- •1. Основные сведения об электро-
- •1.2. Краткий исторический обзор развития
- •2. Механика электропривода
- •2.1. Уравнение движения
- •2.2. Приведенное механическое звено
- •2.3. Совместная работа электродвигателя и
- •2.3.1. Механические характеристики рабочего
- •2.3.2. Механические характеристики электродвига-
- •2.4. Установившийся режим работы электро-
- •3. Механические и электромеханичес-
- •3.1. Электромеханическое преобразование электрической энергии в механическую
- •3.2. Механические и электромеханические характе
- •3.2.1. Построение механических и электромеха-
- •3.2.2. Механическая и электромеханическая характеристики в относительных единицах
- •3.2.3. Искусственные электромеханические и
- •3.2.3.1. Реостатные характеристики
- •3.2.3.2. Изменение магнитного потока
- •3.2.3.3. Изменение питающего напряжения
- •3.2.4. Режимы работы электродвигателя и
- •3.2.4.1. Двигательный режим работы
- •3.2.4.2. Режимы торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •3.2.5. Режим пуска дпт нв
- •3.3. Механические и электромеханические харак
- •3.3.1 Искусственные характеристики дпт пв
- •3.3.2. Тормозные режимы электродвигателя постоян-
- •3.3.3 Режим реостатного пуска дпт пв
- •3.4. Электромеханические и механические
- •3.5. Электромеханические и механические
- •3.5.1. Общие сведения
- •3.5.2. Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя
- •3.5.3. Построение механических и электромехани-
- •3.5.4. Искусственные характеристики
- •3.5.4.1 Реостатные характеристики
- •3.5.4.2.Изменение напряжения питания
- •3.5.4.3.Изменение числа пар полюсов
- •3.5.4.4 Изменение частоты питающей сети
- •3.5.5. Механические характеристики асинхрон-
- •3.5.5.1 Рекуперативное торможение
- •3.5.5.2. Торможение противовключением
- •3.5.5.3. Динамическое торможение
- •3.5.6. Реостатный пуск асинхронного двигателя
- •3.6. Механическая и угловая характеристики
- •3.5.1. Электромеханическое преобразование энергии
- •3.5.2. Пуск синхронного двигателя
- •3.5.3. Режимы торможения сд
- •3.5.4. Компенсация реактивной мощности
- •3.7 Механические характеристики
- •3.7.1. Многодвигательные электроприводы с
- •3.7.2. Многодвигательные электроприводы с
- •4. Переходные процессы в электро-
- •4.1. Общие сведения о переходных процессах
- •4.1.1. Время ускорения и замедления привода
- •4.1.2 Графическое и графо – аналитическое ре-
- •4.2. Механические переходные процессы
- •4.2.1. Механические переходные процессы при линей-
- •4.2.2. Механические переходные процессы в ре-
- •4.2.3. Механические переходные процессы в режиме
- •4.2.4. Переходные процессы при реостатном пуске
- •4.2.5. Переходные процессы при линейном изменении
- •4.2.5.1. Пуск на холостом ходу
- •4.2.5.2. Пуск двигателя при реактивном стати-
- •4.2.5.3. Переходные процессы при торможении
- •4.2.6. Механические переходные процессы при не-
- •4.3. Электромагнитные переходные процессы
- •4.3.1. Форсирование эпп в обмотке возбуждения
- •4.4. Электромеханические переходные
- •4.4.1. Электромеханические переходные процессы при
- •4.4.2. Переходные процессы при изменении магнитно-
- •4.4.3. Переходные процессы при экспоненциальном
- •4.5. Тепловые переходные процессы
- •5. Выбор мощности
- •5.1. Режимы работы электроприводов
- •5.1.1. Длительный режим работы (s1)
- •5.1.2. Кратковременный режим работы (s2)
- •5.1.3. Повторно-кратковременный режим
- •5.2. Нагрузочные диаграммы электроприводов
- •5.3. Выбор мощности электродвигателя для
- •5.3.1. Метод средних потерь
- •5.3.2. Методы эквивалентных величин
- •5.4. Выбор мощности электродвигателя
- •5.5. Выбор мощности электродвигателя для
- •3.7. Механические характеристики многодвигатель-
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14.
