5.2 Переходный процесс при пуске двигателя с независимым возбуждением

Рассмотрим пуск двигателя при нагрузке с моментом сопротивления М_С, _нач=0; _кон=_С; i_нач=I₁; i_кон=I_С, где I₁=U_Н/R_Я – максимальное значение пускового тока при сопротивлении цепи якоря равном R_Я. В этом случае механические переходные процессы протекают в соответствии с уравнениями:

;

.

Графики переходных процессов i(t) и (t) показаны на рисунке 5.2.

Переходный процесс оканчивается за время практически равное(4-5)Т_М (при t=5Т_М =0,993_С).

Приведенные уравнения переходных процессов описывают пуск двигателя на какой-то одной механической характеристике. При ступенчатом пуске такой расчет надо делать несколько раз, вводя новые начальные условия и Х_уст для каждой механической характеристики и каждый раз меняя Т_М, так как меняется R_Я.

Время многоступенчатого пуска может быть определено аналитически следующим образом:

если в процессе пуска момент двигателя меняется в пределах М₁-М₂ (М₁ – максимальный пусковой момент, М₂ – момент переключения), то при t=t_П (время пуска на одной характеристике) М=М₂, то есть

.

Решая относительно t_П, получим

;

откуда ,

. (5.15)

При многоступенчатом пуске по нормальной пусковой диаграмме М₁=const и М₂=const, меняется лишь Т_М, так как пусковое сопротивление в цепи якоря (ротора) уменьшается.

Например, для 3-х ступенчатого пуска (три искусственных и естественная характеристики):

,

где - электромеханическая постоянная времени на естественной характеристике.

Дальнейшее преобразование этой формулы приводит к следующему окончательному результату:

,

где =М₁/М₂;

m – число пусковых сопротивлений.

5.3 Физический смысл и численное значение электромеханической постоянной времени двигателя с линейной механической характеристикой

Численное значение Т_М – это время, в течение которого фазовая координата (, М, i и др.) достигает в процессе своего увеличения при механическом переходном процессе с нулевыми начальными условиями значения, равного 0,632Х_уст (см. рис. 5.3).

Это определение берется из следующего: при Х_нач=0,

;

при t=Т_М

; х=0,632Х_уст.

Физический смысл Т_М лучше всего показать по выражению для вычисления этой постоянной: .

Как было показано ранее, при линейной механической характеристике двигателя . Для момента трогания двигателяS=1, М=М₁ (максимальный пусковой момент). Поэтому , откуда. Подставляя это значениеМ_Н в выражение для определения Т_М, получим:

. (5.16)

Если сравнить (5.16) с известной формулой для расчета времени пуска двигателя (), то можно сделать следующий вывод:

Электромеханическая постоянная двигателя представляет собой время пуска двигателя вхолостую (т.е. при М_С=0 и _С=₀) при постоянном динамическом моменте, равном максимальному значению пускового момента (М_j=М_Пср-М_С=М₁).

Это определение физического смысла Т_М несколько абстрактно для ступенчатого реостатного пуска, в процессе которого с ростом скорости растет ЭДС двигателя и уменьшается пусковой ток его, то есть не может быть пуска с М₁=const.

Нечто подобное можно реализовать в замкнутой системе регулирования электропривода, обеспечивающей пуск при I₁=const. Однако в такой системе действует не только электромеханическая инерция, определяемая Т_М. Напряжение меняется в процессе пуска для поддержания постоянства пускового тока. Поэтому время пуска не может быть определено так просто по приведенной выше формуле.