ЭП может работать в одном из двух режимов – установившемся или переходном. Установившийся режим характеризуется тем, что все механические координаты (переменные) электропривода не изменяются во времени. Математическое условие установившегося режима – равенство нулю всех производных механических координат (скоростей и ускорений)
j′ио = wио = 0; w′ио = 0; w″ио= 0;
х′ ио = v ио = 0; v′ ио = 0; v″ ио = 0. (9.5)
Частным случаем установившегося режима является состояние покоя, когда производные всех координат равны нулю.
К установившемуся режиму электропривода относится его движение с постоянной скоростью.
Переходный (динамический) режим имеет место при переходе электропривода из одного установившегося режима в другой, когда хотя бы одна из производных механических координат (производная ускорения) ЭП отлична от нуля. Этот режим описывается дифференциальными уравнениями, решение (интегрирование) которых позволяет получить зависимость изменения координат ЭП во времени.
|
|
Исследование переходных режимов составляет одну из важнейших задач теории ЭП. Переходные процессы возникают в результате воздействия на ЭП различных возмущений: сигналов управления, момента или усилия нагрузки, различных случайных факторов.
Типовыми переходными процессами для ЭП являются: пуск, реверс, торможение, сброс и наброс нагрузки, регулирование скорости.
Основная цель рассмотрения переходных процессов – определение зависимостей координат ЭП от времени:
I я = I я(t), M = M (t), w = w(t), j = j(t).
Нахождение этих зависимостей имеет большое практическое значение, так как они позволяют:
- определить соответствие динамических характеристик ЭП требованиям технологического процесса;
- оценить допустимость возникающих в динамике значений тока и момента ЭД I я(t) £ I я доп, M (t) £ M доп;
- определить правильность выбора ЭД и аппаратуры управления;
- рассчитать потери энергии.
Особую важность этот расчёт имеет для ЭП тех рабочих машин, для которых переходный режим является основным рабочим режимом.
В чём же причина наличия переходных процессов в ЭП?
Физическая причина наличия переходных процессов заключается в способности ЭП накапливать и отдавать энергию – тепловую, механическую, электромагнитную. Так как эти процессы накопления и отдачи протекают не мгновенно, а постепенно, в течение определенного времени, то изменение ЭДС, тока, момента, скорости, угла поворота отличается инерционностью. В зависимости от вида накапливаемой и отдаваемой энергии в ЭП различают тепловые, механические и электромагнитные переходные процессы, которые взаимосвязаны между собой. В большинстве практических случаев тепловые процессы протекают существенно медленнее механических и электромагнитных и не оказывают на них заметного влияния. Поэтому обычно в теории ЭП они рассматриваются отдельно.
|
|
Условное разделение переходных процессов можно провести обратившись к рис.9.4, где все электрические элементы ЭП (все элементы СУ и электрическая часть двигателя (цепи его обмоток)) объединены в электрическую часть ЭП (ЭЧЭП), а механические, т. е. все элементы, участвующие в механическом движении, в том числе и ротор двигателя, – в механическую часть (МЧЭП).
Рисунок 9.4 – Электрическая и механические части электропривода
Инерционность ЭЧЭП характеризуется обобщенной электромагнитной постоянной времени Т э, а инерционность механической части ЭП характеризуется постоянной времени Т м. Если Т м>> Т э, то переходные процессы условно относятся к классу механических, если Т м сопоставима с Т э, то имеют место электромеханические переходные процессы.
Для решения задачи анализа переходных процессов в ЭП необходимы следующие исходные данные:
1) вид рассматриваемого переходного процесса (пуск, торможение, реверс, сброс или наброс нагрузки и др.);
2) начальные и конечные (установившиеся) значения координат ЭП (I я(0), I я у; M (0), M у; w(0), wу и др.);
3) параметры ЭП, к которым относятся коэффициенты усиления (передачи) элементов и постоянные времени этих элементов, определяемые их конструкцией.