3. Расчет и построено, кривых переходных процессов

3.1. Общие положения

Переходным процессом или режимом называется режим работы электропривода при переходе от одного установившегося состояния к другому, сопровождающийся изменением его частоты вращения, тока и момента.

Уравнение равновесия электропривода в этом случае имеет вид:

(3.1),

где М - момент двигателя.

Целью анализа переходных процессов является определение их основных показателей, а именно:

- времени процесса;

- его характера: экспотенциальный, колебательный, затухающий, незатухающий;

- перерегулирования и т.д.

Мгновенному изменению скорости и тока двигателя препятствует наличие электромеханической и электромагнитной инерции привода, которые характеризуются электромеханической T_м и электромагнитной T_э постоянными времени, соответственно:

T_м = J * R / C² (3.2)

T_э = L / R (3.3)

где L, R - индуктивное и активное сопротивления рассматриваемой цепи.

Если T_м >> T_я , где T_я - электромагнитная постоянная времени якорной цепи, то электромагнитной постоянной времени можно пренебречь, то T_э = T_я  0 (3.4), тогда переходной процесс называется электромеханическим.

Рассмотрим методики расчета переходных процессов в различных системах электропривода.

3.2. Расчет кривых электромеханических переходных процессов

Рассматриваемая ниже методика может быть применена в тек случаях, когда электродвигатель питается от сети, имеет линейную механическую характеристику или работает на линейном участке нелинейной характеристики при M_с = const. Как указывалось выше T_я  0.

В этом случае электропривод описывается следующей системой уравнений:

(3.5)

Отсюда после преобразований получаем уравнения для расчета кривых скорости и момента:

(3.6)

(3.7)

где

• _уст, M_уст - установившиеся значения частоты вращения и момента двигателя;

• _нач, M_нач - начальные значения частоты вращения и момента двигателя.

Если двигатель или (и) рабочий механизм имеют нелинейные механические характеристики, т.е. динамический момент: (3.8) зависит от скорости нелинейно, то для расчета электромеханических переходных процессов используются графоаналитические методы - чаще всего метод площадей или метод пропорций.

3.3. Расчеты переходных процессов в системе г-д

Схема системы Г-Д, приведенная на рис.3.1 характеризуется тремя постоянными времени:

	- электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения генератора
	- электромеханическая постоянная времени привода
	- электромагнитная постоянная времени якорной цепи
LВ , LЯ	- индуктивные сопротивления обмотки возбуждения генератора и якорной цепи двигателя
RВ , RЯ	- активные сопротивления обмотки возбуждения генератора и якорной цепи двигателя

Из них T_я является наименьшей. Поэтому при расчетах переходных процессов в разомкнутой системе Г-Д этой постоянной времени обычно пренебрегают, т.е. считается, что T_я  0.

Для уменьшения времени переходных процессов в системе Г-Д применяется форсировка с отсечкой, т.е. генератор работает на линейном участке кривой намагничивания и его ЭДС e_г пропорционально его току i_в возбуждения e_г  i_в (3.9.).

Таким образом» расчет переходных процессов в разомкнутой системе Г-Д производится при условиях:

T_я  0

e_г  i_в

Тогда система Г-Д описывается следующими уравнениями:

(3.10),

где U_в, e_г напряжение возбуждения и ЭДС генератора.

Рис.3.1. Схема Г-Д.

,

Рис.3.2. Оценка качества переходных процессов

После преобразований и решения дифференциальных уравнений получаем:

(3.11)

(3.12)

(3.13)

(3.14)

Так как в соответствии с принятыми допущениями, системе характеризуется двумя постоянными времени T_в и T_м, то процесс носит колебательный характер. Время t_max, когда ток имеет максимальное значение, определяется из уравнения:

(3.15)

(3.16), где

Эти уравнения действительны для расчета всех переходных процессов в системе Г – Д. Однако необходимо помнить, что начальные и установившиеся значения частот вращения и токов двигателя зависят от типа статического момента и могут изменяться в процессе пуска, торможения и реверса. Т.е. любой переходной процесс в системе Г-Д может состоять из следующих этапов, характеризующимися собственными величинами _уст, _нач, I_{я уст}, I_{я нач}. В таких случаях для каждого этапа в (3.11) - (3.14) подставляется собственные, соответствующие данному этапу, значение начальных и установившихся частот вращения и токов якоря.