1.Основное уравнение движения электропривода.

Для электромеханической системы в любой момент времени должно выполняться условие баланса мощностей:

где - мощность, отдаваемая двигателем на вал;

- мощность статических сил сопротивления;

- динамическая мощность, идет на изменение кинетической энергии в процессах, когда изменяется скорость двигателя.

В свою очередь уравнение для кинетической энергии запишется:

Или для динамической мощности:

Если и меняются во времени, то получим:

Приравняв значения мощностей, получим:

Эта зависимость является уравнением движения электропривода. Для большинства механизмов . Тогда уравнение примет вид:

Проанализируем это уравнение:

1. Пусть момент, развиваемый двигателем, больше статического М > М_СТ. Значит имеет положительный знак. Это соответствует разгону двигателя и увеличению кинетической энергии электромеханической системы.

2. М < М_СТ. Ускорение отрицательно. Идет торможение привода.

3. М = М_СТ. Ускорение равно нулю. Это соответствует установившемуся режиму: либо двигатель стоит, либо вращается с постоянной скоростью.

Основное уравнение движения электропривода является основой всех инженерных расчетов. На его основе производится расчет, например, диаграммы двигателя, выбирается двигатель, рассчитываются пусковые моменты и токи, оценивается динамика электропривода.

2.Основные понятия об устойчивости электропривода.

Устойчивость электропривода определяется при сравнении механической характеристики двигателя и механической характеристики исполнительного механизма ( и ). Рассмотрим на примере АД.

Рассмотрим для трех механических характеристик исполнительных механизмов:

1. .

В этом режиме двигатель преодолевает момент нагрузки и момент механических потерь. Режим работы устойчивый.

2. .

В таком режиме мы имеем две точки пересечения (2 и 3). Устойчивой является скорость . Потому, что небольшое отклонение скорости компенсируется изменением момента противоположного знака ( w  M или  w   M).

Для точки 3  w   M.

3.Определение времени пуска и торможения электропривода

Время пуска можно определить исходя из основного уравнения движения электропривода:

.

Выделим из этого уравнения составляющую времени:

;

Проинтегрировав это выражение получим:

.

Данным уравнением определяется время нарастания скорости от 0 до конечной (установившейся).

Время торможения может быть вычислено по следующей формуле:

4.Тепловые режимы работы электропривода. Особенности расчета и выбора мощности электродвигателей в различных тепловых режимах.

Режим работы электрической машины – это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.

1. Продолжительный режим S1 – когда при неизменной номинальной нагрузке работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений . Различают продолжительный режим неизменной нагрузкой (рисунок 1) и с изменяющейся нагрузкой (рисунок 2).

2. Кратковременный режим S2 – когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рисунок 3). При этом периоды работы двигателя настолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигает установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды. Стандартом установлены длительность периодов нагрузки 10, 30, 60 и 90 минут. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, например S2 – 30 мин.

3. Повторно-кратковременный режим S3 – когда кратковременные периоды работы двигателя чередуются с периодами отключения двигателя , причем за период работы превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы в повторно-кратковременном режиме разделяются на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью .

При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рисунок 4). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответству­ющего повторно-кратковременному режиму , температура перегрева двигателя продолжает колебаться от до . При этом меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжитель­ным ( < ).

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продол­жительностью включения: . Действующим стандартом преду­смотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного ре­жима ПВ=100%). В условном обозна­чении повторно-кратковременного ре­жима указывают величину ПВ, напри­мер, S3-40%.

При выборе двигателя, в паспорте которого, указана мощность при ПВ=100% пересчет следует делать по формуле:

.

Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. Также стандартом предусмотрены дополнительные режимы:

• повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;

• повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;

• перемещающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;

• перемещающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;

• перемещающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения;

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок3 Рисунок 4