1. Основное уравнение движения электропривода.

Для электромеханической системы в любой момент времени должно выполняться условие баланса мощностей:

где - мощность, отдаваемая двигателем на вал;

- мощность статических сил сопротивления;

- динамическая мощность, идет на изменение кинетической энергиив процессах, когда изменяется скорость двигателя.

В свою очередь уравнение для кинетической энергии запишется:

Или для динамической мощности:

Если именяются во времени, то получим:

Приравняв значения мощностей, получим:

Эта зависимость является уравнением движения электропривода. Для большинства механизмов . Тогда уравнение примет вид:

Проанализируем это уравнение:

1. Пусть момент, развиваемый двигателем, больше статического М > М_СТ. Значитимеет положительный знак. Это соответствует разгону двигателя и увеличению кинетической энергии электромеханической системы.

2. М < М_СТ. Ускорение отрицательно. Идет торможение привода.

3. М = М_СТ. Ускорение равно нулю. Это соответствует установившемуся режиму: либо двигатель стоит, либо вращается с постоянной скоростью.

Основное уравнение движения электропривода является основой всех инженерных расчетов. На его основе производится расчет, например, диаграммы двигателя, выбирается двигатель, рассчитываются пусковые моменты и токи, оценивается динамика электропривода.

2. Основные понятия об устойчивости электропривода.

Устойчивость электропривода определяется при сравнении механической характеристики двигателя и механической характеристики исполнительного механизма (и). Рассмотрим на примере АД.

Рассмотрим для трех механических характеристик исполнительных механизмов:

1. .

В этом режиме двигатель преодолевает момент нагрузки и момент механических потерь. Режим работы устойчивый.

2. .

В таком режиме мы имеем две точки пересечения (2 и 3). Устойчивой является скорость . Потому, что небольшое отклонение скорости компенсируется изменением момента противоположного знака (wMилиwM).

Для точки 3 wM.

3. Определение времени пуска и торможения электропривода

Время пуска можно определить исходя из основного уравнения движения электропривода:

.

Выделим из этого уравнения составляющую времени:

;

Проинтегрировав это выражение получим:

.

Данным уравнением определяется время нарастания скорости от 0 до конечной (установившейся).

Время торможения может быть вычислено по следующей формуле:

4. Тепловые режимы работы электропривода. Особенности расчета и выбора мощности электродвигателей в различных тепловых режимах.

Режим работы электрической машины – это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.

1. Продолжительный режим S1– когда при неизменной номинальной нагрузкеработа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений. Различают продолжительный режимнеизменной нагрузкой(рисунок 1) и сизменяющейся нагрузкой (рисунок 2).

2. Кратковременный режим S2– когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рисунок 3). При этом периоды работы двигателянастолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигает установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды. Стандартом установлены длительность периодов нагрузки 10, 30, 60 и 90 минут. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, напримерS2 – 30 мин.

3. Повторно-кратковременный режим S3 – когда кратковременные периоды работы двигателячередуются с периодами отключения двигателя, причем за период работыпревышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы в повторно-кратковременном режиме разделяются на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью.

При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рисунок 4). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответству­ющего повторно-кратковременному режиму ,температура перегрева двигателя продолжает колебаться от до . При этом меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжитель­ным (<).

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продол­жительностью включения: . Действующим стандартом преду­смотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного ре­жима ПВ=100%). В условном обозна­чении повторно-кратковременного ре­жима указывают величину ПВ, напри­мер, S3-40%.

При выборе двигателя, в паспорте которого, указана мощность при ПВ=100% пересчет следует делать по формуле:

.

Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. Также стандартом предусмотрены дополнительные режимы:

• повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;

• повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;

• перемещающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;

• перемещающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;

• перемещающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения;

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок3 Рисунок 4