозится противовключением и при ω=0 не отключается и не затормаживается механическими тормозами.

При реактивном моменте сопротивления процесс разбивается на два этапа. На первом этапе, являющемся тормозным, момент Мc и момент двигателя действуют согласно, обеспечивая эффективное торможение. Закон изменения ω и М описываются теми же уравнениями что и при активном Мc. Время торможения до ω=0

 

На втором этапе происходит разгон в противоположном направлении (после торможения и остановки), если требуется реверс. Знак Мс меняется на противоположный. Уравнения, описывающие переходный процесс будут иметь такой же вид, как для режима пуска, только ωнач=0, Мнач=Мп, ωс=-ω'с, т.е.

;

где Мп – пусковой момент.

Время реверса

Механические характеристики, соответствующие данному режиму и кривые переходного процесса приведены на рис. 4.4.2“а” и “б”.

При переходе скорости через 0 динамический момент Мдин скачком изменяется от значения Мдин=-(Мп+Мс) до Мдин=-(Мп-Мс), что вызывает соответствующее изменение ускорения и в кривых ω=f(t) и M=f(t) появляется излом.

 

При динамическом торможении законы изменения ω и М описываются теми же уравнениями, что и для реверса, т.е.

;

,

где ωс – установившаяся скорость, определяемая точкой пересечения механической характеристики динамического торможения и вертикали Мc =const.

В случае активного Мс точка “B”, соответствующая установившейся скорости -ωс2, относится к случаю, когда этот момент в начале процесса является тормозным, что имеет место, например, при подъеме груза, а точка “С” с установившейся скоростью ωс1 – к случаю, когда этот момент является движущим, например, при спуске груза (рис. 4.4.3“а”).

В случае торможения при подъеме груза под действием тормозного момента двигателя и Мс привод вначале будет тормозится и остановится, т.к. момент двигателя станет равным 0, но т.к. Мс является активным и будет продолжает действовать в том же направлении, под его действием система будет вращаться в обратную сторону. При этом Мс из тормозного превратится в движущий, а тормозной момент двигателя изменит свой знак и будет продолжать действовать как тормозной. Установившаяся скорость –ωС2 наступит при равенстве момента двигателя и Мс т.е. в точке “В”. Кривые переходного процесса для этого случая изображены на рис. 4.4.3“б”. Время торможения до остановки.

 

Если активный момент сопротивления Мс в начале торможения был движущим (торможение при спуске груза), то в начале торможения тормозной момент двигателя (отрезок ED на рис. 4.4.3”а”) больше движущего статического момента и имеет место замедление, сопровождающееся уменьшением тормозного момента двигателя. При скорости ωс1 M=Mc, наступает установившийся режим тормозного спуска груза со скоростью ωс1. В этом случае затормозить систему до остановки путем динамического торможения нельзя (рис. 4.4.3”в”).

 

При реактивном Мс динамическое торможение происходит так же, как и при подъеме груза. Разница лишь в том, что при ω=0 действие Мс прекратится, и т.к. момент двигателя тоже станет равным 0, система остановится. Соответствующие этому случаю механические характеристики и кривые ω(t) и М(t) изображены на приведенных рис. 4.4.4 Процесс будет протекать так, как если бы скорость ω стремилась стать равной -ωс, но прекратится при ω=0. Поэтому соответствующие отрезки кривых на рисунке изображены пунктиром.

 

 

4.5 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при ω0=const, Мс=f(ω)

В случае линейной Мc от ω, т.е. при Мс=кω дифференциальное уравнение, определяющее поведении электропривода, имеет вид:

, где

ωy – скорость установившегося режима при Мс=Мy, а Dωy – падение скорости при установившемся режиме (рис. 4.5.1).

 

Учитывая, что ωy+Dωy=ω0 и умножая обе части уравнения на , получим

или

,

где

Решение этого уравнения относительно ω и М дает законы изменения ω и М

;

Длительность переходного процесса

Здесь – это время, за которое электропривод разгонится до ωy при постоянном моменте, равном пусковому Мп.

При Мс=М0+К1ω и Мс=М0-К1ω (рис. 4.5.2) переходный процесс описывается этими же уравнениями, что и при Мс=Кω, но в них

При вентиляторном моменте сопротивления дифференциальное уравнение, отражающее переходный процесс, имеет вид:

 

Хотя это уравнение решить можно, однако конечные результаты малопригодны для практического использования. Поэтому на практике чаще используются графические и графоаналитические методы. Естественно, что такие методы дают лишь приближенные результаты, однако, при тщательном выполнении их точность достаточна для решения практических задач. Правда, такие методы имеют и такой недостаток: они не дают возможности получить общие выводы. Решение может быть найдено лишь для частных случаев, когда значения всех параметров электропривода известны. Рассмотрим некоторые из них.

 

 

Читайте также:

  1. FAB-классификация острых лейкозов
  2. I. Общая характеристика непрямого остеогенеза
  3. I. Общая характеристика общественных отношений
  4. I. Общее понятие о целях, содержании, средствах и видах общения
  5. II. Исключить «лишнее» понятие
  6. Авторский договор. Классификация авторских договоров
  7. Административное наказание: понятие и виды
  8. Активные формы кислорода – классификация и свойства.
  9. АКТУАЛЬНОСТЬ, ЭПИДЕМИОЛОГИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ ОТРАВЛЕНИЙ ВСЛЕДСТВИЕ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ АЛКОГОЛЯ,
  10. Акты применения правовых норм: понятие, характерные черты, виды
  11. Акты толкования норм права: понятие и виды.
  12. Акции: понятие, категории, выпуск, размещение, виды прав акционеров.

lektsia.com

Переходные режимы электроприводов — Студопедия.Нет

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 47Следующая ⇒

Общая характеристика переходных режимов электроприводов, их классификация и понятие об оптимальных переходных процессах

Переходным процессом или переходным режимом электропривода называется режим его работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяется скорость, ток, момент, ускорение. Причинами возникновения переходных режимов является либо изменение нагрузки, либо воздействие на электропривод при управлении им, т.е. пуск, торможение, реверс и т.п. Они могут возникнуть в результате аварии или других случайных причин, например, при изменении величины напряжения или частоты сети, несимметрии напряжения по фазам, изменении порядка следования фаз, полном исчезновении напряжения, обрыве проводов и т.п. У некоторых механизмов, таких как кривошипно-шатунные прессы, ножницы, подъемно-качающиеся столы некоторых прокатных станов, установившихся режимов вообще нет, а их рабочие режимы представляют собой периодические переходные процессы.

