Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

Скачать файл (18,25Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 177

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

режим работы двигателя. Из принятого положительного направления движения следует, что, за исключением осей координат, любая точка квадрантов I и III, где знаки скорости и момента одинаковы, соответствует работе, совершаемой двигателем (У1Гсо > 0). Двигатель при этом преобразует электрическую энергию в механическую. Наоборот, точки квадрантов II и IV, где знаки скорости п момента различны, относятся к потреблению двигателем


механической энергии (М со <			0). В этом случае двигатель
			преобразует механическую
	‘ ш		энергию в электрическую.
			Электрическая машина
Ген ерат орн ы й.	Д вигат ельный.	'	как	электромеханический
р е н и е м :	р е ж и м :		преобразователь может ра
	М со> 0
, М ш < 0			ботать только в одном из
( M < 0 j (о > 0 )	( М > 0 ; ш > 0 )
			двух режимов: двигатель
Ж	I	М}	ном,	когда		электрическая
0	Ж		энергия		преобразуется				в
ш			механическую,				или	в	ге
Д в и га т е л ь н ы й	Генерат орный
			нераторном — при					обрат
р е ж и м :	р е ж и м :
М ы > 0	Мш<0		ном преобразовании энер
( М < 0 ;( о < 0 )	(м > о ;ш < о )		гии. В двигательном ре
			жиме электрическая маши
			на	развивает			движущий
Рис. 1-9. Области двигательного			момент,		а	в	генератор
и генераторного режимов электро			ном — тормозной момент.
привода в плоскости ш, М.			В отличие от двнгатель-
			пого	геператорных				режи

мов может быть несколько .в зависимости от того, как ис пользуется преобразованная электрическая энергия.

Генераторные режимы энергетически классифици руются следующим образом.

1. Генераторный режим с отдачей энергии в сеть режим рекуперативного торможения. В этом случае пре образованная электрическая энергия за вычетом потерь отдается машиной в сеть. Баланс мощностей выражается следующим образом:

Рм = Ра + ЬР,	(1-40)
где Рм — механическая мощность па	валу двигателя;

Рэ — электрическая мощность, поступающая в сеть; ДР — результирующая мощность потерь в силовых

цепях двигателя.

Переход из двигательного режима в режим рекупера тивного торможения возможен при повышении скорости двигателя сверх скорости идеального холостого хода, когда М = 0. Факт получения тормозного момента в дви гателе с одновременной отдачей им энергии в сеть позво ляет считать данный режим торможения как экономичный.

2. Режим торможения противовключепием. В этом случае электрическая машина потребляет как механиче скую энергию с вала, так и электрическую энергию из сети. Суммарная энергия расходуется в силовых цепях двигателя, т. е.

РМ+ РЭ= АР.

(1-41)

Этот режим характеризуется большими электрическими потерями.

3. Режим динамического торможения. В этом случае на потери в силовой цепи двигателя расходуется только преобразованная электрическая энергия. Энергию из сети машина не получает, т. е.

РМ= АР.

(1-42)

Для осуществления данного режима двигатель обычно отключают от сети и в его силовую цепь вводят дополни тельное сопротивлепие. В отдельных случаях электриче ская машина, подключенная к питающей сети, может тем не менее не обмениваться с ней активной мощностью, а потреблять механическую мощность с вала и преобразо вывать ее в потери, т. е. также работать в режиме динами ческого торможения.

Выражения (1-40)—(1-42) учитывают мощности и потери только на пути электромеханического преобразования энергии. Потери, связанные с созданием магнитного потока мапшпы, не включены в балансы мощностей. На рис. 1-10 показаны возможные энергетические режимы двигателя. Граничные режимы, отделяющие двигательные режимы от генераторных, соответствуют определенным точкам на координатных осях (рис. 1-9). Там, где М — 0 прп со =^= 0, имеет место так называемый идеальный холостой ход двигателя. Чтобы машина могла работать в данном ре жиме, требуется к ее валу подвести небольшую мощность, компенсирующую механические потери и дополнительные

потери вне силовых цепей. При	ю = 0 и М =4= 0 имеет
место так называемый режим	короткого замыкания.

В этом случае механическая мощность равна нулю, а по-

2* 35

Граничные режимы:

требляемая из сети электрическая энергия полностью расходуется на потери.

На рнс. 1-11 показаны механические характеристики двигателей Переменного и постоянного тока, а на рис. 1-12


	приведены		механичес
	кие характеристики не
Двигательный, режим	которых механизмов.
	Для	оценки формы
р > о ; р э > о	механической			характе
	ристики вводится поня
Генераторные режимы:	тие ее	жесткости. Под
	жесткостью		характери

Рекуперативное тормо	стики	подразумевают
жение (параллельно	производную			момента
с сетью)			т.
Р < 0 ; Р3 <0	по скорости,			е.

