7. Расчет и построение механических (электромеханических) характеристик электропривода.

Расчет и построение характеристик ипроведем при допущении, что с изменением нагрузки двигателя ЭДС генератора остается неизменной, т.е. его приводной двигатель вращается с неизменной угловой скоростью. Тогда уравнение механической характеристики для- го режима запишется в виде:

;

где - значение ЭДС при которой двигатель работает в- ом режиме, т.е. силипри движение тележки вверх или вниз, В;

- коэффициент ЭДС двигателя, Вс;

- статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя для - го режима, Нм;

- суммарное сопротивление контура якорных цепей двигателя, генератора и соединенных приводов, взятое при рабочей температуре обмоток, Ом;

- сопротивление соединенных приводов, которое принимаем равным

ЭДС генератора при подъеме:

ЭДС генератора при спуске:

Ток и момент короткого замыкания для соответствующего режима определяется выражениями:

;

При подъеме:

При спуске:

Электромеханическая и механическая характеристики электропривода

а) электромеханическая характеристика электропривода

б) механическая характеристика электропривода

Рисунок 7.1

Цифрами на рисунке 7.1а обозначены:

1-электромеханическая характеристика двигателя при работе на подъём с рабочей скоростью,

2- электромеханическая характеристика двигателя при работе на подъём с ползучей скоростью,

3- электромеханическая характеристика двигателя при работе на спуск с ползучей скоростью,

4- электромеханическая характеристика двигателя при работе на спуск с рабочей скоростью.

В свою очередь на рисунке 7.1б цифрами обозначены следующие характеристики:

1-механическая характеристика двигателя при работе на подъём с рабочей скоростью,

2- механическая характеристика двигателя при работе на подъём с ползучей скоростью,

3- механическая характеристика двигателя при работе на спуск с ползучей скоростью,

4- механическая характеристика двигателя при работе на спуск с рабочей скоростью.

8. Расчет и построение графиков переходных процессов электропривода ,и.

Переходные (динамические) режимы в двигателе связанные с изменением управляющего воздействия (ЭДС генератора) параметров якорной цепи или нагрузки на валу двигателя и т.д., приводят к изменению ЭДС, угловой скорости, момента и тока двигателя и соответственно механических и электромагнитных и тепловых переходных процессов, в виду на весьма большой инерционности и электромагнитных процессов в якорной цепи двигателя(генератора) из-за их быстрого протекания, не учитывают:

При расчете переходных процессов сделаны следующие допущения:

1. Магнитная система генератора не насыщена.

2. Влияние гистерезиса и вихревых токов мало и не учитывается.

3. Реакция якоря и последовательная обмотка генератора отсутствует, а ток якоря на цепь возбуждения не влияет.

4. Магнитный поток двигателя

Для ускорения протекания электромагнитного процесса применяют форсировку, заключающегося в том, что на время пуска к обмотке возбуждения генератора прикладываются повышенное .

Сравнивая известные способы ускорения переходных процессов, можно сделать вывод, что наиболее эффективным является формирование напряжения с шун­тируемым на время переходного процесса резистором. Здесь при прочих равных условиях достигается наиболь­шее ускорение процесса и, кроме того, нарастание тока возбуждения идет почти по прямой линии, что благоприятно сказывается на форме кривой тока в цепи якоря двигателя.Напряжение, прикладываемое к выводам обмотки воз­буждения генератора по данной схеме остается неизменным, а в схеме с постоянно введённым резистором R2 оно уменьшается в процессе пуска. Поэтому по схеме, изображенной на рис. 8.1, обеспечиваются более форсиро­ванное нарастание тока возбуждения и большее ускорение переходного процесса при одном и том же напряжении U'_B.

Схема включения обмотки возбуждения

Рисунок 8.1

При скачкообразном приложение к обмотке возбуждения ток будет нарастать по экспоненциальному закону. На рис.8.1 представлена схема цепи возбуждения генератора с дополнительным резистором, шунтированным на время пуска контактом К2.

При достижение тока величиныК2 размыкается ина обмотке возбуждения ограничивается значением. Чем больше первоначальное напряжениетем быстрее идет нарастаниеи выше его линейность на участке (0-). От величины сопротивления резисторазависит значение перенапряжение (ЭДС) в обмотке возбуждения в момент ее отключения.

