1.1.1.3 Обобщенная графическая модель электропривода. Совместная (совмещенная) механическая характеристика электропривода. Избыточный (динамический) момент. Статическая устойчивость.

Построим в одной координатной плоскости механические характеристики электродвигателя и механизма. Чаще всего при таких построениях для удобства последующего анализа характеристики строятся в одном квадранте (чаще во втором), при этом одна из характеристик представлена в виде зеркального отображения. В качестве примера рассмотрим электропривод, представляющий из себя асинхронный короткозамкнутый двигатель, приводящий во вращение центробежный насос.

Рисунок 1.7 – Механические характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя, приводящего во вращение центробежный насос

Точка а – пересечение двух характеристик, характеризуется равенством М=М_С и описывает статический режим электропривода, когда привод вращается с постоянной угловой скоростью ω=ω_УСТ.

Если для каждого значения угловой скорости вращения ω вдоль оси ординат найти арифметическую разность М(ω)-М_С(ω)=М_Д(ω), то найдем значение избыточного или динамического момента М_Д.

Полученная характеристика выражает собой зависимость динамического момента от скорости вращения, то есть М_Д=f(ω) и называется совместная (или совмещенная) механическая характеристика электропривода.

С помощью совместной механической характеристики можно судить об устойчивости работы ЭП.

Пусть в некоторой точке а механических характеристик ЭП вращается с постоянной угловой скоростью ω=ω_УСТ. Предположим, что угловая скорость ЭП по каким-либо причинам увеличилась и стала больше ω_УСТ, то есть ω>ω_УСТ. При этом динамический момент становится отрицательным М_Д<0 и под действием отрицательного динамического момента электропривод будет замедляться до тех пор, пока угловая скорость вращения ω не станет равной установившейся скорости вращения ω_УСТ. Пусть, наоборот, под действием каких-либо причин угловая скорость уменьшилась, то есть ω<ω_УСТ. При этом динамический момент М_Д>0 и под действием положительного динамического момента ЭП будет ускоряться пока вновь не достигнет установившейся скорости ω_УСТ.

Для определения понятия устойчивости ЭП применяют так называемый коэффициент устойчивости:

.

Если k_УСТ<0, то электропривод работает устойчиво, а если k_УСТ >0 – неустойчиво.

В общем случае, движение электропривода, совершающего вращательное движение, можно представить в виде следующего уравнения

.

Причем разность М-М_С=М_Д носит арифметический характер.

Таким образом, получаем

_.

1.1.1.4 Механическая мощность

Каждая точка совместной механической характеристики описывает статический режим электропривода и при этом для каждой точки произведение координат и соответствует понятию механическая мощность, то есть

, [кВт].

Считается, что если мощность положительна, то поток энергии направлен от двигателя к механизму (двигательный режим) и, наоборот, если мощность отрицательна, то поток энергии направлен от механизма к двигателю (генераторный режим).