Переходные режимы играют огромную роль в работе электропривода и механизма, и часто их характер предопределяет производительность механизма и качество выпускаемой продукции. Поэтому их изучение имеет большое практическое значение. Анализ этих режимов дает возможность правильно рассчитать мощность электродвигателя и выбрать его, уменьшить расход энергии при пуске и торможении, позволяет выявить предельно допустимое с точки зрения нагрева число включений в час двигателя электропривода, работающего большую часть времени в переходных режимах.

Лишь ограниченное число механизмов допускает возможность проектирования их электропривода без учета характера протекания переходных процессов. К ним относятся некоторые редко пускаемые и длительно работающие механизмы с простейшими пусковыми устройствами, например, вентиляторы, насосы, а также механизмы, в которых производственный процесс настолько груб, что к их электроприводу вообще не предъявляется каких-либо особых требований, кроме обеспечения заданной мощности (бетономешалки, камнедробилки и т.п.).

Характер переходного режима электропривода зависит от свойств рабочей машины, типа электродвигателя и его режима работы, передачи. Теоретическое рассмотрение переходных процессов с учетом всех влияющих факторов часто затруднителен, ибо не всегда можно аналитически выразить законы изменения отдельных параметров, или же поведение электропривода в переходных режимах описывается системой уравнений высоких порядков. К счастью, далеко не во всех случаях требуется детальный учет всех факторов. Второстепенные факторы могут не приниматься во внимание.

На протекание переходных процессов значительное влияние оказывает механическая, электромагнитная и тепловая инерция. Механическая инерция, характеризуемая электромеханической постоянной Тм, зависит как от инерционных масс и характера нагрузки Мс, так и от электромеханических свойств двигателя. Электромагнитная инерция характеризуется электромагнитной постоянной Тэ, зависящей от L и R электрической цепи. Тепловая инерция характеризуется постоянной времени нагрева Тн, зависит от теплоемкости машины и ее теплоотдачи. Поскольку тепловые процессы протекают значительно медленнее электромагнитных и механических, их при анализе переходных процессов электропривода не принимают во внимание.

Если механическая инерция практически всегда ощутима и сказывается на переходных процессах, то электромагнитная инерция может быть и несущественной и практически не влиять на характер протекания процесса. В связи с этим, когда не требуется очень большой точности, учитывается только механическая инерция. Переходные процессы в этом случае называются механическими.

Если учитывается только электромагнитная инерция (например, в цепях возбуждения), переходные процессы называются электромагнитными, а если учитывается механическая и электромагнитная инерция – электромеханическими.

Переход из одного установившегося состояния в другое может совершаться по различным траекториям. При управлении электроприводом стремятся выбирать такие, которые обеспечивают максимальное быстродействие, минимум потерь энергии и динамических нагрузок, максимум полезной работы и оптимальные значения других показателей.

 

Наиболее часто требуется обеспечить изменение скорости электропривода за минимальное время при ограничении момента двигателя. Такие переходные процессы называются оптимальными по быстродействию при ограничении момента. Этому условию при Мс=const соответствует равномерно ускоренный характер изменения скорости при М=Мдоп=const (см. кривые 1 и 2 на рис. 4.1.1).

Если Мс=f(ω), то скорость при реверсе в процессе торможения и пуска должна изменяться с различными ускорениями в случае реактивного Мс, как показано на рисунке.

Для некоторых механизмов, например, пассажирских лифтов, переходные процессы должны протекать при строго ограниченном ускорении. Условием минимальной длительности переходного процесса является поддержание постоянства ускорения при различных нагрузках. Такие переходные процессы называются оптимальными по быстродействию при ограничении ускорения ε.

В этом случае зависимость ω=f(t) должна оставаться неизменной при разных Мс, а момент двигателя  при этих разных Мс будет изменяться.

 

Однако, в ряде случаев момент двигателя не реагирует на изменение нагрузки. В этом случае для ограничения ε при любых Мс допустимый пусковой момент двигателя необходимо выбрать из условия:

Так вот, если Мпуск выбран в соответствии с данным выражением и при различных нагрузках остается неизменным, ускорение электропривода при возрастании нагрузки будет уменьшаться и при Мс=Мс макс примет значение

Очевидно εмин<εдоп и время пуска по мере возрастания нагрузки увеличится.

Для многих механизмов наряду с необходимостью ограничения М и ε требуется обеспечить плавность протекания переходных процессов путем ограничения производной  или так называемого рывка . Такие переходные процессы называются оптимальными при ограничении момента или ускорения и рывка.

Необходимость таких ограничений вызывается различными причинами. Так, для двигателей постоянного тока по условиям коммутации необходимо ограничивать , следовательно, и . Для пассажирских лифтов ограничение рывка создает более комфортные условия для людей, находящихся в лифте. Следует, только, иметь в виду, что ограничение производной  при пуске электропривода влечет за собой снижение быстродействия. Например, при уменьшения  возрастает время пуска электропривода.

