1.1 Уравнениедвиженияэлектропривода.Режимыработывзависимостиотзнака Мдин

При изучении движения ЭП возникает необходимость в определениях различных механи-

ческих величин: - пути и угла поворота; - скорости и ускорения; - моментов и сил, вызы- вающих движение и определяющих его характер.

Движение ЭП определяется действием двух моментов: - момента, развиваемого двигателем М; -момента сопротивления М_с (статического момента).

В зависимости от причин, обуславливающих возникновение момента сопротивления, раз- личают реактивный и активный моменты сопротивления.

Реактивный момент сопротивления появляется только вследствие движения - это проти- водействующая реакция механического звена на движение. Реактивный момент создается

силами реакции среды на движущееся тело. К ним относятся, например, моменты трения, возникающие во вращающихся элементах, моменты, действующие на рабочие органы ме- таллорежущих станков, моменты на крыльчатке центробежных насосов, вентиляторов и т.п. Реактивный момент направлен всегда против движения, т. е. имеет знак, противоположный знаку скорости. При изменении направления вращения знак момента также изменяется на обратный. Элемент, создающий реактивный момент, может быть только потребителем энергии.

Активный момент сопротивления появляется независимо от движения ЭП и создается посторонним источником механической энергии. Это, например, момент, обусловленный весом перемещаемого по вертикали груза, момент, создаваемый силой ветра. Направление активного момента не зависит от направления вращения, т. е. знак активного момента не связан со знаком угловой скорости. При изменении направления вращения знак активного момента сохраняется. Элемент, создающий активный момент, может являться и потребите- лем, и источником энергии.

M M_C

_J dω

dt

; где М – момент двигателя, М_с

• момент сопротивления.

Знак "-" связан с тем, что за положительное направление момента сопротивления принима-

ют направление, противоположное моменту двигателя.

Правая часть уравнения представляет собой динамический момент:

^MДИН

J ^dω JE

dt

где JE – динамический момент,

M M_C JE _,

M M_C M_дин

Из ур-ия следует, что направление динамического момента совпадает с ускорением ЭП. В зависимости от знака динамического момента различ следующие режимы работы ЭП:



1. М_дин> 0 , т.е. _t



2. М_дин= 0, т.е. _t



3. М_дин <0, т.е. _t

>0 - разгон ЭП при скорости ω >0, торможение при ω <0.

=0 – ω=const - установившийся режим работы ЭП (М_дв=М_с)

<0 - торможение при ω >0, разгон при ω <0.

Момент, развиваемый дв-ем не является пост-й величиной, а представляет собой ф-ю ка-

кой-либо переменной, а в некоторых случаях и нескольких переменных. Эта ф-я задается аналитически или графически. Момент сопрот-ия также является ф-ей нескольких перемен-

ных (скорости, пути, времени).

1

1.2 Механика электропривода. Моменты, действующие в электроприводе. Любая мех-ая часть ЭП состоит из 3 основных звеньев с об- щими для разных приводов функциями. Двигатель (Д) как звено мех-кой части ЭП представляет собой источник или потребитель мех-ой эн-ии. В мех-кую часть ЭП от Д входит только ротор С (или якорь в ДПТ), кт. обладает моментом инерции Jpд, вращается с частотой ω, может раз- вивать ДВ-ый или тормозной момент М. Передаточный преобразовательный мех-м (ПМ) осущ-ет преобраз-ие движения в мех-ой части ЭП (Н, вращательное движение преобразует- ся в возвратно-поступательное и наоборот). К передаточным мех-мам относятся: редукто- ры, зубчато-реечные передачи, кривошипно-шатунные мех-мы, барабанные мех-мы. ПМ характ-ся коэф-ом передачи К WВЫХ, мех-ой инерционностью и упругостью его ПМ W ВХ элементов, зазорами в зацеплениях и сочленениях. Рабочийорган (РО) реализует подведен- ную к нему мех-ю энергию в полезную работу. Чаще всего он явл-ся потребителем энергии. При этом поток мех-ой мощ-ти направлен от ДВ к РО-ну. РО характ-ся инерционностью, рабочим моментом при его вращательном движении или рабочим усилием при поступа- тельном движении. Примеры:
Производственная машина	Рабочий орган
1 Металлорежущий станок	Шпиндель токарного станка, патрон со сверлом сверлильного стан- ка, фреза фрезерного станка, ходовой винт механизма подачи
2 Прокатный стан	Рабочие валки, винт нажимного устройства
3 Подъемный кран	Грейфер механизма подъема, тележка мостового крана, поворотная платформа
4 Конвейер	Лента-цепь
5 Стиральная машина	Центрифуга, крыльчатка
Передача мех-ой энергии от вала Дв к РО и обратно связана с потерями в мех-их звеньях. Причина потерь – трение в подшипниках, зацеплениях и т.д. В мех-их звеньях, обладающих упругостью возникают динам-ие потери, обусловленные вязким трением в деформируемых элементах. В результате поток мощ-ти, проходя от ис- точников к потребителю, постепенно уменьшается. Потери в данном случае покрываются ДВ-ем – источником энергии.Работа, совершаемая дв-лем, (или РО, если энергия передается от РО к ДВ) определяется следующим образом: Вращательное движение Работа t t W M ω dt Мех-ая мощ-ть P M ω Поступательное движение Работа W F V dt 0 0 Мех-ая мощ-ть P F V М – вращ. момент, Нм, F – усилие (сила), Н, V – линейная скорость, м/с, ω – угл скорость, рад/с. Задача ЭП в конечном счете состоит в выполнении заданных по технол-им требов. законов Дв РО с макс-м приближением. 2

3. Жесткость механических характеристик. Устойчивость и установившейся режим работы электропривода.

