11Расчет переходных режимов электропривода

В данном курсовом проекте должны быть рассчитаны переходные процессы пуска и торможения с различной нагрузкой (два пуска и два торможения). В резуль­тате расчета должны быть получены зависимости момента, скорости и угла поворота вала от времени [М(t), ω(t), ]. Зависимость тока якоря двигателя постоянного тока, тока ротора и статора асинхронного двигателя с фазным ротором от времени I(t) рассчитывать нет необходимости, так как предполагается работа двигателя на линейной части механической характеристики, где момент двигателя пропорциона­лен его току.

Результаты расчета переходных процессов будут использованы при построе­нии нагрузочных диаграмм электропривода и проверке двигателя по нагреву, пере­грузочной способности и заданной производительности.

Для детального исследования переходных процессов электропривода необхо­димо, кроме его механической инерции, учитывать также электромагнитную инер­цию двигателя и жесткость механических передач системы «двигатель – рабочая машина».

Однако, в большинстве практических случаев сочетание механических пара­метров такие, что механическая часть электропривода без существенных погреш­ностей может быть представлена жестким механическим звеном. Кроме того, пере­ходные процессы пуска и торможения двигателя реализуются на реостатных харак­теристиках, когда электромеханическая постоянная времени двигателя Т_м гораздо больше его электромагнитной постоянной Т_э, что позволяет пренебречь ею.

Учитывая вышесказанное, в курсовом проекте переходные процессы рассмат­риваются без учета жесткости механических передач и электромагнитной инерции. Для иллюстрации же влияния этих факторов один переходный процесс (пуск электропривода с малой нагрузкой М_с2) рассчитывается с учетом жесткости механической пе­редачи, а выход двигателя на естественную характеристику в этом же переходном процессе рассчитывается с учетом электромагнитной инерции.

1.8 Расчет механических переходных процессов электропривода при аб­солютно жестких механических связях

Ранее было показано, что при представлении механической части электро­привода жестким механическим звеном и при пренебрежении электромагнитной инер­цией, электропривод с линейной механической характеристикой представляет собой апериодическое звено с постоянной времени Т_м (рисунок 8.6 б).

Уравнения переходного процесса для этого случая записываются так [1]:

, (11.1)

, (11.2)

где М_с – момент двигателя в установившемся режиме,

ω_с – скорость двигателя в установившемся режиме,

М_нач – момент двигателя в начале переходного процесса,

ω_нач – скорость двигателя в начале переходного процесса.

Т_м – электромеханическая постоянная времени, определяемая как:

, (11.3)

где М_кз – момент короткого замыкания на рассматриваемой характеристике.

Процессы пуска и торможения реализуются на реостатных характеристиках в общем случае в несколько ступеней. Причем из расчета и построения статических характеристик известны и начальные, и конечные значения скорости и момента на каждой ступени.

Подставив в (11.1) и (11.2) конечные значения скорости ω_кон и момента М_кон, определим время работы (разгона или торможения) на данном участке характери­стики:

. (11.4)

Электромеханическая постоянная времени на рассматриваемом участке Т_мi может быть определена либо по выражению (11.3), либо по полученной из него формуле:

. (11.5)

Время переходного процесса пуска или торможения в случае, когда он осуще­ствляется в несколько ступеней, определяется суммой времен работы на каждой сту­пени:

, (11.6)

где m – число ступеней пуска или торможения.

Время работы на естественной характеристике, когда М_кон = М_с, и теорети­чески равно бесконечности, принимается равным

. (11.7)

Теперь можно построить кривые переходного процесса ω(t) и М(t) (рисунок 11.1).

Для повышения точности построения кривых переходного процесса определим на каждом участке координаты средних точек при :

, (11.8)

. (11.9)

Угол поворота вала двигателя (путь) на рассматриваемом участке определяется по приближенной формуле:

. (11.10)

Суммарный угол поворота вала двигателя (путь) за время переходного про­цесса t_пп определяется суммированием углов поворота на каждой ступени:

. (11.11)

Рисунок 11.1

Таким образом рассчитываются все четыре переходных процесса (два пуска и два торможения), строятся кривые ω(t) и М(t) и определяются углы поворота вала двигателя (пути) за время каждого переходного процесса.