2.3.2 Искусственная механическая характеристика двигателя

Учитывая, что при пуске асинхронного двигателя происходит падение напряжения в сети, возникает необходимость корректировки механической характеристики. С этой целью строится искусственная механическая характеристика (рис. 3.1), основанная на тождественной связи

М ≡ U² (3.9)

Обычно принимают падение напряжения сети равным 20%. Тогда значения моментов для характерных точек (как и всех остальных) при искусственной характеристике определятся, как

Рис. 3.1 Механическая характеристика асинхронного двигателя

2.3.3 Механическая характеристика рабочей машины

Обобщенным выражением механической характеристики рабочих машин чаще всего служит зависимость

(3.10)

где M_C - текущее значение момента сопротивления (момента рабочей машины);

М_СО - начальное значение момента сопротивления, (ω_С=0);

М_СН - номинальное значение сопротивления, (ω_С = ω_СН);

ω_С - текущее значение частоты вращения;

ω_СН - номинальное значение частоты вращения рабочей машины;

α - показатель степени, зависящий от типа рабочей машины.

Для подъемно транспортных машин – α = 0, для вентиляторов, центробежных насосов, сепараторов и молотильных барабанов – α = 2.

При отсутствии определенной информации, для α = 2:

При наличии передачи возникает необходимость приведения момента сопротивления машины к валу двигателя. Известно, что приведение моментов сил осуществляется через передаточное отношение i и к.п.д. передачи η_П, то

, (3.11)

передаточное отношение, взятое в направлении силового потока (от двигателя к рабочей машине).

Переходя от аргумента ω к аргументу S, учитывая выражение 3.6, с учетом произведенных преобразований расчетная формула (3.12) примет вид

Вычисленные по зависимости (3.12) значения приведенного момента сопротивления рабочей машины дают основание изобразить механическую характеристику рабочей машины в общей системе координат с механической характеристикой электродвигателя (рис. 3.1).

Статическое равновесие, отражающее установившийся режим работы электропривода, соответствует условию

М_С = М_ДВ

На рисунке 3.1 это условие выполняется в точке пересечения характеристик двигателя и рабочей машины – C.

2.3.4Динамическая характеристика

Динамическая характеристика описывает переходный режим электропривода. Переходный режим соответствует переводу электропривода из одного состояния статического равновесия в другое. Речь идет о пуске двигателя, и границами переходного режима будут ω =0..ω₀, или S = 1..Sc.

Аналитически переходный режим описывается основным уравнением движения электропривода в дифференциальной форме

, (3.13)

где М_ДИН - динамический или избыточный момент системы двигатель- машина;

М - момент двигателя;

М_СПр - приведенный к валу двигателя момент сопротивления (рабочей машины);

J_ПР - приведенный к валу двигателя момент инерции системы.

В точке статического равновесия М_ДИН=0.

Приведение моментов инерции (приведение моментов сил - М_СПр) производится по формуле

, (3.14)

где J_ДВ - момент инерции ротора двигателя, кг*м²;

J_РМ - момент инерции рабочей машины, кг*м²;

J_П - момент инерции передаточного звена, кг*м².

При наиболее часто встречающемся варианте с клиноременной передачей и отсутствием информации, принимается J_П ≈ 0,2 J_ДВ.

Основным параметром переходного режима является его время.

Время переходного режима из уравнения движения электропривода 3.13 определяется как

, (3.15)

Функциональную зависимость М_ДИН=ƒ(S), называемую динамической характеристикой, легко получить в графическом виде, производя вычитание значений М и соответствующих М_СПр (по оси 0Y) - (рис.3.1).

Для упрощенного (приблизительного) определения времени t следует заменить в формуле 3.15 бесконечное малое приращение dS на ряд конечных ∆S и перейти от интеграла к сумме, тогда, если значения ∆S_i будут равны между собой

, (3.16)

М_ДИНi определяется по графику М_ДИН=ƒ(S) (рис.3.1) как среднее значение М_ДИН за соответствующий отрезок ∆S и значений их, т.е. n, столько, сколько ∆S уложится в пределах переходного режима от (S=1 до S=Sc).

Обычно ориентируются на величину n = 7..10.

При неравенстве значений ∆S_i выражение (3.16) приобретает вид

, (3.17)