 

 

4.2 Уравнения электромеханического переходного процесса электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const и ω0=const

В большинстве применяемых в промышленности электроприводов, получающих питание от сети, электромеханические переходные процессы протекают при неизменном напряжении U или частоте f1, т.е. при ω0=const. При этих условиях они возникают в случае изменения управляющего воздействия ω0 или f1 скачком (пуск, торможение, реверс) или изменении нагрузки. Для ограничения бросков тока и момента при пуске, торможении до допустимых значений в цепь якоря или ротора двигателя вводится добавочное сопротивление. При этом электромагнитная постоянная  силовой цепи значительно снижается, а электромеханическая постоянная , наоборот, увеличивается (уменьшается жесткость β). Поэтому при работе двигателя на пусковых характеристиках влиянием электромагнитной инерции на течение переходных процессов можно пренебречь, считая . Необходимость учета Тэ обычно возникает при выходе двигателя на естественную характеристику, когда добавочные сопротивления полностью выведены и влияние электромагнитной инерции может быть существенным.

Получим уравнения переходного процесса для общего случая при Тэ≠0 и ненулевых начальных условиях. Электромеханические переходные процессы при жестких механических связях, т.е. , описываются уравнениями:

;     

Найдя М из второго уравнения и подставив в первое, получим уравнение, разрешенное относительно скорости ω.

Аналогично можно получить уравнение, разрешенное относительно момента М.

. Здесь

Корни характеристического уравнения этих дифференциальных уравнений одинаковы и при  равны:

Общее решение этих уравнений при m<4 имеет вид:

1)

2)

Постоянные интегрирования A, B, C, D находятся из начальных условий.

При t=0 ω=ωнач; M=Mнач:

Подставляем эти величины в уравнения 1 и 2

ωнач=ωc+A; Mнач=Мс+С. Отсюда ; С=Мнач-Мс

:

 отсюда

Т.о. законы изменения ω и М будут такими:

При  корни характеристического уравнения р1=-α1, р2=-α2 и общее решение уравнений 1 и 2 будет таким:

Коэффициенты А1, В1, С1, D1 находятся аналогично A, B, C, D.

Законы изменения ω и М будут иметь следующий вид:

3)

4)

При , что бывает в редких случаях, р1=р2=α и общее решение дифференциальных уравнений 1 и 2 имеет вид:

Коэффициенты А2, В2, С2, D2 находятся из начальных условий.

Полученные общие зависимости ω=f(t) и M=f(t) в частных случаях существенно упрощаются, если до начала переходного процесса режим работы электропривода был установившимся.

Во всех случаях, когда двигатель работает на реостатных характеристиках, Тэ пренебрежительно мала и ее можно считать равной 0. Если электромеханическая связь в системе электропривода является жесткой, уравнения переходного процесса можно получить из соотношений 3 и 4, положив в них ; . Они имеют вид:

 

 

4.3 Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при одно – и многоступенчатом пуске в случае Мс=const; ω0=const

При пуске в одну ступень переходный процесс описывается уравнениями:

;

если увеличение скорости происходит не от ω=0, а от какого-то начального установившегося значения, как показано на рис. 4.3.1“а”.

 

Закон изменения ускорения

, где

εнач – начальное ускорение.

Уменьшение ε по мере увеличения скорости объясняется непрерывным уменьшением динамического момента Мдин. Кривые ω(t) и M(t) изображены на рис. 4.3.1“б”.

Если разгон идет из неподвижного состояния, т.е. когда ωнач=0, то

 (рис. 4.3.2“а”).

Время разгона на любом участке процесса до какой либо промежуточной скорости ωкон

Задаваясь временем t от 0 до найденного по формуле, можно построить кривые ω=f(t) и M=f(t). Они изображены на рис. 4.3.1“б”.

 

Т.к. ωкон=ωc, то . Поэтому практически процесс считается закончившимся, когда разность между установившимся и текущим значениями скорости снижается до 2%, т.е.

 или

При ωнач=0, ωкон=ωс-0,02ωс=0,98 ωс. Поэтому

Обычно при расчете принимается t=(3÷4)Tм.

Что касается Тм, ее можно определить, проведя касательную в любой точке кривой ω=f(t) или М=f(t), как показано на 4.3.1“б” и рис. 4.3.2“б”, или используя следующие выражения:

; ; ;

Для расчета переходного процесса при многоступенчатом пуске сначала строится пусковая диаграмма по ранее изложенным правилам задавшись пусковым и переключающим моментами. Она изображена на рис. 4.3.3“а”.

Для любой ступени разгона время, в течение которого момент изменяется от М1 до М2 может быть определено по формуле

Постоянная времени для любой ступени разгона

Законы изменения ω и М при разгоне на любой ступени определяются согласно ранее приведенным выражениям.

 

Для примера рассчитаем переходный процесс на первой и второй ступенях.

Постоянная времени

Время разгона на первой ступени

Закон изменения скорости на этой ступени

Закон изменения момента на этой ступени

Значения ωн1 и ωс1 находятся из графика рис. 4.3.3 или теоретически:

;

Здесь R1 – полное сопротивление якорной или роторной цепи ДНВ или АД.

Задаваясь временем t от 0 до t1, можно рассчитать по приведенным формулам и построить кривые ω=f(t) и M=f(t).

Постоянная времени для второй ступени

Время разгона на второй ступени

Закон изменения скорости и момента на этой ступени

;

Значения ωн2 и ωс2 находятся из пусковой диаграммы аналогично как и на первой ступени и т.д.

Время разгона при выходе на естественной характеристике до скорости ωс принимается равным tн=(3÷4)Tм, где в Тм вместо ωнх подставляется ωн.

 

 

4.4 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const; ω0=const в тормозных режимах

Рассмотрим сначала реверс, который заключается в торможении противовключением с дальнейшим изменением направления вращения и разгоне в противоположную сторону. Если реверс осуществляется при активном моменте сопротивления Мс=const, переходный процесс описывается уравнениями, приведенными ранее для двигательного режима, с той разницей, что в этих уравнениях нужно поставить знак минус перед ωс и перед Мнач.

