6. Динамические нагрузк
3И в электроприводе.
При вращательном движении динамический момент:
-
динамический момент поступательного
движения
При ускорении динамический момент по знаку совпадает с частотой вращения двигателя и он является тормозным, в этом случае происходит запасание кинетической энергии, во вращающихся массах привода. Если же происходит торможение, то динамический момент меняет направление в противоположное и является движущим и кинетическая энергия расходуется на преодоление момента сопротивления.
Динамическая нагрузка претерпевает существенные изменения, если учитывается трение зазора, передача редуктора и т.д.. И динамические нагрузки их изменение должны учитывать влияние этих составляющих.
7. Установившееся движение электропривода.
Для каждого блока, включающего массу№1, снимается характеристика ω=ƒ(Мдв) и для второй массы ω=ƒ(Мс). Эти характеристики объединяются и решается вопрос об устойчивости системы.
1 –СГ
2 –ДПТ для независ. Возбуждения или
3 –АСД
4 –ДПТ
5 –ДПТ последов. Возбуждения
Механическая характеристика приводных механизмов
5
–привод металлообрабатывающего станка
6 –транспортер
7 –подъёмное устройство
8 –вентиляторная нагрузка
Объединим АСД и вентиляторную нагрузку
;
Пусть частота возросла до w1>wн0.
В этом случае значение Мс до Мс1, а Мдв уменьшилось до Мдв1. Используя основное уравнение привода увидим, что частота вращения уменьшится до прежнего значения.
М
атематическое
описание динамики процесса в
электромеханическом преобразователе.
Магнитный поток: =ВS [Ф] Вб.
Потокосцепление катушки имеющей n-витков. =W,
Индуктивность катушки:
[L] Гн
Противоэдс:
Потокосцепление между катушками 12=I1L12
Где L12- взаимоиндуктивность.
Электромеханический преобразователь и обобщённая электрическая машина.
Электромеханический преобразователь(в дальнейшем ЭМП) –идеальный Эл. двигатель, имеющий идеальный ротор, не имеющий потерь и жёстко взаимодействующий с реальным ротором.
ЭМП оперирует с переменным током. Обычно рассматривают 2-х фазную электрическую машину.
Оси α, β –оси неподвижного статора.
Оси d, q –оси неподвижного ротора.
П
ри
протекании токов через все катушки
возникает потокосцепление как в самих
катушках, так и потокосцепление любой
из катушек со всеми остальными.
Уравнение
электрического равновесия
Идеальная машина: индукция не имеет насыщения; μ→∞ и полное сопротивление катушек статора и ротора идентичны.
;
;
;
Общее
потокосцепление:
;
Индекс появления токов в соответствующей обмотке: i=1α, 1β, 2d, 2q;
Индекс обмотки, влияющей на появления тока: j=1α, 1β, 2d, 2q;
L1α,1β·i1β –потокосцепление, появляется противоэ.д.с. в обмотке 1α под влиянием тока 1β.
Потокосцепление
первой катушки:
Самоиндукции:
;
;
Взаимоиндукция:
Рассмотрим
взаимоиндукцию:
;
;
В
результате преобразований, уравнения
электрического равновесия записывается:
dφ=ωdt
где Ui – напряжение на i-той обмотке;
iiRi – падения напряжения на активной составляющей i-той обмотки;
-противоэ.д.с.
от обмоток 1α -2q от изменения токов
протекающих в этих обмотках; - противоэ.д.с.
возникающая в i-той обмотке под действием
применения взаимоиндуктивности всех
обмоток: за счет изменения φэл..
В этом случае данное уравнение отражает электромеханическую связь, объединяющую механическую составляющую электропривода и ЭМП в единую систему. Т.е. электромагнитный момент изменяется под действием изменяющегося Mс и следовательно под действием меняющихся токов в обмотках он же влияет на механическую часть привода.
Достоинство электромеханического преобразователя (в дальнейшем ЭМП) в идеальном двигателе в том, что здесь оперируют с действующими значениями токов и напряжений. Однако большое количество взаимосвязей между индуктивностями и взаимодействие всех четырех обмоток приведет к усложнению расчетов.
Для упрощения этих расчетов и исключения зависимости Lij от φэл. и перехода использования амплитудных значений токов и напряжений осуществляется векторное преобразования координат:
С
ущность
преобразования в том, что на ряду с
координатами α и β статора и d и q ротора,
вводятся дополнительно координаты U и
V, которые вращается относительно
неподвижных координат статора на φк.
В этом случае для преобразования координат и получения новых значений векторов производится суммирование проекций векторов.
результирующая
проекций напряжений X1α
и X1β.
Какая-либо величина напряжения или тока изображается в виде вектора проекций X1α и X1β. Затем эти проекции проецируются на вращающиеся оси V и U. И определяется результирующая X1 вектора.
В этом случае для преобразования координат и получения новых значений векторов токов производится суммирование проекций векторов.
результирующая проекций напряжений X1α и X1β.
К
акая-либо
величина напряжения или тока изображается
в виде вектора относящихся к статору
и проектируется в виде проекций X1α
и X1β.
Затем эти
проекции проектируются на вращающиеся
оси V
и U,
и определяется результирующая X1
, этого
вектора относительно U
и V.
В результате такого преобразования
получается, что катушки статора и ротора
получаются следующие.
Достоинство: исключается взаимное влияние Кат. 1U, 2U с кат. 1V, 2V
Т.е. L1U = L1V = 0
Т.е. в катушках на одной оси существует самоиндукция и взаимоиндукция и только.
Тогда уравнение электрического равновесия,
для статора:
;
для
ротора:
;
;
Электромагнитный
момент:
pn – количество пар полюсов; L12 – взаимоиндуктивность между статором и ротором; ii – токи в обмотках.
Если рассмотреть эти соотношения с позиции электропривода, то они обладают нелинейностью. Чтобы упростить расчеты используют понятия “разложение нелинейности вокруг положения равновесии”.
общее
дифференциальное уравнение вида:
a(p), b(p), c(p) – полиномы представляющие собой некоторые значения; ω(p) – возмущение воздействия; u(p) – управляющее воздействие; M(p) – регулируемая величина.
Эту
систему с позиции управления:
Структурная схема
для данного уравнения:
Рассмотрим эти системы с позиции возмущения:
Частота
холостого хода:
Электромагнитный
момент:
Структурная схема
для данного уравнения:
Передаточная
функция электромеханического
преобразователя по возмущению называется
динамической жесткостью механические
характеристики:
;
Т.е., используя частотные свойства, можно найти зависимость осуществления колебательного процесса в системе при изменении момента сопротивления.