При рассмотрении работы Дв, приводящего в движение производственный механизм, необ-

ходимо выявить соответствие мех.хар-ки Дв, мех. хар-ке производственного механизма. Зависимость между приведенными к валу двигателя скоростью и момента сопрот-я мех-ма ω=f (М_с) называется механическойхарактеристикойпроизводств.мех-ма. Механическойхар-койэлДв называется зависимость его угловой скорости от вращающе- го момента ω=f (М).

Почти все элДВ обладают номинал свойством, что частота вращения яв-ся убывающей функц-ей момента элДВ. Это относится к ДПТ с независ, последов и смешан возбуждения и к АД-м.

Однако степень изменения скорости с измен-ем момента у разных Дв-ей различна и харак- теризуется жесткостью их мех. хар-к.

Жесткость механических характеристик – это отношение приращения момента к прираще- нию угловой скорости w.

β= ΔМ / Δω=(М₂-М₁) / (ω₂-ω₁) - жесткость прямолинейной хар-ки (жест-ть пост-на).

^{β М} - жесткость криволинейной характеристики.

w

Линии мех.хар-ки обладают постоянной жесткостью, в случае нелинейных мех.хар-ик же- сткость переменна и опредил-ся в каждой точке.

Обычно на рабочих участках мех.хар-ик Дв-й жесткость отрицате- тельна.

Мех-ие хар-ки делятся на 4 основ категории:

1. – Абсолютно жесткая характеристика (такой мех.хар-й обладает СинхронДв),

2. - Жесткая характеристика – (АД на рабочем участке, ДвПостТ- НезавВозбужд),

3. - Мягкая характеристика (ДПТ ПоследоВозбужд),

4. - Абсолютномягкая характеристика – система источник тока –

Дв; Д, работающий в режиме стабилизации тока якоря.

1

t _р _Р

-время разгона

Работе ЭП и произв.мех-ма в установившемся режиме соответствует равновесие момента сопрот-я мех-ма и вращающего момента Дв-ля при опред. скорости, т.е М=М_с.

Изменение М_с на валу Дв-ля приводит к тому, что скорость Дв-ля и момент к.т. он развива- ет могут автоматически изменяться и привод будет продолжать устойчиво работать при др.скорости с новым значением момента, или не происх. дальнейших изменения условия работы.

Для восстановления равновесия между измен. Значения момента сопр-я и момент Дв-ля во всех неэл приводах требуется участие спец. регуляторов, к.т. воздействуют на источник энергии.

В элДв-ях роль регулятора играет ЭДС

3

ω

2 3

ω1

ω2

1

М1 М2 М

1-мех-я хар-ка Дв Пост Тока с незав возбужд, 2,3 – мех хар-ки конвейера. Характеристики 2 соотвеств момент статический, при хх конвейера. Хаар-ка 3 получается при большом мо- менте сопротив М_с когда на конвейере находятся транспортируемые им детали.

В начале при хх конвейера Дв работает со скоростью, с увеличением нагрузки Дв тормозит-

ся, скорость его снижается, благодаря чему уменьшается ЭДС.

E=kФω , при уменьшении Е возраст ток в якорной цепи дв-ля и момент момент, развивае- мый Дв-ем.

U=E+R_яI_я , М= кФI_я

Рост момента Дв продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие моментов М₁=М₂

при новом значении скорости, т.е. точка ω₂

Рассмотрим условия работы ЭП в установившемся режиме характеризуют статич устой-

тьЭП когда изменение во времени скорости и момента происходит медленно в отличие от динамич устойчивости, к.т. хар-ся переход. процессом.

Подстатич устойчивостью понимается такое состояние установившегося режима работы

ЭП, когда при случайно возникшем отклонении скорости от установившегося значения привод возвращается в состояние устойчивого режима.

При не неустойчивом дв-ии любое даже малое отклонение от скорости от установившегося значения приводит к изменению состояния привода – он не возвращается в состояние уста- новившегося режима.

Приводстатическиустойчив, если в точке установившегося режима выполняется условие

M _M_{c 0 ,}

β β 0

ω ω ^c

Приводустойчив, если при положительном приращении угловой скорости момент Дв-ля

окажется меньше статич момента и привод вследствие этого затормозится до прежнего зна- чения скорости.

При отриц. приращении угловой скорости момент Дв-ля окажется больше ст момента и ЭП

вследствие этого разгонится до прежнего значения скорости.

4

3. Двигатель постоянного тока (типы). Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Уравнения электромеханической и механической характеристик. Ис- кусственные характеристики.

По способу включения ОВ по отношению к обмотке якоря ДПТ делятся на дв-ипараллель-

ного возбуж-я, дв-и последов-го возбуж-я и дв-и смешанного возбуждения.

Машина постоянного тока является обратимой машиной, т. е. она может работать как гене- ратор электрической энергии, если к ее валу подводится механический вращающий момент,

и как Д, если к ее обмоткам подводится эл. энергия.

Характеристики ДПТ с независимым возбуждением

Схема включ-я ДПТ НВ.