1.5. Усталені режими
В
усталеному режимі момент, який розвиває
двигун, зрівнова-жується моментом сил
опору
і механізм рухається зі сталою швидкістю.
На рис.6 показано механічну характеристику
асинхронного двигуна (крива 1), механічну
характеристику конвеє-ра (пряма 2) та
дві характеристики вентиляторів (криві
3 і 4). Точки перетину цих характеристик
А і Б визначають усталені режими. Але
невідомо, чи робота привода у цих точках
буде стійкою.
П
ід
статичною
стійкістю розуміють
такий усталений режим роботи привода,
коли від дії випа-дкового збурення
швидкість відхи-литься від усталеного
значення, але після зняття цього збурення
вона знову повернеться до попе-реднього
стану.
Електропривод статично стій-кий, якщо в точці усталеної роботи виконується умова
(1.16)
або
.
(1.17)
У
Рис.1.6. До визначення
стійкості
роботи привода
і
.
У
точці А згідно (1.13)
додатне, а
від’ємне, (як показано на рис.1.6) і тому
.
Отже, згідно (1.17) робота привода у точці
А буде стійкою. В точці Б
і
додатні,
і тому в точці Б робота привода
нестійка.
Порівнюючи кути нахилу дотичних до механічних характерис-тик асинхронного двигуна і вентиляторів у тачках А і Б, легко доказати, що робота привода у цих точках буде стійкою.
При проектуванні електропривода механічна характеристика виробничого механізма відома. Тому для забезпечення стійкої роботи в усталеному режимі необхідно підібрати двигун з відповід-ною механічною характеристикою.
Контрольні запитання і задачі
1. Які елементи входять до складу автоматизованого електро-привода?
2. Як поділяють електроприводи за способом розподілу меха-нічної енергії?
3. Як поділяють електроприводи за рівнем автоматизації?
4. Як поділяють замкнені системи керування електроприводами за зміною кутової швидкості?
5.
Визначити момент на вала двигуна, якщо
момент на валу виробничого механізму
і він обертається зі швидкі-стю
.
ККД передачі
.
Момент холостого ходу і швидкість
двигуна відповідно дорівнюють
і
.
6.
Визначити
приведений до вала двигуна момент
інерції, якщо момент інерції двигуна
,
редуктора
і виробничого механізму
.
Коефі-цієнт передачі редуктора
.
7.
Визначити жорсткість механічної
характеристики двигуна постійного
струму незалежного збудження, якщо
номінальний момент
і номінальне падіння швидкості
.
8. Чому дорівнює жорсткість механічної характеристики синх-ронного двигуна?
9.
Чи буде стійкою робота електропривода
в усталеному режимі, якщо жорсткість
механічної характеристики двигуна
,
,
а жорсткість механічної характеристики
виробничо-го
механізму
,
.
10. На які основні групи поділяють механічні характеристики електроприводів за їх жорсткістю?
Розділ 2
Часові та частотні характеристики електропривода
2.1. Рівняння руху електропривода
При зміні моменту сил опору чи дії інших збурень відбувається перехід від одного усталеного режиму до іншого усталеного режи-му. Цей процес називається перехідним процесом. Перехідними є процеси пуску і гальмування електропривода. У перехідному процесі двигун долає не тільки момент опору, але і інерційний (динамічний) момент, зумовлений зміною кінетичної енергії рухомої системи.
Для виводу рівняння, яким описується перехідний процес, вико-ристовують формулу кінетичної енергії:
,
(2.1)
де
– приведений до вала двигуна момент
інерції. Похідна
є зміною в часі кінетичної енергії –
динамічною потужністю
.
У загальному випадку змінними в (2.1)
можуть бути
і
.
Тому
.
(2.2)
Динамічна потужність
.
(2.3)
Підставивши в (2.2) значення згідно (2.3), одержимо
.
(2.4)
Зазвичай,
момент інерції не залежить від часу, а
є функцією кута повороту. Тому підставимо
в (2.4)
і матимемо
.
(2.5)
Рівняння (2.5) є рівнянням руху електропривода.
Приведений
момент інерції виробничих механізмів,
які не мають ланки перетворення обертового
руху у зворотно-поступальний, є сталим
(
).
Тому для таких механізмів рівняння руху
матиме вид:
.
(2.6)
Рівняння
(2.6) показує, що момент
,
який розвиває двигун, зрівноважується
моментом опору
і динамічним моментом
.
З (2.6) слідує, що:
при
кутове прискорення
і відбувається прискорення електропривода;при
і привод гальмується;при
і має місце усталений рух.