Расчет и построение механических (электромеханических) характеристик электропривода.

Расчет и построение характеристик и проведем при допущении, что с изменением нагрузки двигателя ЭДС генератора остается неизменной, т.е. его приводной двигатель вращается с неизменной угловой скоростью. Тогда уравнение механической характеристики для - го режима запишется в виде:

, (7.1)

где - значение ЭДС при которой двигатель работает в -ом режиме, т.е. с или при движение тележки вверх или вниз, В;

- коэффициент ЭДС двигателя, Вс;

- статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя для - го режима, Нм;

- суммарное сопротивление контура якорных цепей двигателя, генератора и соединенных приводов, взятое при рабочей температуре обмоток, Ом;

- сопротивление соединенных приводов, которое принимаем равным

Ток и момент короткого замыкания для соответствующего режима определяется выражениями:

; ; (7.2)

При подъеме:

При спуске:

Рисунок 7.1 – Механические характеристики электропривода

Цифрами на рисунке обозначены:

1 - механическая характеристика двигателя при работе на подъём с рабочей скоростью;

2 - механическая характеристика двигателя при работе на подъём с ползучей скоростью;

3 - механическая характеристика двигателя при работе на спуск с ползучей скоростью;

4 - механическая характеристика двигателя при работе на спуск с рабочей скоростью.

Рисунок 7.2 – Электромеханические характеристики электропривода

Цифрами на рисунке обозначены:

1 - электромеханическая характеристика двигателя при работе на подъём с рабочей скоростью;

2 - электромеханическая характеристика двигателя при работе на подъём с ползучей скоростью;

3 - электромеханическая характеристика двигателя при работе на спуск с ползучей скоростью;

4 - электромеханическая характеристика двигателя при работе на спуск с рабочей скоростью.

8. Расчет и построение графиков переходных процессов электропривода , и .

Переходные (динамические) режимы в двигателе, связанные с изменением управляющего воздействия (ЭДС генератора), параметров якорной цепи или нагрузки на валу двигателя и т.д., приводят к изменению ЭДС, угловой скорости, момента и тока двигателя и, соответственно, механических и электромагнитных и тепловых переходных процессов. Обычно при расчете переходных процессов, ввиду их весьма большой инерционности, и электромагнитных процессов в якорной цепи двигателя (генератора), из-за их быстрого протекания, не учитывают.

При расчете переходных процессов сделаны следующие допущения:

1. Магнитная система генератора не насыщена.

2. Влияние гистерезиса и вихревых токов мало и не учитывается.

3. Реакция якоря и последовательная обмотка генератора отсутствует, а ток якоря на цепь возбуждения не влияет.

4. Магнитный поток двигателя

Для ускорения протекания электромагнитного процесса применяют форсировку, заключающегося в том, что на время пуска к обмотке возбуждения генератора прикладываются повышенное напряжение.

Сравнивая известные способы ускорения переходных процессов, можно сделать вывод, что наиболее эффективным является формирование напряжения с шунтируемым на время переходного процесса резистором. Здесь при прочих равных условиях достигается наиболь­шее ускорение процесса и, кроме того, нарастание тока возбуждения идет почти по прямой линии, что благоприятно сказывается на форме кривой тока в цепи якоря двигателя. Напряжение, прикладываемое к выводам обмотки воз­буждения генератора, в данной схеме остается неизменным, а в схеме с постоянно введённым резистором R2 оно уменьшается в процессе пуска. Поэтому в схеме, изображенной на рис. 8.1, обеспечиваются более форсиро­ванное нарастание тока возбуждения и большее ускорение переходного процесса при одном и том же напряжении U'_B.

Рисунок 8.1 – Схема включения обмотки возбуждения генератора

При скачкообразном приложение к обмотке возбуждения ток будет нарастать по экспоненциальному закону. На рис.8.1 представлена схема цепи возбуждения генератора с дополнительным резистором , шунтированным на время пуска контактом К2.

При достижение тока величины К2 размыкается и на обмотке возбуждения ограничивается значением . Чем больше первоначальное напряжение тем быстрее идет нарастание и выше его линейность на участке (0- ).

От величины сопротивления резистора зависит значение перенапряжение (ЭДС) в обмотке возбуждения в момент ее отключения.

, (8.1)

где - номинальное значение напряжения обмотки возбуждения;

- активное сопротивление обмотки возбуждения.

Чрезмерное перенапряжение может привести к пробою изоляции обмотки возбуждения. Обычно принимаем тогда ;

Сопротивление для схемы включения определяется из выражения:

где - коэффициент форсировки, показывающий во сколько раз приложенное напряжение выше номинального , обычно берется в пределах т.к. дальнейшее его увеличения мало сказывается на уменьшение времени нарастание тока возбуждения.

Индуктивность обмотки возбуждения:

где - число пар полюсов;

- величина магнитного потока, соответствующего определенному значению тока возбуждения , Вб;

- число витков на полюсе;

- коэффициент рассеяния магнитного потока под полюсами.

Электромагнитная постоянная времени контура возбуждения:

;

Величина напряжения на входе схемы возбуждения:

Интервал 0 – t₁:

Продолжительность первого участка определяется как:

На первом участке , двигатель неподвижен, уравнения равновесия ЭДС и напряжения якорной цепи системы Г-Д:

; (8.2)

тогда:

; (8.3)

; (8.4)

Интервал t₁ – t₂:

При достижении тока возбуждения величины , расщунтируется резистор Время нарастания тока возбуждения до :

; (8.5)

В момент времени , достигнет такой величины что обеспечит протекание тока и , после чего двигатель начнет вращаться в соответствии с , (8.6)

где - угловая скорость двигателя, соответствующая движению тележки со скоростью и .

- величина тока двигателя при соответствующей нагрузке

;

, (8.7)

где - угловая скорость идеального холостого хода соответствующая , ;

- угловая скорость идеального холостого хода соответствующая , .

- статическая ошибка, при , ; (8.8)

; (8.8)

Уравнение ЭДС генератора :

; (8.9)

Момент двигателя:

. (8.10)

Интервал t₂ – t₃:

В момент времени происходит расшунтирование резистора и ЭДС генератора становится неизменной и равной , но величина и не достигнут еще своих установившихся значений и переходной процесс будет продолжаться еще некоторое время. Зависимость и описывается уравнениями, где первые слагаемые равны нулю, так как , , а и равны соответствующим их значениям в конце предыдущего участка:

; (8.11)

; (8.12)

; (8.13)

. (8.14)

Интервал t₃ – t₄:

; (8.15)

, , , ;

; (8.16)

; (8.17)

; (8.18)

. (8.19)

Интервал t₄ – t₅:

В обмотке возбуждения генератора переходного процесса нет и следовательно, двигатель работает на характеристике, обеспечивающей движение тележки с , поэтому ; ; и равны соответствующим значением величин в конце предыдущего участка:

; (8.20)

; (8.21)

. (8.22)

Интервал t₅ – t₆:

В момент времени двигатель останавливается, а ЭДС генератора .

Время торможение двигателя определяется как:

; (8.23)

После отключения питания обмотки возбуждения генератора, изменение тока и угловой скорости (до остановки двигателя) описывается тем же уравнениями, что и на участке , т.е. , . При этом и соответствует току короткого замыкания и угловой скорости холостого хода исходной характеристики, где обеспечивалось движение тележки с ; ; ; .

; (8.24)

; (8.25)

; (8.26)

. (8.27)

Интервал t₆ – ∞:

, (8.28)

где - ЭДС генератора в момент остановки двигателя

; (8.29)

(8.30)

Рисунок 9 – график переходных процессов

Рисунок 9.1 – характеристика поведения рабочей точки

Так же в этом разделе после графиков нужно таблицы с расчетными значениями переходных процессов сделать, я считал в экселе поэтому распечатал сразу от туда. Поэтому здесь еще столько места оставленно