На рис. 4.4.1 изображена механическая характеристика, иллюстрирующая переход из двигательного режима в режим противовключения (“а”) и соответствующие этому кривые переходного процесса ω(t) и M(t).

Двигатель при переводе его в режим противовключения тормозится по линии ВС. Затем, если его не отключить от сети, будет разгоняться в обратном направлении по линии CD, достигает скорости идеального холостого хода (-ω0) и т.к. момент сопротивления активный, переходит в режим рекуперации с отдачей энергии в сеть (линия DE). Равновесие наступит в т. Е, где М=Мс и скорость -ωс. Такой процесс может быть, если в случае подъема тяжелого груза двигатель тормозится противовключением и при ω=0 не отключается и не затормаживается механическими тормозами.

При реактивном моменте сопротивления процесс разбивается на два этапа. На первом этапе, являющемся тормозным, момент Мc и момент двигателя действуют согласно, обеспечивая эффективное торможение. Закон изменения ω и М описываются теми же уравнениями что и при активном Мc. Время торможения до ω=0

 

На втором этапе происходит разгон в противоположном направлении (после торможения и остановки), если требуется реверс. Знак Мс меняется на противоположный. Уравнения, описывающие переходный процесс будут иметь такой же вид, как для режима пуска, только ωнач=0, Мнач=Мп, ωс=-ω'с, т.е.

;

где Мп – пусковой момент.

Время реверса

Механические характеристики, соответствующие данному режиму и кривые переходного процесса приведены на рис. 4.4.2“а” и “б”.

При переходе скорости через 0 динамический момент Мдин скачком изменяется от значения Мдин=-(Мп+Мс) до Мдин=-(Мп-Мс), что вызывает соответствующее изменение ускорения и в кривых ω=f(t) и M=f(t) появляется излом.

 

При динамическом торможении законы изменения ω и М описываются теми же уравнениями, что и для реверса, т.е.

;

,

где ωс – установившаяся скорость, определяемая точкой пересечения механической характеристики динамического торможения и вертикали Мc =const.

В случае активного Мс точка “B”, соответствующая установившейся скорости -ωс2, относится к случаю, когда этот момент в начале процесса является тормозным, что имеет место, например, при подъеме груза, а точка “С” с установившейся скоростью ωс1 – к случаю, когда этот момент является движущим, например, при спуске груза (рис. 4.4.3“а”).

В случае торможения при подъеме груза под действием тормозного момента двигателя и Мс привод вначале будет тормозится и остановится, т.к. момент двигателя станет равным 0, но т.к. Мс является активным и будет продолжает действовать в том же направлении, под его действием система будет вращаться в обратную сторону. При этом Мс из тормозного превратится в движущий, а тормозной момент двигателя изменит свой знак и будет продолжать действовать как тормозной. Установившаяся скорость –ωС2 наступит при равенстве момента двигателя и Мс т.е. в точке “В”. Кривые переходного процесса для этого случая изображены на рис. 4.4.3“б”. Время торможения до остановки.

 

Если активный момент сопротивления Мс в начале торможения был движущим (торможение при спуске груза), то в начале торможения тормозной момент двигателя (отрезок ED на рис. 4.4.3”а”) больше движущего статического момента и имеет место замедление, сопровождающееся уменьшением тормозного момента двигателя. При скорости ωс1 M=Mc, наступает установившийся режим тормозного спуска груза со скоростью ωс1. В этом случае затормозить систему до остановки путем динамического торможения нельзя (рис. 4.4.3”в”).

 

При реактивном Мс динамическое торможение происходит так же, как и при подъеме груза. Разница лишь в том, что при ω=0 действие Мс прекратится, и т.к. момент двигателя тоже станет равным 0, система остановится. Соответствующие этому случаю механические характеристики и кривые ω(t) и М(t) изображены на приведенных рис. 4.4.4 Процесс будет протекать так, как если бы скорость ω стремилась стать равной -ωс, но прекратится при ω=0. Поэтому соответствующие отрезки кривых на рисунке изображены пунктиром.

 

 

4.5 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при ω0=const, Мс=f(ω)

В случае линейной Мc от ω, т.е. при Мс=кω дифференциальное уравнение, определяющее поведении электропривода, имеет вид:

, где

ωy – скорость установившегося режима при Мс=Мy, а Dωy – падение скорости при установившемся режиме (рис. 4.5.1).

 

Учитывая, что ωy+Dωy=ω0 и умножая обе части уравнения на , получим

 или

,

где

Решение этого уравнения относительно ω и М дает законы изменения ω и М

;

Длительность переходного процесса

Здесь  – это время, за которое электропривод разгонится до ωy при постоянном моменте, равном пусковому Мп.

При Мс=М0+К1ω и Мс=М0-К1ω (рис. 4.5.2) переходный процесс описывается этими же уравнениями, что и при Мс=Кω, но в них

При вентиляторном моменте сопротивления дифференциальное уравнение, отражающее переходный процесс, имеет вид:

 

Хотя это уравнение решить можно, однако конечные результаты малопригодны для практического использования. Поэтому на практике чаще используются графические и графоаналитические методы. Естественно, что такие методы дают лишь приближенные результаты, однако, при тщательном выполнении их точность достаточна для решения практических задач. Правда, такие методы имеют и такой недостаток: они не дают возможности получить общие выводы. Решение может быть найдено лишь для частных случаев, когда значения всех параметров электропривода известны. Рассмотрим некоторые из них.