Р=<Ш/с/со. (1-43)

Торможение противо -

включением ( последова тельно с сетью)

Р< о ; Рэ >0

Ди н а м и ч еск о е торможение

Р< 0 ; Р3= 0

Графически жест кость определяется как тангенс угла наклона между осью скоростей' и касательной к данной точке механической ха рактеристики (рис. 1-13):

P = -? tg Y . (1-44)

т(й

Режим короткого замы	где т м и та — масштабы
кания (к .з )	соответственно				момен
(ш=0)
Р = о ; Р3 >0	та	и скорости,			I I •м/мм
	н рад/с-мм.

	ся	Угол у	отсчитывает
Режим идеального		по часовой			стрелке
холостого х о д а ( х .х )	от оси скоростей до ка-
(М=0)	сательпой.			Жесткость
	характеристик механиз
Рис. 1-10. Энергетические диаграм	мов будем отличать до
мы режимов работы двигателя.	полнительно			индексом
	«с», т. е. рс.			двигателей
Механические характеристики различных
п механизмов существенно различаются по жесткости:
для синхронных двигателей	0 =	оо;	0;
для асинхронных двигателей	(3 =	var

для двигателей постоянного тока с независимый! воз буждением р = const <; 0;

для двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением р = var <; 0;

Рис. 1-11. Механические характеристики двига

телей переменного	(а) и постоянного (б) тока.
для центробежного	вентилятора или насоса рс =
= var > 0 ;

для подъемной лебедки рс = 0.

Установившийся режим электропривода, характеризуе мый неизменными моментом и угловой скоростью двига-

kсо

мс

.а-)

Рнс. 1-12. Механические характеристики механизмов с мо ментом, не зависящим от скорости (а), зависящим от знака скорости (б), зависящим от знака н величины скорости (в).

теля, можно рассматривать как состояние равновесия системы относительно координаты со. Как и всякое состоя ние равновесия, установившийся режим можёт быть устойчивым и неустойчивым. Критерием устойчивости механических систем с одной степенью свободы является условие возникновения'динамического усилия при выве-

дении системы из состояния равновесия, возвращающего систему в исходное положение. Другими словами, знак возникающего динамического усилия должен быть противоположен знаку прираще ния координаты, характери зующей выведение системы из состояния равновесия

Рис. 1-13. Графическое оп		Рпс. 1-14. Определение ус
ределение	жесткости меха	тойчивости установившего
нической	характеристики	ся режима по механическим
двигателя.		характеристикам двигателя
		и механизма.

(рис. 1-14). Применительно к электроприводу можно ска зать, что необходимым и достаточным условием устойчи вости установившегося режима является противополож-

Рис. 1-15. Примеры установившихся режимов электро привода с моментами сопротивления, зависящими (а)

и не зависящими (б) от скорости.

ность знаков у приращения скорости, характеризующего выведение электропривода из равновесия, и у возникаю щего при этом динамического момента, т. е.

•Мдиы/Дсо 0.

(1-45)

Так как в окрестности точки установившегося режима при малых приращениях Асо механические характери стики могут быть приняты линейными, то

AM - р Дсо и АМс= рс Дсо.

Следовательно,

ЛГД1Ш= А М -А М с = (Р-рс)Асо.

(1-46)

Тогда в соответствии с (1-46) условие устойчивости представляется в другой форме

Р — Рс < 0 или Р < рс.

(1-47)

На основании полученных условий устойчивости точки 1, 2 и 3 иа рис. 1-15 относятся к устойчивой работе при вода, а точка 4 — к неустойчивой работе.

1-6. УПРУГОЕ МЕХАНИЧЕСКОЕ ЗВЕНО

В предыдущих параграфах рассматривалась механиче ская часть электропривода без зазоров с абсолютно жест кими иедеформируемыми элементами. Такая механическая часть приводится к простейшей одномассовой модели, показанной на рис. 1-3. Однако в действительности все элементы механических звеньев, находящиеся под воздей ствием усилий и момента, деформируются. Более того, без деформаций физически немыслим сам факт передачи усилий и моментов от двигателя к рабочему органу произ водственной машины. Согласно закону Гука возникаю щие в упругом элементе усилия Fy или моменты М у пропорциональны соответственно линейным (АГ) или угло вым (Дер) деформациям: