Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

В табл. 7-2 прпведепы уравнения напряжения роторной цепи, приведенного к цепи выпрямленного тока, скольжения идеального холостого хода А Д п выражения моментов для электрического н электромеханического веытильно-машннных каскадов.

Втабл. 7-2 обозначено:

Ф — заданное значение потока МП, для которого строится

механическая характеристика каскада; Фп— номинальное значение потока МП;

<ас. г — синхронная угловая скорость СГ (см. рис. 7-10,а); со0 — синхронная угловая скорость АД; 7?я — сопротивленце обмотки якоря МП;

Яд — активное сопротивление обмотки АД , приведенное к цепи ротора, которое можно определить по формуле

и Ri+Щ

•“д——р — .

ле

к — постоянная машины МП.

Вышеприведенные выражения позволяют рассчитать механиче­ ские характеристики вснтильио-машпнных каскадов.

Вначале, пользуясь формулами, 'приведенными в табл. 7-1, строят внешнюю характеристику выпрямителя U&IE(la). Далее

357

по формуле (7-20) строится зависимость Мад от тока I d. Эта зависи­ мость имеет максимум, который соответствует критическому мо­ менту, развиваемому асинхронным двигателем в схемах вентильномашинных каскадов. Указанные за­ висимости имеют вид, соответст­ вующий графикам на рис. 7-14.

Отметим, что на вид кривой Ud/Ed(Id) влияют особенности коммутации вентилей моста при разных режи­ мах работы выпрямителя, для каж­ дого из которых отношение Ud/Ed вычисляется по отдельным форму­ лам.

Г л а в а в о с ь м а я

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ БЕЗ УЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНЕРЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

8-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Переходным процессом или переходным режимом элек­ тропривода называют режим его работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяются скорость, момент и ток двигателя. Для анализа работы электропривода необходимо определение зависи­ мостей указанных величин от времени, поскольку это позволяет: определить время и характер протекания пере­ ходных процессов в отношении соответствия их техноло­ гическому режиму работы механизма; оценить допусти­ мость возникающих в динамических режимах величин момента, ускорения, тока, которые определяют механи­

358

ческие и электрические перегрузки и электроприводе; произвести правильный выбор мощности двигателя и аппаратуры управления.

Без переходных процессов не совершается работа ни одного электропривода. Даже в простейших нерегули­ руемых приводах, например вентилятора, насоса, транспор­ тера, требуется предварительно осуществить пуск двига­ теля. При этом мгновенное подключение напряжения к обмоткам двигателя вызывает тем не менее плавное изменение во времени скорости, момента и тока, характе­ ризующих переходный процесс пуска двигателя. Большому классу электроприводов присущи переходные процессы электрического торможения. Они могут быть вызваны, например, изменением полярности напряжения на якоре двигателя постоянного тока или изменением чередования фаз напряжения статора асинхронного двигателя при тор­ можении противовключением, а также уменьшением напря­ жения якоря или частоты статора при рекуперативном торможении.

Переходные процессы возникают при регулировании скорости, когда двигатель переводится с одного уровня скорости на другой, например, изменением напряжения

ные, в процессе работы характеризуются пульсирующим изменением нагрузки на валу двигателя. Такие механизмы не имеют установившихся режимов, а их рабочие режимы представляют собой периодические переходные процессы.

Переходные процессы пуска и торможения могут быть не редкими явлениями, а основными рабочими режи­ мами, например, в электроприводах реверсивных прокат­ ных станов, рольгангов, механизмов поворота экскава­ тора и портальных кранов. Эти процессы, а также процессы снижения или повышения скорости возникают регулярно вследствие воздействия оператора или автоматически в соответствии с технологическим режимом работы меха­ низма. Однако переходные процессы могут возникать и нерегулярно при случайных изменениях нагрузки на валу, колебаниях напряжения или частоты питающей сети и т. д.

Итак, внешней причиной или, как говорят, возмущаю­ щим воздействием, вызывающим переходный процесс в электроприводе, могут быть различные факторы, аименно:

359

изменения питающего напряжения, его частоты, нагрузки на валу, момента инерции, сопротивлений в цепях двигателя и т. д. Возмущающее воздействие является только внешним толчком, побуждающим электро­ привод к переходному процессу. Реакция привода на воз­ мущающее воздействие составляет суть переходных процессов. Внутренней причиной, обусловливающей пере­ ходные процессы, являются инерционности электропри­ вода — механическая и электромагнитная. Изменение запаса кинетической энергии в механических звеньях при­ вода и электромагнитной энергии в элементах его электри­ ческих цепей происходит постепенно, что и объясняет воз­ никновение переходных процессов даже при скачкообраз­ ном возмущающем воздействии. Если инерционности в электроприводе отсутствовали бы, то переходных процессов как таковых не было бы. Скачкообразное возму­ щающее воздействие вызывало бы при этом мгновенное изменение скорости, момента, тока и других величин.

При определенных условиях, когда изменение кине­ тической энергии в одних элементах привода вызывает изменение электромагнитной энергии в других, и наобо­ рот, может наступить периодическое преобразование од­ ного вида энергии в другой. В этом случае переходный процесс будет иметь колебательный характер. Такой процесс может возникнуть, например, в двигателе постоян­ ного тока с независимым возбуждением при достаточно большой индуктивности якорной цепи. Изменение тока, а значит, и электромагнитной энергии цепи якоря в этом случае вызывает изменение скорости, а следовательно, и кинетической энергии ротора двигателя. В сннхропном двигателе изменение кинетической энергии приводит к из­ менению угла рассогласования между магнитными полю­ сами статора и ротора, что изменяет электромагнитную энергию поля двигателя. В этих примерах кинетическая и электромагнитная энергия оказываются взаимосвязан­ ными, что может привести к колебательному характеру переходного процесса. Хотя в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением при скомпенсированной реакции якоря и малой индуктивности якорной цепи изменение магнитного потока возбуждения изменяет ско­ рость двигателя и кинетическую энергию, последняя не влияет со своей стороны на электромагнитную энергию возбуждения. В этом примере переходный процесс не может иметь колебательный характер.

360