Лекция 2Типовые статические нагрузки электропривода. Статическая устойчивость. Электромеханические и механические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения

Цель: изучить силы и моменты, действующие в электроприводе, статические характеристики ДПТ НВ

Механическая характеристика исполнительного механизма – зависимость М_с=f(ω).

Активнымисилами и моментами называются силы и моменты, создаваемые внешними по отношению к двигателю источниками механической энергии независимо от движения электропривода. Пример – момент, создаваемый весом опускаемого или поднимаемого груза (рисунок 1). Момент сопротивления при этом равен

,

и направлен вниз, независимо от направления вращения вала двигателя. Величина М_С не зависит от скорости Рисунок 2.1 перемещения груза.

Реактивными силами и моментами называются силы и моменты сопротивления движению, возникающие как реакция на активный движущий момент, развиваемый двигателем. Реактивные силы и моменты зависят от скорости и подразделяются на силы и моменты сухого трения, вязкого трения и силы, и моменты вентиляторного типа.

Силы и моменты сухого трения (рисунок 2.2) неизменны по модулю, но скачком меняют свой знак при изменении знака скорости: . Они характерны для станочных приводов подачи, вентилей, дросселей и т.д. На рисунке 2.3 изображен нагрузочный момент вязкого трения,характеризующийся линейной (или близкой к ней) зависимостью величины от скорости - 

Зависимость нагрузочного момента от угловой скорости вентилятора, центробежного насоса, центрифуги имеет вид, показанный на рисунке 2.4, называется вентиляторными описывается формулой , где n = 1,5…2.5.

Механическая характеристика электродвигателя – зависимость М=f(ω). Из курса «Электрические машины» знаем, что механичекие характеристики ЭД (рисунок 5) могут быть абсолютно жесткими (1- синхронный ЭД), жесткими (3 – двигатель постоянного тока независимого возбуждения и 2 – асинхронный двигатель на рабочем участке) и мягкими (4 - двигатель постоянного тока последовательного возбуждения ). Абсолютной жесткостью характеристики называется отношение приращения момента к приращению скорости

.

Движение привода в установившемся режиме может быть устойчивым или неустойчивым.В первом случае при случайно возникшем отклонении ω от ω_УСТ привод возвратится в точку установившегося режима. При неустойчивом движении любое, даже самое малое отклонение ω от ω_УСТ, приводит к изменению состояния: привод не вернется в точку установившегося режима. В качестве примера рассмотрим работу асинхронного электропривода на механизм с моментом сопротивления М_С. Пусть при работе в точке «а» по какой – либо причине ω < ω_УСТ. Тогда в соответствии с механическими характеристиками М > М_С возникает положительный динамический момент М_ДИН = М – М_С > 0, которому соответствует положительное ускорение dω/dt > 0, и система возвращается в точку установившегося режима – движение устойчиво.

Если при работе в точке «а» ω < ω_УСТ, М < М_С, М_ДИН = М – М_С < 0, ускорение dω/dt < 0 и система возвращается в точку установившегося режима – движение устойчиво.

Если при работе в точке «b» ω > ω_УСТ, М > М_С, М_ДИН = М – М_С > 0, ускорение dω/dt > 0, скорость становится еще выше. Если при работе в точке «b» ω < ω_УСТ, М < М_С, М_ДИН = М – М_С < 0, ускорение dω/dt < 0 и скорость становится еще ниже. Таким образом, работа системы в точке «b» статическинеустойчива.