Глава 4 расчет переходных процессов и проверка выбранного двигателя

§ 16. Переходные режимы и их влияние

На работу электропривода

При неизменных управляющем и возмущающем воздействиях систе­ма обычно находится в равновесном состоянии, т.е. работает с по­стоянной скоростью. Такой режим называется установившимся. Изменение электромагнитного или статического момента вызывает появле­ние так называемого избыточного, или динамического, момента, который в зависимости от его знака вызывает разгон или затормаживание электропривода. Процесс перехода электропривода от одного ус­тановившегося состояния (режима) к другому носит название переходного процесса (режима).

В большинстве случаев переходные процессы существенно влияют на работу электропривода. Уменьшение их длительности уплотняет график рабочего процесса, что ведет к увеличению производительности исполнительного механизма. Определенный характер переходных процессов способствует повышению качества выпускаемой продукции. Для электропроводов, работающих большую часть времени в переходных режимах, последние имеют важное значение при выборе двигателя в определении расхода энергии.

Причинами возникновения переходных процессов являются:

– изменение нагрузки, вызванное производственной необходимостью;

– осуществляемое в процессе управления двигателем изменение схемы включения (пуск, торможение и другие) и параметров двигателя сопротивления цепи ротора, якоря или обмотки возбуждения);

– изменение параметров питающей сети (напряжения, частоты).

Длительность и характер переходных режимов определяются:

– механической инерцией вращающихся и поступательно движущихся масс привода и рабочей машины;

– электромагнитной инерцией обмоток электрических машин и ап­паратов электропривода;

– тепловой инерцией элементов привода, подверженных нагреву.

Наибольшее влияние на переходные процессы оказывает механи­ческая инерция, которую чаще всего и учитывают при выполнении практических расчетов. Переходные процессы, в которых учитывается лишь механическая инерция, условно называются механическими переходными процессами (режимами).

Механическая инерция характеризуется электромеханической по­стоянной Т_М, зависящей от маховых масс привода и исполнительно­го механизма, электромагнитного момента и электромеханических свойств двигателя, определяемых сопротивлениями его цепей. Для двигателя с независимым возбуждением, например, электромеханическая постоянная выразится уравнением

где R_а – сопротивление якорной цепи двигателя;

к = сФ – коэффициент постоянного потока.

Из приведенного выражения электромеханическую постоянную можно определить как время, в течение которого двигатель с момен­том инерции J под действием неизменного момента, равного моменту короткого замыкания М_К, разгоняется вхолостую из неподвижного состояния до скорости идеального холостого хода ω₀.

Целью расчета переходных процессов является определение характера изменения скорости, тока и момента двигателя за время пу­ска, торможения, изменения нагрузки или какого-либо другого переходного режима. Возможно также решение и обратной задачи: определение времени, за которое скорость или другая интересующая нас величина изменяется в заданных пределах.

Методы расчета переходных процессов зависят от вида механи­ческой характеристики двигателя и от характера статического момен­та, создаваемого исполнительным механизмом. Различают аналитичес­кие и графические методы расчета.

Аналитические метода на основании решения частной задачи по­зволяют сделать обобщающие выводы о характере переходных процес­сов, происходящих в аналогичных условиях. Однако они становятся слишком громоздкими или вовсе невозможны в тех случаях, когда

– механические характеристики двигателя или исполнительного механизма нелинейные;

– процессы, протекающие в электроприводе, описываются дифференциальными уравнениями высоких порядков;

– статический момент, приложенный к валу двигателя, является функцией не скорости, а пути или времени. В этих случаях пробегают к графическим или графоаналитическим методам расчета переходных процессов электроприводов.