 

 

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 14; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

studopedia.net

Переходный режим - электропривод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Переходный режим - электропривод

Cтраница 1

Переходные режимы электроприводов связаны с динамикой работы электрического двигателя и производственного механизма. Поэтому возникает необходимость в рассмотрении основных сведений из области динамики электропривода.  [1]

Переходным режимом электропривода называется режим работы при переходе от одного установившегося режима к другому.  [2]

Переходным режимом электропривода называют режим работы при переходе от одного установившегося состояния привода к другому, когда изменяются скорость, момент и.  [3]

Переходным режимом электропривода называют режим работы при переходе от одного установившегося состояния привода к другому, когда изменяются скорость, момент и ток.  [5]

Переходным режимом электропривода называют режим его работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяются скорость, момент и ток.  [6]

Продолжительность переходных режимов электропривода ( время разгона при пуске, время остановки при торможении и длительность перехода от одной установившейся скорости к другой) в некоторых случаях оказывает существенное влияние на производительность рабочей машины. Для обеспечения согласованной и правильной работы отдельных элементов автоматизированных установок ( например, поточных линий) приходится определять как продолжительность переходного режима, так и длину пути, пройденного при этом рабочими органами машины.  [7]

Рассмотрение переходных режимов электроприводов с учетом всех влияющих факторов во многих случаях представляет ряд трудностей. Поэтому с целью упрощения целесообразно полагать, что Afc-0, а следовательно, и ток / с0, так как простая система Г - Д ( без обратных связей) обладает тем свойством, что характер протекания переходного процесса и время пуска, реверсирования и торможения почти не зависят от статического момента на валу двигателя. Кроме того, для упрощения применяется целый ряд других предположений, как, например, то, что влияние гистерезиса и вихревых токов мало и может не учитываться; реакция якоря отсутствует; магнитный поток двигателя является постоянным; индуктивность цепи якорей равна нулю; магнитная цепь генератора не насыщена, а значит, индуктивность обмотки возбуждения генератора постоянна.  [8]

Изучение переходных режимов электропривода имеет большое практическое значение. Правильный выбор мощности электродвигателей, правильный подбор аппаратов и расчет схем управления, уменьшение расхода энергии при пуске и торможении основаны на знании переходных режимов электроприводов.  [9]

Знание переходных режимов электроприводов позволяет правильно выбрать электродвигатель по мощности, подобрать аппаратуру и рассчитать схему управления, уменьшить расход электроэнергии при пуске и торможении. Для повышения производительности рабочих механизмов необходимо не только выбрать оптимальное значение номинальной скорости, но и стремиться к сокращению длительности переходных режимов приводов. Рассмотрим электромеханические переходные процессы в приводах с асинхронными двигателями трехфазного тока, пренебрегая в первом приближении электромагнитными процессами, которые протекают значительно быстрее механических.  [10]

Изучение переходных режимов электропривода имеет большое практическое значение. Результаты их расчетов позволяют правильно определить мощность электродвигателей и аппаратуры, рассчитать систему управления и оценить влияние работы электропривода на производительность и качество работы производственных механизмов.  [11]

Продолжительность переходных режимов электропривода ( время разгона при пуске, время остановки при торможении и длительность перехода от одной установившейся скорости к другой) в некоторых случаях оказывает существенное влияние на производительность рабочей машины. Для обеспечения согласованной и правильной работы отдельных элементов автоматизированных установок ( например, поточных линий) приходится определять как продолжительность переходного режима, так и длину пути, пройденноро при этом рабочими органа-ми машины.  [12]

В переходном режиме электропривода одновременно и взаимосвязанно между собой действуют переходные механические, электромагнитные и тепловые процессы. При быстро протекающих процессах изменение теплового состояния электропривода в большинстве случаев не оказывает существенного влияния на другие процессы, поэтому в дальнейшем при изучении переходных режимов в электроприводах изменение теплового состояния двигателя не учитывается. В этом случае имеют в виду протекание только механических и электромагнитных переходных процессов, в совокупности называемых электромеханическим переходным процессом.  [13]

При расчете переходных режимов электроприводов необходимо учитывать не только характеристики производственных механизмов, но и характеристики различных типов электродвигателей. Особенности характеристик различных двигателей оказывают существенное влияние на протекание переходных режимов.  [14]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Переходный режим - электропривод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Переходный режим - электропривод

Cтраница 2

При расчете переходных режимов электроприводов необходимо учитывать характеристики не только производственных механизмов, но и различных типов электродвигателей. Особенности характеристик различных двигателей оказывают существенное влияние на протекание переходных режимов.  [16]

При расчете переходных режимов электроприводов необходимо учитывать харамеристики не только производственных механизмов, но и различных типов электродвигателей. Особенности характеристик различных двигателей оказывают существенное влияние на протекание переходных режимов.  [18]

АД в переходных режимах электропривода, например при пуске двигателя, при переходе от одной скорости к другой и торможении.  [19]

Это происходит в переходных режимах электропривода либо при изменении направления нагрузочного ( внешнего) момента.  [20]

Случай постоянства динамического момента в переходных режимах электроприводов практически встречается сравнительно редко. Обычно он меняется с изменением скорости. В общем случае и момент двигателя, и статический могут изменяться по любому закону.  [21]

Случай постоянства динамического момента в переходных режимах электроприводов практически встречается сравнительно редко. Гбычно он меняется с изменением скорости. В общем случае и момент двигателя, и статический могут изменяться по любому закону. Наиболее широко распространен на практике случай линейной механическо характеристики двигателя при постоянстве статического момента п приведенного момента инерции ( рис. IX-24), известный из предыдущего изложения вопроса пуска двигателей.  [22]

В динамике электропривода изучаются законы протекания переходных режимов электроприводов на основе уравнений движения теоретической механики.  [23]

В случае необходимости уменьшения потерь при переходных режимах электропривода желательно применять асинхронные ко-роткозамкнутые электродвигатели сповышенным скольжением. Это достигается увеличением активного сопротивления обмотки ротора / v У таких двигателей номинальное скольжение sH 7 - 16 % вместо 2 - 5 % у обычных двигателей.  [24]

Количество исполнительных механизмов, для которых характер протекания переходных режимов электропривода малосуществен, ограничено. Для большинства рабочих машин протекание переходных процессов электропривода имеет существенное значение. С уменьшением длительности пуска и торможения уменьшается длительность рабочего цикла - производительность увеличивается. Но при сокращении длительности этих режимов возрастают динамические нагрузки в элементах рабочей машины, что может привести к их разрушению.  [25]