;

где - номинальное значение напряжения обмотки возбуждения;

- активное сопротивление обмотки возбуждения.

Чрезмерное перенапряжения может привести к пробою изоляции обмотки возбуждения . Обычно принимаем тогда;

Сопротивление для схемы включения определяется из выражения:

где - коэффициент форсировки, показывающий во сколько раз приложенное напряжениевыше номинального, обычно берется в пределахт.к. дальнейшее его увеличения мало сказывается на уменьшение времени нарастание тока возбуждения.

Индуктивность обмотки возбуждения:

где - число пар полюсов;

- величина магнитного потока, соответствующего определенному значению тока возбуждения , Вб;

- число витков на полюсе;

- коэффициент рассеяния магнитного потока под полюсами.

Электромагнитная постоянная времени контура возбуждения:

;

Величина напряжения на входе схемы возбуждения:

После подачи на схему возбуждения генератора ток обмотки возбуждения начинает увеличиваться, изменяясь по экспоненциальному закону:

При достижение тока возбуждения величины , расщунтируется резисторвремя нарастания тока возбуждения до:

На первом участке , двигатель неподвижен, уравнения равновесия ЭДС и напряжения якорной цепи системы Г-Д:;

тогда: ;

;

где - ток короткого замыкания, соответствующая новой электромеханической характеристики, на которой будет работать двигатель после окончания переходного процесса в генераторе.

Продолжительность первого участка определяется как:

когда в момент времени ,достигнет такой величины что обеспечит протекание токаи, после чего двигатель начнет вращаться. В соответствии с;

где - угловая скорость двигателя, соответствующая движению тележки со скоростьюи.

- величина тока двигателя при соответствующей нагрузке

Уравнение ЭДС генератора .

Из этого уравнения можно описать изменение ЭДС генератора на всех

участках движения тележки. На участке используется первое слагаемое, т.к. процесс начинается с момента подачина схему возбуждения генератора и. В момент времениЭДС генераторадостигает величины, которая обеспечивает вращение двигателя в установившемся режиме с, и резисторерасшунтируется.

На интервале ЭДС генератора остается неизменной равной.

Для второго и последующих участков уравнение равновесия ЭДС и напряжений записываются в виде:

где принято: ;;;.

После преобразования и решения получим исходные дифференциальные уравнения для определения и :

где - электромеханическая постоянная времени привода, с;

-- ток короткого замыкания, на котором будет работать двигатель после окончания переходного процесса;

-- ток короткого замыкания, на котором работал двигатель до начала переходного процесса в генераторе, А;

- - угловая скорость идеального холостого хода соответствующая,;

-- угловая скорость идеального холостого хода соответствующая,;

-- статическая ошибка, при,;

;

где - ток двигателя при,;

-- ток двигателя до начала переходного процесса, А;

-- угловая скорость двигателя до начала переходного процесса,;

, ,

На участке в момент временипроисходит расшунтирование резистора

и ЭДС генератора становится неизменной и равной , но величина и не достигнут еще своих установившихся значений и переходной процесс будет продолжаться еще некоторое время. Зависимость иописывается уравнениями, где первые слагаемые равны нулю, так как:

, , аиравны соответствующим их значениям в конце предыдущего участка:

На оставшихся участках все процессы будут представлены следующими уравнениями:

для участка :,,,,

для участка :,,,

На участке в обмотке возбуждения генератора переходного процесса нет и следовательно, двигатель работает на характеристике, обеспечивающий движение тележки с, поэтому;;иравны соответствующим значением величин в конце предыдущего участка:

На участке , после отключения питания обмотки возбуждения генератора, изменение тока и угловой скорости (до остановки двигателя) описывается тем же уравнениями, что и на участке, т.е.,. При этомисоответствует току короткого замыкания и угловой скорости холостого хода исходной характеристики, где обеспечивалось движение тележки с;;;.

В момент времени двигатель останавливается, а ЭДС генератора. Время торможение двигателя определяется из

где второе слагаемое приравнивается к , а

На участке , после остановки двигателя :

;

где - ЭДС генератора в момент остановки двигателя