Elektrichesky_privod_Kosmatov_V_I_2012

1.Преобладающей инерционностью в приводе является механическая инерционность (момент инерции J ); электромагнитные инерционности (индуктивность L) малы или не проявляются. Фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется скачкообразно (мгновенно), т.е. намного быстрее, чем скорость.

Примеры таких задач: мгновенный наброс и сброс нагрузки, пуск, торможение, реверс, регулирование скорости асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока при Ф=const.

2.Преобладающая инерционность – механическая ( J ); индуктивности (L) электрических цепей малы или не проявляются. Фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется во времени и темп этого изменения соизмерим с темпом изменения скорости.

Примеры таких задач: переходные процессы в системах ТП-Д, ПЧ-АД, если L=0.

3.Механическая ( J ) и электромагнитная (L) инерционность соизмеримы; фактор, вызывающий переходный процесс, – изменяется мгновенно.

Примеры: переходные процессы в электроприводах постоянного тока при Ф=var; то же при Ф= const, но L.

4.Учитывается несколько инерционностей, фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется не мгновенно. Это наиболее сложные задачи, относящиеся к замкнутым системам электроприводов (изучаются в специальных курсах).

7.2.2.Переходные процессы в электроприводах с линейными механическими характеристиками при

М с const, J const, Lя 0 и быстрых изменениях воз-

действующего фактора

Примерами таких электроприводов являются: электропривод постоянного тока с двигателем независимого (параллельного) возбуждения с линейной механической характеристикой (рис. 7.5,а), с двигателями параллельного и смешанного возбуждения с линеаризованными механическими характеристиками (рис. 7.5,б), с асинхронными двига-

190

телями при работе на характеристиках при s < sк (рис. 7.5,в), (сплошные линии).

Рис. 7.5. Линейные и линеаризованные характеристики электроприводов

Рассмотрим на примере электропривода с ДПТ НВ переходные процессы при быстрых изменениях управляющего воздействия (подводимого напряжения или дополнительных сопротивлений в якорной цепи). Принципиальная схема включения двигателя представлена на рис.

7.6.

Предлагается следующее математическое описание переходных процессов для рассматриваемого электропривода.

В его основе лежат два уравнения: уравнение равновесия силовых цепей, составленное по второму закону Кирхгофа,

Рис. 7.6. Принципиальная схема электропривода с ДПТ НВ

Тогда уравнение (7.16) с учѐтом, что 0 c c (установившееся значение скорости), получим дифференциальное уравнение

решение которого имеет следующий вид

c ce t /Tm ,

192

где С – постоянная интегрирования, находится из начальных условий.

M f (t) , в общем случае при ненулевых начальных условиях, рас-

считанные по уравнениям (7.18) и (7.19).

Коэффициент при производной в дифференциальных уравнени-

называют электромеханической постоянной времени.

Для пояснения физического смысла этой постоянной времени рассмотрим случай, когда M нач M к.з а конечная скорость 0 ,

т.е. привод разгоняется с неизменным моментом M к.з . Тогда электромеханическая постоянная времени это есть время, за которое привод разогнался бы вхолостую до скорости 0 под действием неизмен-

ного момента, равного моменту короткого замыкания.

Рассмотрим несколько примеров по расчѐту и анализу переходных процессов при пуске, торможении противовключением, динамическом торможении и при реверсе.

193

Рис. 7.7. Механические характеристики и графики переходных процес-

сов f (t) , M f (t) .

Пример 1. Пуск двигателя по реостатной характеристике (схема на рис. 7.6)

На основании (7.18) и (7.19) можно записать переходные функции f (t) , iя f (t) следующим образом

при M с 0

t

0 (1 e TM ) ;

t

iя Iк.зe TM ;

194

при M c реактивном и активном, но в сторону подъѐма груза

Как следует из приведѐнных функций и графиков переходных процессов (рис. 7.8), время пуска определяется путѐм решения переход-

ипосле подстановки в них текущего значения скорости, равного

(0,95 0,98) уст , получим

tп Т М ln 20 3Т М , tп Т М ln50 4Т М .

Пример 2. Торможение противовключением и реверс двигателя

В соответствии со схемой включения двигателя (рис. 7.6) торможение электропривода и последующий реверс осуществляется сменой полярности напряжения U, подводимого к якорю двигателя. При этом в цепи якоря отключаются контакты контактора «В» и замыкаются

контакты «Н», а в цепь якоря вводятся сопротивления Rдоб1 , Rдоб2 и

Рис. 7.8. Переходные процессы при пуске вхолостую (1- M с 0 ),

при пуске под нагрузкой (2 - M с 0 ), при пуске с активным момен-

где Eнач кФ нач - начальное значение ЭДС двигателя.

196

Решение задачи начнѐм с построения механических характеристик f (М ) (рис. 7.8,а), на котором Mнач кФIядоп.

Рис.7.9. Механические (а) и переходные функции (б)

Переходный процесс торможения противовключением протекает одинаково как с активным, так и с реактивным моментом статических

тивном моменте, если не изменять сопротивление Rя и не отключать якорь от сети, начинается разгон двигателя в обратном направлении под действием момента двигателя и активного момента M с по тем же переходным функциям (7.20, 7.21) с переходом в режим рекуперативного

197

торможения при 0 до скорости c . Графики представлены на рис. 7.9,б сплошными линиями. Полное время переходного процесса при активном M с tп (3 4)Т М . Время же торможения

проивовключением одинаково и для активного и реактивного M с . При

0 Момент двигателя M = M 2 и время торможения определится

Если двигатель при реактивном M с не отключать от сети линейным контактором Л, то возможны два случая:

а) пуск двигателя с момента времени tT в обратном направле-

нии без изменения Rя . Знак M с меняется на противоположный, ко-

торый теперь препятствует разгону, а переходные функции будут иметь вид

7.8,б они представлены штриховыми линиями. Время разгона в обратном направлении tп (3 4)Т М .

Реостатный пуск двигателя в две ступени до установившейся скорости c'' ; механические характеристики показаны на рис. 7.9,а.

Пример 3. Динамическое торможение

При динамическом торможении двигателя постоянного тока с независимым возбуждением якорь отключается от сети линейным кон-

198

тактором Л и с помощью контакта тормозного контактора Т замыкается на сопротивление динамического торможения ( см. рис. 7.6).

Величина сопротивления тормозного резистора может быть определена по заданному значению максимального тормозного тока

где I ядоп (2 2,5)Iн .

На рис. 7.10 представлены механические (скоростные) характеристики и графики переходных процессов.

Рис. 7.10. Механические характеристики и переходные процессы при динамическом торможении

Время торможения до 0

199