4 Анализ работы электропривода
4.1 Кинематическая схема электропривода
Для анализа работы ЭП необходимо на начальном этапе провести анализ механической части электропривода. Кинематическая схема дает представление об идеальных кинематических связях между движущимися массами, которые при изменении нагрузки обладают конечной жесткостью и подвергаются деформации.
Кроме того, различные части механизма обладают различными скоростями и для сравнения их сил и моментов возникает необходимость приведения их к одной какой-то базовой скорости. Поэтому для анализа условий движения механической части электропривода необходимо на базе кинематической схемы составить расчетную механическую схему, в которой моменты инерции, массы, действующие силы, реальные жесткости механических связей приведены к одной и той же расчетной скорости. Предполагается, что параметры движения двигателя и исполнительного механизма приведены к частоте вращения вала двигателя. Таким образом, от анализа кинематической схемы можно перейти к расчетной двухмассовой схеме механической части электропривода.
Рисунок 4.1 - Кинематическая схема электропривода
Запишем уравнение движения механической части электропривода:
;
;
.
[6]
Выполнив преобразование по Лапласу система примет следующий вид:
;
;
.
Данной системе уравнений соответствует следующая структурная схема механической части электропривода:
Рисунок 4.2 - Структурная схема механической части электропривода
4.2 Уравнения и передаточные функции системы
Уравнения электромеханической системы имеют следующий вид:
;
;
;
,
где
;
;
.
Данной системе уравнений соответствует структурная схема, изображенная на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Структурная схема электромеханической части системы
Добавив к электромеханической части электропривода систему питания и регулирования получим полную структурную схему электропривода, изображенную на рисунке 4.4.
;
.
Рисунок 4.4 - Структурную схему электропривода
4.3 Передаточная функция выпрямителя
Для обобщенного анализа, управляемый выпрямитель можно описать следующим дифференциальным уравнением:
.
Выполнив преобразование по Лапласу получим:
.
Передаточная функция выпрямителя, представленная в виде апериодического звена имеет следующий вид:
,
где
- напряжение управления тиристорным
выпрямителем;
- коэффициент усиления по напряжению
выпрямителя;
- постоянная времени выпрямителя.
Тиристорный управляемый выпрямитель
является быстродействующим элементом.
При полупроводниковой схеме СИФУ его
постоянную времени
,
учитывающую запаздывание и инерционность
фильтра СИФУ можно отнести к бесконечно
малым и его передаточную функцию можно
представить в виде пропорционального
звена
.
Рисунок 4.5 - Передаточная функция выпрямителя
4.4 Передаточная функция преобразователя частоты
Работу преобразователя частоты, не имеющего инерционности и запаздывания на силовом канале, можно описать уравнением
.
Передаточную функцию можно представить в виде пропорционального звена
.
При этом учтем влияние внешней характеристики преобразователя на режим работы системы путем включения внутреннего сопротивления преобразователя в сопротивление фазы статора.
.
Добавим к данной передаточной функции
коэффициент, учитывающий связь между
f и
.
;
.
Рисунок 4.6 - Передаточная функция преобразователя частоты