Для суждения о максимальных нагрузках электропривода при реверсировании стола, а также для построения нагрузочной диаграммы за цикл работы станка необходимо проанализировать переходные режимы электропривода. При рассмотрении переходных режимов привода стола предполагается, что предварительно был включен асинхронный двигатель и скорость его достигла установившегося значения, обусловленного моментом потерь в передачах нереверсивной части кинематической цепи.  [26]

Вследствие значительной намагничивающей силы ( в 5 - 7 раз больше номинальной), создаваемой задающей обмоткой усилителя, имеет место форсировка переходных режимов электропривода. При этом система управления до вступления в действие дифференциальной обмотки работает а поддержание постоянства тока главной цепи. В конце переходного процесса за счет действия дифференциальной обмотки система работает как регулятор скорости двигателя.  [27]

Переход из двигательного режима в генераторный происходит автоматически, когда частота вращения ротора п2 превосходит частоту вращения магнитного поля nv Это может иметь место при переходных режимах электропривода либо при изменении направления нагрузочного ( внешнего) момента.  [28]

Инерцией обладают все движущиеся части электропривода. Чтобы рассчитать время переходного режима электропривода, необходимо найти общий момент инерции. Чем больше момент инерции, тем дольше длится пуск, остановка, реверсирование двигателя. Если какое-либо тело вращается от двигателя через редуктор, то момент инерции, приведенный к валу электродвигателя, / J / i2, где / - передаточное число редуктора.  [29]

Переход из двигательного режима в генераторный происходит автоматически, когда частота вращения ротора п2 превышает частоту вращения магнитного поля HJ. Это возможно при переходных режимах электропривода либо при изменении направления нагрузочного момента.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Переходный процесс - электропривод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Переходный процесс - электропривод

Cтраница 3

Во всех случаях, когда требования к стабильности диаграммы скорости являются жесткими и когда желательно более точное воспроизведение оптимальной зависимости со ( 0 в части ограничения рывка, формирование переходных процессов электропривода должно осуществляться путем программного управления системами автоматического регулирования скорости электропривода.  [32]

Сложность режимов работы и анализа рассматриваемых систем определяется количеством электроприводов, различием их параметров и нагрузочных моментов. Скорость протекания переходных процессов отдельного электропривода зависит не только от его параметров, но и от параметров всей системы.  [33]

Количество исполнительных механизмов, для которых характер протекания переходных режимов электропривода малосуществен, ограничено. Для большинства рабочих машин протекание переходных процессов электропривода имеет существенное значение. С уменьшением длительности пуска и торможения уменьшается длительность рабочего цикла - производительность увеличивается. Но при сокращении длительности этих режимов возрастают динамические нагрузки в элементах рабочей машины, что может привести к их разрушению.  [34]

По значению Ра, найденному по формуле (8.10) или (8.13), подбирается двигатель с номинальной мощностью Рп так, чтобы Рн Ра. Построение последних, а также исследование переходных процессов электроприводов основываются на составлении и решении уравнений движения электропривода. Имея нагрузочную диаграмму, методом эквивалентного тока или мощности находят необходимую номинальную мощность электродвигателя.  [35]

По значению Рэ, найденному по формуле (8.4), подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн так, чтобы РН РЭ. Построение последних, а также исследование переходных процессов электропривода основываются а составлении и решении уравнений движения электропривода. Имея нагрузочную диаграмму, методом эквивалентного тока или мощности находят необходимую номинальную мощность электродвигателя. Выбранный по условиям нагрева двигатель не во - всех случаях будет удовлетворять требованиям работы в приводе станка-качалки. Он должен быть проверен по условиям пуска станка-качалки и по условиям преодоления пиков нагрузочного момента при работе установки. При пуске станка-качалки двигатель должен развивать момент, обеспечивающий преодоление статического момента сопротивления системы н некоторый избыточный момент, необходимый для ее разгона до установившейся скорости. Статический момент со противления системы при пуске превышает соответствующий момент при установившемся режиме из-за увеличенных сил трения, обусловленных заеданием движущихся частей, выжиманием смазки, наличием песчаных пробок.  [36]

При этом время изменения скорости, или, как говорят, время переходного режима, определяет качество и точность работы устройства. Поэтому представляет интерес познакомиться с параметрами, определяющими переходные процессы электропривода. Простейшим примером такого переходного процесса является разгон электродвигателя от начального нулевого значения скорости его вращения до какого-то установившегося значения.  [37]

Графики этой зависимости при разных значениях тм показаны на фиг. Как видно, при увеличении тм увеличивается длительность переходного процесса электропривода, поэтому тм является одной из его важнейших характеристик.  [38]

Левая часть уравнения ( 74) выражает избыточный момент электропривода Мизб, правая часть - динамический момент Мдин. Поэтому уравнение ( 74) можно прочитать и так: во время переходного процесса электропривода избыточный момент уравновешивается динамическим моментом.  [39]

Но тепловые переходные процессы обычно идут много медленнее двух остальных. Поэтому при изучении динамических режимов электропривода не учитываются изменения теплового состояния элементов привода и, говоря о переходных процессах электропривода, имеют в виду только механические и электромагнитные переходные процессы, которые в их совокупности называют электромеханическими переходными процессами.  [40]

Асинхронный двигатель с фазным ротором как в установившихся, так п в переходных процессах работает в пределах рабочего участка его механической характеристики. Рабочий участок характеристики с достаточной степенью точности линеаризуется даже с учетом электромагнитной инерции, поэтому весь приведенный выше анализ переходных процессов электропривода с линейной механической характеристикой без существенных исключений распространяется на этот двигатель и нет необходимости специально рассматривать переходные процессы асинхронного электропривода с двигателем с фазным ротором.  [41]

