- •Методические указания
- •1.Основное уравнение движения электропривода.
- •2.Основные понятия об устойчивости электропривода.
- •3.Определение времени пуска и торможения электропривода
- •4.Тепловые режимы работы электропривода. Особенности расчета и выбора мощности электродвигателей в различных тепловых режимах.
- •5.Тепловые режимы работы электропривода. Расчет и выбор мощности электродвигателей для кратковременного режима работы.
- •6.Расчет нагрузочных диаграмм и тахограмм.
- •7.Способы проверки двигателей на нагрев и перегрузочную способность, пересчет мощность двигателей на стандартную пв.
- •8.Расчет и выбор мощности двигателей при длительном режиме работы
- •I. Нагрузка продолжительная неизменная.
- •II. Нагрузка продолжительная переменная.
- •1) Метод средних потерь
- •9.Продолжительность включения (пв). Пересчет мощности двигателя на стандартную пв. Проверка двигателя на нагрев и перегрузочную способность.
- •10.Механические характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.
- •11.Способы торможения двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.
- •12.Способы регулирования скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
- •13.Способы регулирования скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
- •14.Основные показатели регулирования скорости электродвигателей. Способы регулирования скорости электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения.
- •15.Расчет тормозных сопротивлений двигателя постоянного тока независимого возбуждения (rдт, rп).
- •16.Расчет пусковых сопротивлений в приводах с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения.
- •17.Расчет пусковых сопротивлений в приводах с двигателями постоянного тока независимого возбуждения.
- •18.Регулирование скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения при шунтировании обмотки якоря и включении последовательного сопротивления.
- •19.Каскадные схемы включения ад. Регулирование скорости асинхронных двигателей в системе авк.
- •20.Расчет ступени противовключения для асинхронного двигателя.
- •21.Торможение асинхронного двигателя противовключением.
- •22.Регулирование скорости асинхронных двигателей.
- •23.Расчет пусковых сопротивлений асинхронных двигателей.
- •24.Регулирование скорости электродвигателей в системе г-д. Механические характеристики системы г-д. Диапазоны регулирования.
- •25.Динамическое торможение электродвигателей постоянного и переменного тока. Расчет механических характеристик.
- •26.Регулирование скорости путем шунтирования обмотки якоря.
- •27.Расчет и выбор основного электрооборудования вентильного электропривода.
- •28.Механические характеристики вентильного электропривода.
- •29.Основные характеристики вентильного электропривода. Расчет сквозных (регулировочных) характеристик тиристорных преобразователей.
- •30.Выпрямительный и инверторный режим работы тиристорного электропривода постоянного тока.
- •31.Управление выпрямленным напряжением в системе тп-д.
- •32.Регулирование скорости двигателей в системе тп-д. Расчет механических характеристик.
- •33.Регулирование выпрямленного напряжения в системе тп-д.
- •34.Энергетические характеристики системы тп-д
- •35.Системы тпч-ад
- •36.Регулирование скорости в системе тпч-ад
- •37.Регулирование скорости в системе тпч-сд.
- •38.Переходные процессы при пуске двигателя
- •39.Механические характеристики синхронных двигателей. Пуск в ход и торможение синхронных двигателей.
- •40.Особенности пуска синхронных двигателей. Разновидности схем пуска синхронных двигателей.
1.Основное уравнение движения электропривода.
Для электромеханической системы в любой момент времени должно выполняться условие баланса мощностей:
где - мощность, отдаваемая двигателем на вал;
- мощность статических сил сопротивления;
- динамическая мощность, идет на изменение кинетической энергии в процессах, когда изменяется скорость двигателя.
В свою очередь уравнение для кинетической энергии запишется:
Или для динамической мощности:
Если и меняются во времени, то получим:
Приравняв значения мощностей, получим:
Эта зависимость является уравнением движения электропривода. Для большинства механизмов . Тогда уравнение примет вид:
Проанализируем это уравнение:
Пусть момент, развиваемый двигателем, больше статического М > МСТ. Значит имеет положительный знак. Это соответствует разгону двигателя и увеличению кинетической энергии электромеханической системы.
М < МСТ. Ускорение отрицательно. Идет торможение привода.
М = МСТ. Ускорение равно нулю. Это соответствует установившемуся режиму: либо двигатель стоит, либо вращается с постоянной скоростью.
Основное уравнение движения электропривода является основой всех инженерных расчетов. На его основе производится расчет, например, диаграммы двигателя, выбирается двигатель, рассчитываются пусковые моменты и токи, оценивается динамика электропривода.
2.Основные понятия об устойчивости электропривода.
Устойчивость электропривода определяется при сравнении механической характеристики двигателя и механической характеристики исполнительного механизма ( и ). Рассмотрим на примере АД.
Рассмотрим для трех механических характеристик исполнительных механизмов:
.
В этом режиме двигатель преодолевает момент нагрузки и момент механических потерь. Режим работы устойчивый.
.
В таком режиме мы имеем две точки пересечения (2 и 3). Устойчивой является скорость . Потому, что небольшое отклонение скорости компенсируется изменением момента противоположного знака ( w M или w M).
Для точки 3 w M.
3.Определение времени пуска и торможения электропривода
Время пуска можно определить исходя из основного уравнения движения электропривода:
.
Выделим из этого уравнения составляющую времени:
;
Проинтегрировав это выражение получим:
.
Данным уравнением определяется время нарастания скорости от 0 до конечной (установившейся).
Время торможения может быть вычислено по следующей формуле:
4.Тепловые режимы работы электропривода. Особенности расчета и выбора мощности электродвигателей в различных тепловых режимах.
Режим работы электрической машины – это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.
1. Продолжительный режим S1 – когда при неизменной номинальной нагрузке работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений . Различают продолжительный режим неизменной нагрузкой (рисунок 1) и с изменяющейся нагрузкой (рисунок 2).
2. Кратковременный режим S2 – когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рисунок 3). При этом периоды работы двигателя настолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигает установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды. Стандартом установлены длительность периодов нагрузки 10, 30, 60 и 90 минут. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, например S2 – 30 мин.
3. Повторно-кратковременный режим S3 – когда кратковременные периоды работы двигателя чередуются с периодами отключения двигателя , причем за период работы превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы в повторно-кратковременном режиме разделяются на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью .
При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рисунок 4). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответствующего повторно-кратковременному режиму , температура перегрева двигателя продолжает колебаться от до . При этом меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжительным ( < ).
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения: . Действующим стандартом предусмотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного режима ПВ=100%). В условном обозначении повторно-кратковременного режима указывают величину ПВ, например, S3-40%.
При выборе двигателя, в паспорте которого, указана мощность при ПВ=100% пересчет следует делать по формуле:
.
Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. Также стандартом предусмотрены дополнительные режимы:
повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;
повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;
перемещающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;
перемещающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;
перемещающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения;
Рисунок 1 Рисунок 2
Рисунок3 Рисунок 4