7. Расчет и построение графиков переходного процесса при пуске электродвигателя

При эксплуатации электроприводов двигатели подключают к сети, изменяют режим его работы с двигательного режима на тормозной и наоборот. Переход электропривода из одного установившегося режима к другому называют переходным режимом. Этот процесс обусловлен инерционными массами электропривода и электромагнитной инерцией обмоток электрических машин.

Цель расчета переходного процесса – определение времени переходного процесса и зависимостей ω = f(t) и М = f(t).

Для расчета переходного процесса при нелинейных характеристиках применяют графо - аналитический метод. Для выполнения расчета используется естественная механическая характеристика электродвигателя, рассчитанная и построенная в предыдущем разделе.

При пуске электродвигателя происходит увеличение его угловой скорости, следовательно в системе электропривода возникает динамический момент

М_д - М_дин = М - М_ст

Где М_ст - момент статического сопротивления приводного механизма.

Момент М_ст создаваемый производственным механизмом, зависит от его механических свойств и может как постоянным, не зависящим от угловой скорости, так и переменным. Эта зависимость изображается линией в системе координат [ω,М] и называется механической характеристикой производственного механизма ω = f(М_ст).

Для построения механической характеристики приводного механизма необходимо определить статическую частоту вращения

Где Р_ст=Р_рас=5,13 кВт - статическая мощность на валу приводного электродвигателя, определенная в разделе 4.

Р_ном. = 21 кВт

рад/с

- Статический момент на валу электродвигателя

Н×м

Н×м

Начальный статический момент при проектировании можно определить как

М_{ст нач} = (0,2-0,3)^. М_ст

М_{ст нач} = 0,25·36,22=9,05 Н×м

Для расчета переходного процесса в системе координат [ω,M] в одном масштабе строятся две механические характеристики: электродвигателя и приводного механизма.

График – динамическая механическая характеристика строится путем графического вычитания графиков приводного электродвигателя и производственного механизма.

Производим разбиение построенных механических характеристик на не менее чем на 10 сечений с приращением скорости ∆ω ≈0,1 ω₀

Затем производится линеаризация динамической механической характеристики, т.е. замена ее ступенчатой. Для этого проводятся вертикальные линии на каждом из сечений скорости ∆ω на динамической характеристике так, чтобы площади получившихся криволинейных треугольников были примерно одинаковы.

Для каждого из приращений скорости рассчитываем соответствующее приращение времени по формуле:

с

с

Где i – порядковый номер сечения скорости

J_прив – приведенный момент инерции электропривода

кг^. м²

кг^. м²

Где J_рот – кг . м² – момент инерции приводного электродвигателя, определяется из его паспортных данных.

J_мех – момент инерции приведенного в движение механизма

кг .

кг^. м²

кг м² (из паспортных данных).

Дальнейший расчет производим подобным методом.

По расчетным данным составляем таблицу

Таблица8.1 Результаты расчета переходного процесса.

рад/сек	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	2	2	2
М дин НМ	62	63	64	65,2	67,5	68	69	70,5	68,5	60,5	49	37,5	17
сек	0,0116	0,0114	0,0112	0,0110	0,0106	0,0105	0,0104	0,0102	0,0105	0,0119	0,0019	0,0025	0,0056
t сек	0,0116	0,023	0,0342	0,0452	0,0558	0,0663	0,0767	0,0869	0,0974	0,01093	0,1112	0,1137	0,1193
Рад/сек	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	152	154	156
М1 НМ	72	73,5	74,5	76	77	78,5	79,5	80	76,5	65	55	32,5	15

Текущее время переходного процесса рассчитывается нарастающим итогом по соответствующей сумме приращений времени.

t₁=∆t₁=0,0116 с

t₂=∆t₁+∆t₂=0,012+0,011=0,023 с

t₃=∆t₁+∆t₂+∆t₃=0,012+0,011+0,01=0,033с

Текущее значение скорости так же находится через сумму приращений скорости

=15 рад/с

=15+15=30 рад/с

Величины моментов на валу электродвигателя при построении графика переходного процесса М₁ М₂ ….. берутся из графика механической характеристики двигателя ω=f(M) в конце каждого сечения.

Рассчитанные графики приведены на отдельных листах в масштабе.