Поэтому необходимо вывести выражения среднеквадратичных величин для основных видов графиков ударной нагрузки. Это можно сделать просто, если применить наиболее общее выражение для средне-квадратичного момента двигателя при переменной нагрузке, обусловленной переходным процессом электропривода; к выводу этого выражения и переходим.  [42]

Создание любого механического агрегата связано теперь непосредственно с электрооборудованием, обе задачи решаются комплексно. Вследствие этого специалисты в области электропривода должны быть хорошо знакомы с механическим оборудованием и технологией и, конечно, уметь решать вопросы о способах регулирования скорости, рассчитывать переходные процессы электропривода, выбирать мощность двигателей.  [43]

По значению Рэ, найденному по формуле (7.4), подбирается двигатель с номинальной мощностью Ри так, чтобы Pa Рэ. При разработке новых серий электроприводов станков-качалок или выполнении специальных исследований, когда необходимо получить более точные данные для выбора двигателя, строят нагрузочные диаграммы Р 1 ( 0 - Построение последних, а также исследование переходных процессов электропривода основываются на составлении и решении уравнений движения электропривода. Имея нагрузочную диаграмму, методом эквивалентного тока или мощности находят необходимую номинальную мощность электродвигателя. Выбранный по условиям нагрева двигатель не во всех случаях будет удовлетворять требованиям работы в приваде станка-качалки. Он должен быть проверен по условиям пуска станка-качалки и по условиям преодоления пиков нагрузочного момента при работе установки.  [44]

При всяком нарушении равновесия между моментами двигателя и статического сопротивления наступает переходный процесс, сопровождающийся изменением частоты вращения, момента и тока двигателя и запаса кинетической энергии электропривода и механизма. К переходным процессам относятся пуск, торможение, реверсирование, изменение нагрузки или частоты вращения во время работы механизма и пр. Характер протекания переходных процессов электропривода определяется прежде всего законами изменения движущих моментов и моментов сопротивления всего агрегата.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

37.Переходный процесс электропривода с двигателем независимого возбуждения при из­менении магнитного потока

33.Переходный процесс эл. привода с линейной хар-ой при одно- и многоступенчатом пуске при ω0=const, MC=const.

При одноступенчатом пуске переходный процесс описывается уравнениями

;

если увеличение скорости происходит не от=0, а от какого-то начального установившегося значения, как показано на графиках.

Закон изменения ускорения , где

Уменьшение ε по мере увеличения скорости объясняется непрерывным уменьшением динамического момента Мдин. Если разгон идет из

Законы изменения и М при разгоне на любой ступени определяются согласно ранее приведенным выражениям.

Для примера рассчитаем переходный процесс на первой и второй ступенях. Сначала для первой ступени

1. 3.

2. 4.

Значения н1 и с1 находятся из графика, где изображена пусковая диаграмма при М=Мн и М=Мс . Задаваясь временем t от 0 до t1 , рассчитываются законы изменения и М на первой ступени и строятся кривые =f(t) и M=f(t).

Далее делается расчет процесса на второй ступени

1. 3.

2. 4.

Значения с2 и к1 находятся из пусковой диаграммы. Задаваясь временем t от 0 до t2, рассчитываются и строятся кривые =f(t) и M=f(t) для второй ступени и т.д. Время разгона на естественной характеристике до =н=с принимается равным tн=(3-4)Tм, где в Тм вместо нх подставляется н.

34. Переходные процессы эл. привода с линейной хар-ой при ω0=const, MC=const в тормозных режимах.

Рассмотрим сначала реверс, который заключается в торможении противовключением с дальнейшим изменением направления вращения и разгоне в противоположную сторону.

Если реверс осуществляется при активном моменте сопротивления Мс=const, переходный процесс описывается уравнениями, приведенными ранее для двигательного режима, с той разницей, что в выражениях для ω и М нужно поставить знак минус перед ωс и перед Мнач

На графике с механическими характеристиками показан переход из двигательного режима в режим противовключения и построены кривые переходного процесса. Двигатель при переводе егов режим противовключения тормозится по линии ВС. Затем, если его не отключить от сети, будет разгоняться в обратном направлении по линии

Дин. торможения и вертикали Мc =const. В случае активного Мс точка “B”, соответствующая ωс2, относится к случаю, когда этот момент в начале процесса является тормозным, что действует при подъеме груза, а т. “c” с установившейся скоростью ωс1- к случаю, когда этот момент является движущим при спуске груза (рис.а). В случае торможения при подъеме груза под действием Мс и тормозного момента двигателя привод вначале будет тормозится и остановится, т.к. момент двигателя станет =0, но т.к. Мс является активным и будет продолжать действовать в том же направлении, под его действием система будет вращаться в обратную сторону. При этом Мс из момента сопротивления (тормозного) превратится в движущий, а тормозной момент двигателя изменит свой знак и будет продолжать действовать как тормозной. Установившаяся скорость наступит при равенстве момента двигателя и Мс т.е. в т. В. Кривые переходного процесса этого случая изображены на рис. “б”. Время торможения до ω=0 , т.е. до остановки

Если активный момент сопротивления в начале торможения был движущим (торможение при спуске груза ), то в начале торможения тормозной момент (отрезок ED на рис.”а”) больше движущего статического момента и есть замедление, сопровождающееся уменьшением тормозного момента двигателя. При скорости ωс1 M=Mc, замедление прекращается и наступает установив-шийся режим тормозного спуска груза со скоростью ωс1. В этом случае затормозить систему до остановки путем динамического торможения нельзя (рис.”в”). При реактивном моменте сопротивления динамическое торможение происходит так же, как и при подъеме груза. Разница лишь в том, что

36. Переходный процесс эл. привода с линейной хар-ой при ω0=f(t), MC=const в тормозных режимах.

