зеленов / eletsehomt48

апериодическое звено первого порядка (или так называемое инерционное (релаксационное) звено первого порядка), а механическая часть электропривода представляет собой интегрирующее звено.

В соответствии с полученными передаточными функциями составляется структурная схема, в которую вводится усилительное звено СФ для формирования внутренней обратной связи по ЭДС в электродвигателе (см.

рис. 2.16).

Если уравнение движения (2.20) записать не через токи i и IС, а через моменты М и МС, то вид структурной схемы электропривода несколько изменится. Деля левую и правую части соотношения (2.22) на СФ, получим

Умножая левую и правую части соотношения (2.23) на СФ, получим другое представление передаточной функции WЭ(р):

Используя передаточные функции WМ(р) по (2.23) и WЭ(р) по (2.24), представим структурную схему электропривода в виде, показанном на рис. 2.17.

Далее в курсе теории электропривода будет введено понятие электромеханической постоянной времени

137

лучим схему, показанную на рис. 2.20.

После этого необходимо выполнить ряд преобразований полученной структурной схемы, пользуясь правилами таких преобразований, изучаемых в курсе теории автоматического управления. Далее на рис. 2.21 показана последовательность этих преобразований.

Из рис. 2.21, г следует, что

теристики электропривода, записанное для U=UН, Ф=ФН, R=RЯ. Для установившегося режима работы i=IС.

2.3 Расчеты пусковых сопротивлений в цепи якоря двигателя с независимым возбуждением

2.3.1 О процессах пуска двигателя

Сопротивление цепи якоря в двигателе независимого возбуждения достаточно мало, R*Я @ 0,04 - 0,06 . Поэтому

при включении якоря на полное напряжение U*Н = 1 пуско-

большой ток недопустим по условиям коммутации, так как вызовет искрение в щеточном контакте на коллекторе. Кроме того, будут недопустимые электродинамические усилия в стержнях якоря и толчки момента на валу двига-

139

Поэтому пуск двигателя производится с ограничением пускового тока до значений I*ПУС = 1,5 − 3,0 путем

включения в цепь якоря добавочных (так называемых пусковых) сопротивлений (rПУС).

При увеличении в процессе пуска скорости двигателя и, следовательно, противоЭДС при данном R=const пусковой ток в якоре двигателя будет уменьшаться, уменьшится и пусковой момент (МПУС), то есть ускорение электропривода. Для поддержания уровня ускорения в процес-

140

лей независимого возбуждения выбираются в следующих пределах:

ω*(t), соответствующие пусковой диаграмме рис. 2.23, показаны на рис. 2.24. Характерные точки переходных процессов М(t) и ω(t) на рис. 2.23 и 2.24 имеют одно и то же обозначение.

Переходные процессы М(t), i(t) и ω(t) протекают по экспоненциальному закону, соответствующему решению

направлена против напряжения, приложенного к якорю двигателя, и поэтому уменьшает толчки тока в якоре при пуске, замедляет процесс i(t). Это хорошо видно по уравнению электрического равновесия цепи якоря –

UН = Е + iR + LЯ dtdi .

Сглаживающее действие ЭДС самоиндукции позволяет осуществлять прямой пуск двигателя (то есть пуск

при rПУС=0) при малой мощности (до 0,5 кВт).

На процесс пуска оказывает также влияние реакция якоря. Несмотря на наличие компенсационной обмотки в цепи якоря двигателя во время переходного процесса реакция якоря полностью не компенсируется, ее действие ослабляет магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, и, следовательно, увеличивает толчки пускового тока в якоре.

Так как ЭДС самоиндукции и реакция якоря действуют как бы во встречных направлениях, то реальный ток якоря при пуске мало отличается от расчетного, получаемого без учета ЭДС самоиндукции и реакции якоря.

Поэтому в теории электропривода принято проводить расчеты пусковых сопротивлений для пуска по нормальной пусковой диаграмме с линейными электромеханическими (механическими) характеристиками.

Реостатный пуск двигателя с независимым возбуждением по нормальной пусковой диаграмме может быть

форсированным или нормальным.

При форсированном пуске выбирают (задаются) максимальным (по условиям коммутации) пусковым током I1* ≈ 2,5 − 3 , или же максимально допустимым по перегру-

зочной способности пусковым моментом М*I 2,5 − 3 . При

этом рассчитывается или подбирается (в зависимости от используемой методики расчета rПУС) ток (момент) пере-

143

ключения I2* ( М2* ), которые должны удовлетворять условию:

I2* ³ (1,1 - 1,2 )IС* или М2* ³ (1,1 - 1,2 )МС* .

При нормальном пуске выбирается по этому же условию постоянное значение тока (момента) переключения, а подбирается (или рассчитывается) значение максимального пускового тока I1* или пускового момента М1* , вели-

чина которых не должна превышать допустимых коммутационных значений тока якоря или перегрузочной способности по моменту.

Пусковые сопротивления в цепи якоря двигателя можно определить графическим или аналитическим методами.

2.3.2 Графический метод расчета пусковых сопротивлений

Метод основан на использовании соотношения (2.17), полученного ранее в разделе 2.2.1, а именно s=R* или Δω*=R* при М*=1 для электродвигателя с линейными механическими характеристиками.

Последовательность выполнения графического расчета пусковых сопротивлений следующая.

В начале (для заданного числа пусковых ступеней m) строится естественная механическая характеристика, задаются указанным ранее в (2.25) максимальным пусковым моментом М1* (для форсированного пуска) или мо-

ментом переключения М *2 (для нормального пуска). Для форсированного пуска подбирается такое значение М *2 , а для нормального пуска такое значение М1* , чтобы построе-

нием получить нормальную пусковую диаграмму. Число ступеней m (если есть возможность) стараются выбрать меньше (2-3), чтобы удешевить привод.

144

Затем наносят линию М=МН (М*=1), отсчитывают на ней величины пусковых сопротивлений в относительных единицах и переводят их в абсолютные по соотношению:

r = r* × RН .

На рис. 2.25 показана нормальная пусковая диаграмма при m=2. Величины сопротивлений, соответствующие отрезкам на линии М=МН этой диаграммы, следующие:

r1* = lm ; r2* = mn ;

R*Я = ω* = sН = np ;

R*2 = mp ; R1* = lр .

Масштаб, то есть соотношение отрезков пусковой

145

диаграммы величинам сопротивлений, устанавливается по значению сопротивления

2.26. В отличие от диаграммы рис. 2.25 здесь нанесены на линиях моментов М1 и М2 обозначения точек, необходимых для пояснения аналитического метода расчета.

Рассмотрим вывод основных расчетных формул аналитического метода определения пусковых сопротив-

146