2015-02-27
1189
7.1. Длительность и характер переходных процессов
Переходным процессом или переходным режимом электропривода называют режим его работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяется скорость, момент и ток двигателя. Переходные процессы электропривода могут быть вызваны всякого рода аварийными режимами или нарушением нормальных условий электроснабжения. Например: колебания напряжения, частоты тока питающей сети, обрыв одной из фаз и так далее. К переходным процессам в электрических машинах относятся пуск, замедление хода, остановка, торможение, реверсирование, толчок или сброс нагрузки и так далее.
Изучение переходных режимов электропривода имеет большое практическое значение. Результаты их расчетов позволяют правильно определить мощность электродвигателей и аппаратуры, рассчитать систему управления и оценить влияние электропривода на производительность и качество производственных механизмов.
Можно отметить три группы электроприводов в соответствии с той ролью, которую играют при их работе переходные процессы:
– приводы, в которых переходные процессы не имеют место или возникают крайне редко (редко пускаемые в ход установки длительного режима работы, например, вентилятор, насос, транспортер);
– приводы с частыми или преобладающими переходными процессами (электроприводы с частыми пусками, реверсами и так далее);
– приводы с практически непрерывным переходным процессом, например, дробилки без регулятора загрузки, механизмы поворота экскаваторов, прокатные станы и так далее.
Если бы машина, агрегат, установка, система не обладала инерцией того или иного рода – механической, электромагнитной, тепловой, то переход от установившегося состояния к новому происходил бы мгновенно и переходной процесс не имел бы место. Даже в простейшем нерегулируемом приводе или мгновенном подключении напряжения к обмоткам двигателя вызывается тем не менее плавное изменение во времени скорости, момента и тока, характеризующих переходной процесс пуска двигателя.
В большинстве случаев надо так формировать переходные процессы, чтобы ограничивать угловое ускорение привода, то есть первую производную угловой скорости 
, и ограничивать вторую производную угловой скорости 
(рывок) или первую производную момента двигателя 
при 
. В качестве примера можно привести электропривод лифта (рис 7.1), где необходимо ограничивать ускорение, превышение которого неблагоприятно сказывается на самочувствии пассажиров и важно для снижения динамических усилий в канате и кабине лифта.
Рис.7.1. Графики зависимости угловой скорости w, углового ускорения e и производной углового ускорения от времени r, обеспечивающие ограничение динамических нагрузок
В течении переходного процесса электрического привода происходит изменения скорости вращения, ускорения, тока, напряжения, ЭДС и других величин. Очень важно, чтобы переходной процесс протекал устойчиво, то есть чтобы машина (система) после возмущения x приходила к новому состоянию равновесия или к устойчивому состоянию (рис 7.2, 7.3)
| Рис. 7.2. Устойчивый процесс (переменная величина изменяется во времени по экспоненте, приближаясь к своему предельному значению) | Рис.7.3. Устойчивый переходной процесс с колебаниями (переменная величина изменяется, совершая периодические затухающие колебания) |
Неустойчивые переходные процессы представлены на рис. 7.4, 7.5.
| Рис 7.4. Неустойчивый переходной процесс (переменная величина не имеет предельного значения) | Рис. 7.5. Неустойчивый переходной процесс |
Чем инертнее машина (система), тем сложнее характер переходного процесса (рис. 7.6.). Переходной процесс описывается дифференциальными уравнениями.
Рис. 7.6. Характерные кривые протекания переходных процессов в электроприводе
В настоящее время в связи с развитием электропривода в отношении управления и автоматизации при частых пусках, реверсирование и торможение, выбор мощности и типа двигателя часто определяется его поведением при переходных процессах. Основной вопрос, решаемый при этом, – будет ли система электропривода устойчивой или нет. Все это заставляет уделять переходным процессам повышенное внимание при проектировании и эксплуатации электропривода.