При пуске электропривода включением его в сеть на полное напряжение U=const и f1=const переходные процессы протекают при скачке напряжения, или как говорят, скачке управляющего воздействия, когда 0=const. Для ограничения бросков тока и момента в якорную или роторную цепь двигателя приходится вводить добавочное сопротивление. Переходные процессы при этом будут далеки от оптимальных. При питании двигателя от преобразователя напряжения или частоты ( в замкнутых системах) можно получить переходные процессы, близкие к оптимальным, путем плавного изменения управляющего воздействия. Они протекают в этом случае при ω0=f(t). При этом ограничивается темп нарастания управляющего воздействия путем ограничения ускорения ω 0 Т.о. переходные процессы протекают в этом случае при U=var или f=var.

Проанализируем переходные процессы при линейном изменении управляющего воздействия ω 0 во времени, т.е. при линейном изменении U или f1, при котором ω 0= ω 0 нач+εt.

Исходными дифференциальными уравнениями для получения расчетных соотношений являются ранее полученные уравнения

При соотношении постоянных времени величиной Тэ можно пренебречь и уравнение, определяющее закон изменения ω будет иметь вид

Правая часть этого уравнения – частное решение, соответствующее установившемуся режиму, когда все свободные составляющие затухнут. Для этого режима ω =a+bt, где а и b – неопределенные коэффициенты , находимые из начальных условий. Имея в виду, что , получим приt=0

Отсюда

Общее решение дифференциального уравнения относительно ω

Обычно ДНВ работает при Ф=Фн если U=const или U=var. Необходимость ослабления по­тока возникает когда требуется получить скорость, превышающую основную (согласно тре­бованиям технологического процесса ). Если бы поток изменялся мгновенно, то в началь­ный момент времени имел бы место бросок тока и момента, как показано на рисунках ω=f(Ia) и ω =f(M) пунктиром . В действительности Ф изменяется во времени. Поэтому ток якоря и момент двигателя будут изменяться по т.н. динамическим характеристикам (кривая1). Для расчета переходного процесса пренебрегаем индуктивностью якоря LЯ т.к. она мала по сравнению с индуктивностью LВ обмотки возбуждения. Бросок тока и момента будет тем больше, чем быстрее темп изменения Ф. Для получения расчетного выражения воспользуемся уравнением равновесия ЭДС в якорной цепи и уравнением момента.

Выразим коэффициенты “k” через номинальные параметры. Коэффициенты ЭДС

;

1) ; 2)

Определив из второго уравнения IЯ и подставив в первое, а также разделив полученное выражение на , получимили в относительных единицах

3) , где;

Это уравнение нелинейное и решить его непосредственно нельзя, т.к. φ =f(t). При небольших пределах изменения Фможно считать, что Физменяется по линейному закону, как показано на графике кривой намагничивания. Линейное изменение потока имеет место в случае, если , т.е. когда цепь машины не насыщена (здесь допускается некоторая погрешность). Закон изменения тока возбуждения при ненасыщенной магнитной цепи можно найти из уравнения равновесия ЭДС для цепи возбуждения

25. Математическое описание процессов преобр.энергии в АД

Схема включения АД с фазным ротором и соответствующая ей схема двухфазной модели изображены на рисунках.

Математическое описание процессов эл.механического преобразования энергии в осях  и  можно получить из ранее приведенных уравнений положив в них U2=0 и к=0.

, где

Эти уравнения используются для анализа динамических свойств асинхронного ЭМП. В установившемся симметричном режиме работы двигателя переменные представляют собой сдвинутые относительно друг от друга по фазе синусоидальные величины, изменяющиеся в осях ,  с частотой сети: .

Представим эти переменные в виде вращающихся векторов U1, I1, U1, I1 и т.д. Т.к. переменные фазы  отстают от переменных фазы  на эл=90, между ними очевидна связь: и .т.д. Учитывая это и имея ввиду, что производная по времени от вектора, неизменного по модулю и вращающегося со скоростью0эл, может быть получена умножением этого вектора на j0эл, т.е. например: , уравнения электрического равновесия для фазы статора и ротора можно представить в виде:

, т.к.

Для анализа статических режимов преобразования энергии выразим потокосцепления 1 и 2 через намагничивающий ток:

26. Естественные механическая и эл.Механическая характеристика ад.

Наиболее удобна для анализа работы АД Г-образная схема замещения с намагничивающим контуром, вынесенным на зажимы первичной сети. Здесь. Т.к.- мало, пренебрегаем им ,т.е. получаем.

Приняв для главной цепи поправочный коэффициент 1, получим схему замещения, в которой: ;;;.

Используя известные из курса эл.машин выражения для электромагнитного момента:

и критического момента: .

И поделив одно на другое получим после преобразований

прямой линией, описываемой уравнением (в пределах до МН):.

Следует иметь в виду, что формулы Клосса, в т.ч. и упрощенная, достаточно точно описывают механические характеристики АД с фазным ротором. В к.з. АД, выпускаемых обычно с относительно глубокими пазами в роторе, либо с двойной клеткой ротора, имеется в той или иной степени явление вытеснения тока в стержнях ротора. Поэтому их параметры непостоянны и механические характеристики значительно отличаются от от характеристик, рассчитанных по формулам Клосса. Однако, эти формулы благодаря своей простоте позволяют выполнять многие расчеты и делать общие заключения о свойствах и работе АД. В тех же случаях, когда необходима большая точность, должны использоваться экспериментально снятые механические характеристики. У некоторых к.з. двигателей при малых скоростях механическая характеристика имеет провал,(см. рис.), вызванный влиянием высших гармоник поля, с чем следует считаться при пуске двигателя под нагрузкой.

Электромеханические характеристики АД представляют собой зависимости и. Т.к. ток ротора является основной величиной для оценки режима работы двигателя, рассмотрим графическую зависимость.

При использовании формул илиэто не всегда удается сделать в виду отсутствия данных о сопротивлениях обмоток двигателя.

В связи с этим для получения эл.механической характеристики воспользуемся формулой Клосса и выражением эл.магнитного момента.

, где , отсюда

studfiles.net