![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение в электромеханику
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •В.1. Краткая история развития электромеханики
- •В.2. Понятие “электромеханика”. Структура электромеханических систем
- •В.3. Задачи и структура учебного плана подготовки бакалавров по направлению 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Основные понятия и законы электротехники
- •1.1. Электрические цепи постоянного и переменного тока
- •1.2. Магнитные цепи
- •1.3. Электромагнитная аналогия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Устройство, принцип действия и характеристики электрических двигателей
- •2.1. Классификация электродвигателей
- •2.2. Двигатель постоянного тока
- •2.3. Асинхронный двигатель переменного тока
- •2.4. Синхронный двигатель
- •2.5. Обратимость электрических машин углового движения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Силовые преобразователи электрической энергии
- •3.1. Преобразователи переменного тока в постоянный
- •3.2. Преобразователи переменного тока
- •3.2.1. Преобразователи частоты с непосредственной связью
- •3.2.2. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Преобразователи движения
- •4.1. Назначение и классификация преобразователей движения
- •4.2. Зубчатые передачи
- •4.3. Червячная передача
- •4.4. Передачи с гибкой связью
- •4.4.1 Ременные передачи
- •4.4.2 Цепная передача
- •4.4.3. Тросовая передача
- •4.5. Передача винт-гайка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Введение в теорию электропривода
- •5.1. Механика электропривода
- •5.1.1. Кинематическая и расчетная схема механической части электропривода
- •5.1.2. Уравнение движения электропривода
- •5.1.3. Типовые статические нагрузки электропривода
- •5.2. Регулирование координат электропривода
- •5.2.1. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •5.2.2. Регулирование скорости асинхронных двигателей
- •5.2.3. Регулирование тока и момента при пуске электродвигателей
- •5.3. Энергетика электропривода
- •5.3.1. Баланс мощностей и энергетические характеристики электропривода
- •5.3.2. Типовые режимы работы электропривода
- •5.3.3. Выбор мощности электродвигателей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Управление электромеханическими модулями и системами
- •6.1. Иерархия систем управления
- •6.2. Системы управления исполнительного уровня
- •6.3. Интеллектуальные системы управления на основе нейронных сетей
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Введение в электромеханику
- •455000, Г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38
5.1.2. Уравнение движения электропривода
По составленной расчетной схеме механической части электромеханической системы можно сформулировать уравнение движения электропривода – уравнение, устанавливающее взаимосвязь между электромагнитным моментом двигателя, моментом нагрузки, моментом инерции и ускорением электропривода. С помощью этого уравнения решаются многие практические задачи движения электропривода.
Наиболее удобным методом составления уравнения движения механической части системы является метод уравнений Лагранжа 2-го рода, записанных без учета диссипативных сил в упругих связях, обусловленных силами вязкого трения (поскольку они существенно меньше потенциальных сил) в виде
,
(5.9)
где
,
– кинетическая и потенциальная энергии
системы, определяемые приn
инерционных и n-1
упругих элементах как
или
,
(5.10)
или
;
(5.11)
,
– обобщенная координата, определяющая
положение механизма (угловые
и линейные перемещения
элементов) и ее скорость (
и
);
– обобщенная сила, соответствующая
обобщенной координате (при вращательном
движении
,
при поступательном –
).
Для подавляющего большинства механизмов момент инерции каждого элемента в отдельности и всего механизма в целом не зависят от его положения, т.е.
,
(5.12)
и уравнение Лагранжа 2 рода можно записать в виде:
- в случае трехмассовой системы (рис. 5.3, а)
;
(5.13)
- в случае двухмассовой системы (рис. 5.3, б)
;
(5.14)
-
в случае одномассовой (рис. 5.3, в)
абсолютно жесткой системы ()
.
(5.15)
В
общем же случае для одномассовой системы
в условиях переменного момента инерции
()
уравнение движения электропривода
запишется в виде
.
(5.16)
Приведенные
уравнения движения электропривода
позволяют анализировать возможные
режимы его движения. Для анализа
статических режимов работы электропривода
необходимо принять что
.
Соответственно уравнение статического
режима работы электропривода с жесткими
и линейными механическими связями
примет вид
.
(5.17)
Если
при движении
,
следовательно,
и имеет место или динамический переходный
процесс, или установившийся динамический
процесс.
С энергетической точки зрения режимы работы электропривода разделяются на двигательные и тормозные, отличающиеся направлением потока энергии через механические передачи. Двигательный режим соответствует прямому направлению передачи механической энергии, вырабатываемой двигателем, к рабочему органу механизма. Тормозной режим соответствует обратной передаче энергии, когда освобождающаяся кинетическая энергия поступает от соответствующих масс к двигателю. Это позволяет сформулировать правило знаков момента, которое следует учитывать при использовании приведенных выше уравнений движения:
-
при прямом направлении передачи
механической мощности от двигателя к
механизму
ее знак положителен идвижущие
моменты двигателя имеют знак, совпадающий
со знаком скорости;
-
при обратном направлении передачи
механической мощности
,
поэтомутормозные
моменты имеют знак, противоположный
знаку скорости.