Переходные процессы

Переходные процессы возникают при  переходе  любого  технического устройства из одного состояния в другое.  Теория автоматического регулирования определяет динамические свойства звеньев в  переходных  процессах при помощи переходной характеристики h (t).  Под переходной характеристикой понимают реакцию звена на единичное ступенчатое воздействие 1 (t).

 

     Такое воздействие  соответствует  мгновенной подаче напряжения на двигатель или его отключение. Кроме того, по такому закону может изменяться момент сопротивления.

     Переходная характеристика  рассчитывается   по  дифференциальному уравнению движения электропривода при известном Xвх.

     h (t) определяется, например, при напряжении на якоре двигателя

          Uя = 1 (t) Uя₁  ;  Uя₁  = const

     Типовым переходным процессом привода является апериодический. Экспериментально переходные  процессы  определяются при подаче на вход привода ступенчато изменяющегося напряжения. Работа электропривода  определяется  взаимосвязанными переходными механическими, электромагнитными и тепловым процессами.  Первые два из них весьма кратковременны по сравнению с тепловыми процессами, которые в следствие боьшой тепловой инерции двигателей практически  не  влияют на переходные  механические и электромагнитные процессы.  Рассмотрим в качестве примера переходный процесс при  включении  скачком  двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, нагруженного моментом Мс,

на неизменное напряжение U.  Для расчета переходного процесса воспользуемся дифуравнениями двигателя при Uв = const, Mc = const

                  

,      

      I Rя / Ce Cм = Тэм,

     где С_м - константа для момента,

            Се - константа для ЭДС,

          Т_эм - электромеханическая константа времени привода.

     В результате решения находим

                  

                

     Из представленного графика переходного процесса  видно, что  при неизвестной нагрузке на валу часто-

та вращения вала нарастает по экспоненциальной кривой и достигает установившегося n     по истечению времени t = Тэм до момента 0,707 n   .

25)

Основные критерии выбора двигателя по мощности.

Задача правильного выбора мощности двигателя связана, с одной стороны, с необходимостью безусловного обеспечения требований технологии, с другой стороны - с обеспечением надежности его продолжительной работы, а также с выполнением проблем энергосбережения.

При выборе двигателя заниженной мощности:

• нарушается нормальный режим работы рабочей машины;

• снижается ее производительность;

• возникают аварии;

• двигатель преждевременно выходит из строя.

Двигатель повышенной мощности:

• имеет заниженные энергетические показатели ŋ и cos ф;

• увеличивает капитальные затраты;

• повышает потери энергии;

• преждевременно выводит из строя механизм;

• увеличивает затраты на ремонт.

Если длительная нагрузка двигателя больше номинальной, выше потери энергии, двигатель перегревается, снижается механическая прочность изоляции обмоток и, как следствие, снижается их электрическая прочность, повышается вероятность пробоя изоляции. Таким образом, основным критерием выбора электродвигателя по мощности является температура его обмоток, его нагрев. Номинальная нагрузка двигателя определяется заводом-изготовителем из усло­вий нагрева. Существует «восьмиградусное правило» - повышение температу­ры изоляции от номинальной на 8 - 10 градусов сокращает срок службы изоля­ции в два раза.

Задача выбора двигателя по мощности осложняется тем, что нагрузка на его валу в процессе работы, как правило, изменяется во времени Р_РМ = f(t), вследст­вие чего изменяются греющие потери и температура двигателя.

Если выбрать двигатель Р_дв = Рмакс рм, то при снижении нагрузки двигатель не будет использован по мощности. Очевидно, что недопустимо выбирать номи­нальную мощность рдв = рмин рм.

Для обоснования выбора мощности двигателя нужно знать характер измене­ния нагрузки во времени. Для рабочих машин, работающих в циклических режи­мах, строится нагрузочная диаграмма Р_РМ = f(t) или М_с = f(t) за цикл работы, ко­торая позволяет судить об изменении потерь в двигателе, что в свою очередь позволяет оценить его температуру при известном характере процесса нагрева.

Такой подход позволяет выбрать электродвигатель таким образом, чтобы максимальная температура изоляции обмоток не превысила допустимого значе­ния. Это условие является одним из основных критериев для обеспечения на­дежной работы электропривода в течение всего срока его эксплуатации.

Второе условие выбора двигателя по мощности заключается в том, что его перегрузочная способность должна быть достаточной для устойчивой работы электропривода в периоды максимальной нагрузки.