Переходные процессы под нагрузкой.

Общие формулы (5.15) и (5.18) справедливы и для этого случая, вместе с тем различия в характере нагрузки - М_с может быть как активным, так и реактивным - и в начальных условиях делают задачи разнообразными и иногда не очень простыми.

Выясним прежде всего, как будет изменяться правая часть (5.13), т.е. _с(t) =₀(t) - М_с / , при тех же, что и прежде, изменениях ₀(t), но различном характере М_с.

Как показано на рис. 5.17, при активном моменте сопротивления _с(t) располагается ниже ₀(t) на  и никаких существенных отличий в алгоритме решения задачи нет. Единственное, пожалуй, о чем следует позаботиться, - о правильном учете начальных условий при пуске. Возможны два случая - первый, когда при t = 0  = 0, т.е. когда растормаживание привода с активным моментом и начало роста ₀(t) совпадают, и второй, когда до начала пуска привод вращался под действием активного М_с с небольшой скоростью - - пунктир на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Переходный процесс пуска при активном М_с

При пуске с реактивным М_с(рис. 5.18) скорость начинает изменяться через некоторое время t_з, за которое момент двигателя вырастет до значения М_с. В качестве примера на рис. 5.18 показаны все кривые, соответствующие этому случаю.

Рис. 5.18. Переходный процесс пуска при реактивном М_с

При реверсе с реактивным М_с имеются две ветви _с(t), причем переход с одной на другую осуществляется в момент времени, когда скорость, достигнув нулевого значения, изменит знак.

Таким образом, как следует из изложенного в системе преобразователь - двигатель можно формировать любые требуемые динамические характеристики.

5.4. Переходные процессы при l0

Ограничим рассмотрение задач этой группы случаями, когда механические характеристики привода линейны.

Как и прежде, переходный процесс должен удовлетворять уравнению (5.1)

однако изменение М, а значит и теперь будет определяться не только внешним воздействием, но и электрической инерционностью - индуктивностью L. В системе действуют два накопителя энергии J и L и при определенных условиях возможен обмен энергией между этими накопителями, т.е. колебательный процесс.

А) Переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения при Lя0.

Рассмотрим схему на рис. 5.19. Отличительной особенностью схемы по сравнению с рассмотренными ранее является индуктивность L_я. Для якорной цепи справедливо уравнение:

, (5.23)

решив которое относительно :

(*)

и обозначив получим

. (**)

Рис. 5.19. Схема пуска электропривода постоянного тока с двигателем

независимого возбуждения

Если сравнить (**) с (3.4), то окажется, что уравнения идентичны, однако в (**) U зависит от т.е. уравнение (**) представляет семейство прямых (рис. 5.20,а), параллельных естественной характеристике и располагающихся как ниже ( > 0), так и выше ( < 0) нее. При = 0, очевидно, уравнение (**) соответствует естественной характеристике.

После замыкания ключа К ток i начинает расти, значит растет М и привод разгоняется (для упрощения рассуждений примем М_с = 0), переходя при этом с характеристики на на характеристику ( > 0, но уменьшается по мере разгона). В процессе увеличения тока и скорости (участок Оа на рис. 5.20) возрастает запас энергии как в индуктивности, так и во вращающемся якоре. В точке а рост тока прекращается; при этом в соответствии с (*) привод оказывается на естественной характеристике, но М > М_с = 0. С точки а начинается спадание тока, т.е. энергия, запасенная в L_я, передается вращающемуся якорю. Механизм передачи очевиден из (*): напряжение, приложенное к якорю U, становится больше, чем напряжение сети U. На участке аb привод разгоняется, соответственно растет е = с, причем в точке b i = 0 - запас энергии в L_я исчерпан, однако  >₀ и e > U, т.е. в якоре запасена избыточная механическая энергия.

а) б)

Рис. 5.20. Механические характеристики (а) и переходной процесс пуска при L_я  0 (б)

На участке bc под действием e > U ток изменяет направление, привод тормозится, при этом избыточная механическая энергия вновь переходит в электромагнитную энергию, накапливаемую в индуктивности. В точке с = 0, однако в L_я запасена энергия, чему соответствует i  0 и M  0. Привод продолжает тормозиться до точки d, затем процесс повторяется.

Кривая 0abcd... ₀ в плоскости  - M представляет собою динамическую механическую характеристику. Соответствующие зависимости (t), i(t) или M(t) показаны на рис. 5.20,б.

Так как в якорной цепи есть сопротивление R_я процесс перекачивания энергии сопровождается ее рассеиванием, вследствие чего система после ряда колебаний приходит в точку ₀, соответствующую установившемуся режиму. Если бы сопротивление R_я было равным нулю, колебания  и М имели бы незатухающий характер. Если, наоборот, R_я велико, энергии, запасенной в L_я на участке 0а, может оказаться недостаточно для покрытия потерь в R_я и вывода якоря в точку  > ₀ при i = 0. В этом случае процесс будет иметь апериодический характер.