2. Установившийся режим работы электропривода

Установившийся режим работы характеризуется тем, что скорость двигателя и рабочей машины остается в процессе работы постоянной. При этом момент, развиваемый двигателем, и момент сопротивления движению также постоянны. Можно говорить и о квазиустановившемся режиме, когда скорость электромеханической системы изменяется в небольших пределах вследствие изменения нагрузки на валу рабочей машины, но в среднем остается постоянной.

Условием существования установившегося режима работы, как это следует из уравнения движения электропривода (2.8), является равенство момента двигателя и момента сопротивления движению при этом

(3.2)

Графически установившийся режим соответствует точке пересечения механических характеристик электродвигателя и рабочего механизма. На рис.3.6а показаны механические характеристики асинхронного двигателя и вентилятора. Точка пересечения этих характеристик показывает, с какой скоростью и с каким моментом на валу механизма будет работать электромеханическая система двигатель – вентилятор.

На рис.3.6б показаны механические характеристики двигателя постоянного тока с включенным в цепь якоря добавочным сопротивлением и механическая характеристика грузоподъемной лебедки, работающая в режиме спуска груза. Если включить двигатель в направлении подъема груза и растормозить лебедку, то под действием активного момента, создаваемого силой тяжести груза (который превышает положительный момент двигателя при ), груз будет опускаться с возрастающей скоростью. Когда скорость спуска будет такова, что характеристики двигателя и механизма пересекутся, то ускорение прекратится, и спуск груза будет происходить с постоянной скоростью, т.е. электромеханическая система двигатель – лебедка – груз будет работать в установившемся режиме. При этом, т.е. двигатель будет работать в режиме противовключения, создавая нужный по величине подтормаживающий момент на валу барабана лебедки.

М_С

Дополнительным условием существования установившегося режима является статическая устойчивость. Смысл этого понятия применительно к установившемуся режиму электропривода заключается в следующем. Если при работе в установившемся режиме по какой-либо причине скорость двигателя изменяется, то в системе возникает динамический момент, который приведет скорость к прежнему установившемуся значению. Проиллюстрируем это положение на примере механических характеристик асинхронного двигателя, приводящим во вращение механизм с постоянным статическим момен-том (рис.3.7).

Имеются две скорости, при которых . Рассмотрим работу в т.1. Если под воздействием кратковременного возмуще-ния скорость привода увеличилась на некоторую величину, то момент двигателя уменьшится. По-скольку статический момент остается постоянным, возни-кает отрицательный (тормоз-ной) динамический момент, вследствие чего скорость двигателя снижается дои равенствовосстанавливается. Если скорость привода снизится на величинуотносительно, то момент двигателя возрастет, появится положительный динамический момент, и скорость двигателя вновь вернется к значению. Проведенный анализ показывает, что работа в установившемся режиме в точке 1 является устойчивой.

Рассмотрим работу привода в точке 2. Если скорость по случайной причине отклоняется от величины , например возрастет, то момент двигателя также возрастет, появится положительный динамический момент, благодаря которому скорость двигателя будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет величины, т.е. привод перейдет на работу в т.1. Если скорость уменьшится по отношению к, то уменьшится и момент двигателя, появится отрицательный динамический момент, скорость будет уменьшаться, и двигатель остановится. Таким образом, устойчивая работа привода в точке 2 невозможна.

Условие устойчивости установившегося режима выражается неравенством ,

где β и β_С – жесткость механической характеристики двигателя и рабочего механизма в точке установившегося режима.

Действительно, в точке 1 в точке 2т.е. режим неустойчив.