4. Переходные процессы в электро-
ПРИВОДЕ
4.1. Общие сведения о переходных процессах
Переходные процессы в электроприводе происходят при пе-
110
реходе из одного установившегося состояния к другому, когда изменяются скорость, ток, момент, температура двигателя. В переходном режиме величины, характеризующие работу привода, непрерывно меняются.
Переходные процессы возникают в любой системе элект-
ропривода при его пуске, торможении, реверсировании и регулировании скорости, изменении нагрузки на рабочем органе, колебании напряжения или частоты питающей сети, то есть под воздействием внешнего возмущающего фактора. Реакция привода на возмущающее воздействие составляет существо переходных процессов.
Неучет переходных процессов может пагубно сказаться на правильности выбора мощности электродвигателя, производительности и надежности рабочего механизма, соблюдении требований технологического режима. Большинство рабочих машин к электроприводу предъявляют различные и часто весьма жесткие требования в отношении заданного характера переходного процесса. Поэтому знание физической сущности переходных процессов, законов изменения величин, характе-ризующих работу привода, является основной задачей этой части курса.
Причиной переходных процессов в электроприводах является механическая, электромагнитная и тепловая инерциионность. В движущихся частях накапливается кинетическая энергия, в упругих элементах – потенциальная, в индуктивностях – электромагнитная, в массе двигателя - тепловая. Отсутствие инерционностей исключило бы протекание переходных процессов. При скачкообразном возмущающем воздействии происходил бы мгновенное изменение скорости, момента двигателя, тока и других величин.
В зависимости от вида энергии, обуславливающей переходные процессы, различают механические, электромагнитные и тепловые процессы.
4.1.1. Время ускорения и замедления привода
Время переходных режимов привода: пуска, торможения,
111
перехода от одной скорости к другой влияет на производи- тель ность механизма. Определение времени переходных процессов основано на интегрировании уравнения движения привода (2.1). Разделяя переменные, получаем
dt = J dω/(M – Mc).
Время, необходимое для изменения скорости привода ОТ ω1
ДО ω2,
t1,2 = . (4.1)
Для решения этого интеграла необходимо знать зависимости моментов двигателя и механизма от скорости. В простейшем случае, приняв М = соnst, Мс = соnзt и J = соnзt, получим:
t1,2 = J(ω2 – ω1)/(M – Mc).
Этим уравнением можно воспользоваться, например, для расчета времени пуска привода. Если значение момента двигателя во время пуска обозначить через Мн, как это показано на рис.4.1, то получим следующее выражение для времени пуска от состояния покоя до конечной скорости ωном, соответствующей заданному моменту сопротивления:
tп = Jωном/(Mн – Mc).
Если требуется точно учесть время переходного процесса и момент двигателя не может быть принят постоянным, например при пуске двигателя с короткозамкнутым ротором, необходимо пользоваться (4.1). При этом следует иметь в виду, что момент инерции для большинства приводов имеет постоянное значение, а момент двигателя и момент сопротивления в переходных режимах обычно не остаются постоянными.
Из (4.1) видно, что теоретически полное время переходного процесса равно бесконечности. Действительно, поскольку переходный процесс заканчивается при наступлении равенства моментов (М = Мс), то величина, стоящая под знаком интеграла, стремится к бесконечности.
В
Мп
ωном
бега заканчивается при скорости, равной не ω2, а приблизи-
112
тельно
ω = 0,95ω2,
тогда время разбега получит конечное
значение.
п
tп
tт
Рис. 4.1. Графики пуска и торможения привода
В тех случаях, когда динамический момент имеет отрицательное значение, привод замедляется. Как указывалось выше, для такого случая уравнение моментов будет иметь вид:
– М – Мс =J .
Очевидно, привод замедляется и в том случае, когда двигатель развивает положительный момент по абсолютному значению, меньший момента сопротивления.
Полагая в частном случае J — соnst., М — соnst и Mс= const, получаем:
tт = J(ω1 – ω2)/ (M + Mc).
Пользуясь этим выражением, можно рассчитать время
торможения (ω2=0, ω1 = ωном) (рис. 4.1)
Если момент двигателя и момент статический находятся в сложной зависимости от скорости, уравнение движения аналитически не решается. В этом случае приходится поль-
113
зоваться приближенными графическими или графоанали-тическими методами решения.