2.6 Теорія перехідних процесів в електроприводах

2.6.1 Методичні вказівки до вивчення теми Працюючи над даною темою, слід вивчити закони змінення фазових координат електропривода, тобто вивчити поведінку швидкості, струму, моменту, потужності двигуна у процесі його переходу з одного усталеного стану до другого.

Перехідні процеси електроприводів в значній мірі визначають продуктивність виконавчого механізму. Кількість прикладів виконавчих механізмів, для яких характер протікання перехідних процесів електроприводі був би не суттєвий, дуже обмежена. Отже, дана тема виключно важлива для формування фундаментальних знань майбутніх спеціалістів-електромеханіків.

При проробці теми насамперед слід уяснити, що перехідні процеси в електроприводах носять в основному теплоелектромеханічний характер. Оскільки при аналізі даних процесів доводиться зустрічатися зі значними труднощами, звичайно в теорії електропривода при вирішуванні окремих задач інерційностями, які мало впливають на характер процесу, нехтують. Це у багатьох випадках значно спрощує аналіз, а головне робить доступним фізичне тлумачення отриманих результатів.

В теорії електропривода перехідні процеси діляться на чотири групи: механічні, електромагнітні, електромеханічні і теплові. В даній темі вивчаються три групи перехідних процесів. Теплові процеси розглядаються у сьомому розділі, оскільки вони мають безпосереднє відношення до питань розрахунку і вибору потужності електродвигуна.

При проробці теорії механічних перехідних процесів необхідно засвоїти загальну методику розрахунків в цій області. Зовсім не обов’язково займатися вивченням великої кількості окремих прикладів, які розглядаються в навчальних посібниках.

Вивчаючи даний розділ теми, слід мати на увазі, що теорія механічних перехідних процесів дає методи рішення рівняння руху електропривода за умовою, що обертаючий момент двигуна заданий у вигляді аналітичної або графічної функції швидкості, а момент опору виконавчого механізму – часто у вигляді функції часу, шляху або швидкості.

Необхідно запам’ятати, що методи даної теорії стосуються всіх двигунів незалежно від режиму їх роботи. Тому, проробляючи тему, належну увагу слід приділити графічним і графоаналітичним методам інтегрування диференційного рівняння руху електропривода, зокрема, методу послідовних інтервалів, принципу пропорції.

Перейшовши до вивчення електромагнітних і електромеханічних перехідних процесів, в яких ураховується інерція електромагнітних контурів електричних машин, треба звернути увагу на методику складання і рішення диференційних рівнянь.

2.6.2 Література: /1/ - Розд. 5 (п.п 5.1, 5.7…5.11); /2/ - гл. 4 (п.п 4.8, 4.9, 4.10 (с. 322…324), 4.11 (с. 324…327); /3/ - гл. 4 (п.п 4.8…4.11); /4/ - гл. 7 (п.п 7.1…7.9), гл. 8 (п.п 8.1, 8.2 (с. 303…305), 8.3).

2.6.3 Питання до самоперевірки

1. Чим відрізняються статичні механічні характеристики електродвигунів від динамічних характеристик?

2. Поясніть фізичне значення і дайте аналітичні вирази сталих часу, що характеризують механічну і електромагнітну інерції.

3. Розкажіть про експериментальні методи визначення механічної і електромагнітної сталих часу.

4. Проведіть аналітичне дослідження перехідних процесів електропривода з двигуном постійного струму незалежного збудження при постійному статичному моменті і незмінному магнітному потоку.

5. Як розрахувати тривалості пускових і гальмових режимів електропривода з двигуном незалежного збудження при постійному моменті статичного опору?

6. Які графічні методи розрахунку механічних перехідних процесів вам відомі і в яких випадках вони застосовуються?

7. Виконайте методом послідовних інтервалів дослідження механічних перехідних процесів в електроприводах постійного струму незалежного збудження при статичному моменті, що залежить від швидкості.

8. В яких випадках можливе аналітичне дослідження механічних перехідних процесів в електроприводах постійного струму при статичному моменті, що залежить від швидкості?

9. Викладіть методику побудови графіків швидкості, прискорення, шляху, моменту і потужності привода за один цикл роботи при заданих законах змінення моменту опору і постійних величин моменту інерції і передавального числа.

10. Чому для двигуна послідовного чи змішаного збудження неможливо вивести аналітичні вираження швидкості і струму в перехідних процесах?

11. Як розраховуються криві швидкості, струму і моменту для асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором?

12. Виконайте аналітичні дослідження перехідних процесів в колі збудження машини постійного струму.

13. Перелічіть методи прискорення перехідних процесів в колах збудження машин постійного струму.

14. Поясніть вплив форсування збудження на тривалість наростання струму збудження генератора.

15. Напишіть вихідні рівняння і перелічіть спрощуючі допущення при аналізі електромеханічних перехідних процесів електроприводів з двигунами постійного струму.

16. Проведіть аналітичне дослідження електромеханічних перехідних процесів електроприводів з двигунами постійного струму незалежного збудження при постійному статичному моменті у випадку речових коренів характеристичного рівняння.

17. Покажіть аперіодичний і коливальний характери електромеханічних перехідних процесів в двигуні постійного струму незалежного збудження.

18. Які спрощуючі допущення приймаються при аналізі електромеханічних перехідних процесів в системі генератор-двигун?

19. Приведіть вихідні рівняння, які характеризують перехідні процеси в системі генератор-двигун.

20. Виконайте аналітичні дослідження електромеханічних перехідних процесів в системі Г-Д.

21. На які етапи підрозділяються перехідні процеси в системі генератор-двигун при пуску двигуна під навантаженням?

22. Що розуміється під коефіцієнтом форсування в системі генератор-двигун?

23. Як залежить величина максимального струму двигуна і час настання максимуму струму в приводі за системою генератор-двигун від співвідношення між електромеханічною сталою часу привода і електромагнітною сталою часу обмотки збудження генератора?

24. Напишіть вихідні рівняння для аналізу перехідного процесу гальмування двигуна в системі генератор-двигун у випадку замикання обмотки збудження на розрядний опір.

25. Накресліть криві перехідних процесів пуску і гальмування двигуна в системі генератор-двигун.

26. Напишіть вихідні рівняння для аналізу механічних перехідних процесів в електроприводі з асинхронним двигуном з фазним ротором.

27. Виконайте аналітичний розрахунок механічних перехідних процесів в електроприводі з асинхронним двигуном з фазним ротором.

28. Укажіть величину критичного ковзання, при якому тривалість перехідного процесу асинхронного двигуна мінімальна.