Прежде чем перейти к анализу и синтезу конкретных систем управления электроприводами остановимся на основных понятиях и параметрах, характеризующих качественные и количественные показатели этих систем.
Замкнутые системы управления электроприводами (СУЭП), как и любые электротехнические устройства, в первую очередь, должны удовлетворять общим технико-экономическим требованиям (надежность, технологичность конструкции, удобство эксплуатации, минимальная стоимость, заданные габариты, масса и др.). Кроме того, к таким системам предъявляется и целый ряд требований, обусловленных в каждом конкретном случае спецификой технологического процесса и режимом работы производственной машины. Среди них важнейшее место занимают требования обеспечения заданных статических и динамических характеристик электропривода. Эти требования в значительной мере определяют выбор структуры СУЭП и ее параметров, что составляет одну из главных задач проектирования автоматизированных электроприводов. Замкнутые СУЭП, функционирующие как автоматические системы регулирования, выполняют с питанием двигателя от управляемого преобразователя. Поэтому их часто называют замкнутыми системами преобразователь – двигатель (П — Д) или, иначе, системами П — Д с обратными связями.
Статическая характеристика замкнутой системы П—Д представляет собой графическое изображение зависимости регулируемой переменной системы от основного возмущающего воздействия f1 двигателя в установившемся режиме при фиксированном значении задающего воздействия g и отсутствии других возмущающих воздействий f2, f3, … . Влияние последних сказывается в виде «дрейфа» статической характеристики или приводит к искажению ее формы. Статическая характеристика может иметь несколько участков разной формы, каждый из которых соответствует определенным структурам или параметрам системы, если они фиксировано изменяются в процессе управления. На рис. 3.6 показана статическая механическая характеристика Ш, типичная для многих замкнутых систем П—Д. Она представляет собой зависимость скорости двигателя ω от развиваемого им момента М при использовании различных регулирующих обратных связей.
На этом же рисунке изображено семейство Р статических механических характеристик разомкнутой системы П – Д. Каждая из этих характеристик отвечает фиксированному значению Xi управляющего сигнала х. Характеристика З состоит из двух участков. На участке 1 действуют обратные связи, стабилизирующие скорость двигателя. Поэтому здесь регулируемая величина у’ = ω’, а момент двигателя можно рассматривать как основное возмущающее воздействие, поскольку в установившемся режиме М’ = М’с. Когда М’ = 0, скорость имеет значение Y’о = ωо‘, а управляющий сигнал х’ — Х’о. При увеличении момента нагрузки под влиянием обратных связей происходит непрерывный переход с одной механической характеристики разомкнутой системы на другую вследствие возрастания управляющего сигнала (характеристики Р при Х’1, Х’2 Х’3, …). Поэтому характеристика З, представляющая собой совокупность точек семейства Р, становится на участке 1 значительно жестче характеристик разомкнутой системы. Перепад скорости на этом участке Δωз = ωо‘ – ω1‘ (т.е. ΔY1 = Yо –Y1) при изменении момента от М’ = 0 до М’ = М1‘ (F1 = Ff (1)) характеризует стабильность регулирования, т.е. точность поддержания постоянства скорости при наличии возмущающего воздействия F1 = М’с.
Рис. 3.6. Статические характеристики систем П – Д
При переходе к участку 0 характеристики 3 стабилизирующие скорость обратные связи отключаются и вводится в действие отрицательная обратная связь по моменту, т.е. изменяется структура системы. Последняя теперь будет работать в режиме автоматического регулирования момента двигателя, т.е. здесь у" — М". При этом скорость двигателя представляет собой основное возмущающее воздействие. При неподвижном двигателе i>y′′ = Мо′′ и управляющий сигнал х" = XJ. С увеличением скорости, благодаря действию регулирующей обратной связи по моменту, растет сигнал х", принимая последовательные значения Х’1, X′2, X′3, … , что отвечает переходу изображающей точки характеристики З по соответствующим характеристикам семейства Р. Поэтому на участке 0 замкнутой системы значительные изменения скорости сопровождаются относительно небольшими изменениями момента. Перепад момента ΔМ′ = М"о — М"1 (т.е. Δ Yfр = Yраз – Y1) определяет здесь точность поддержания постоянства момента при изменении возмущающего воздействия от ω" = 0 (ft = 0) до ω " = ω 1′ (ft = Ff (1)). Участок 0 предусматривается, например, для ограничения момента двигателя в процессе его пуска, для защиты технологической машины от перегрузки и т.д.
Приведенная на рис. 3.6, а характеристика З отвечает случаю, когда на обоих ее участках система регулирования, изменяя структypy, остается статической системой. Для таких систем иногда пользуются понятием статизма системы, который характеризуется величиной
S = (G-Yi)/G, (3.1)
где G — заданное установившееся значение регулируемой величины; Yi — установившееся значение регулируемой величины, соответствующее неизменному во времени возмущающему воздействию Ff1 (рис. 3.6, б).
Для простоты полагаем, что на вход системы по цепи обратной cвязи подается полная величина Y, где она сравнивается с G.
Статизм S может быть выражен как сумма статизма по заданию Sx, и статизма по возмущению Sf :
S = Sx + Sf = (G -Y0)/G + (Y0 -Y1)/G, (3.2)
гдe Y0 — значение регулируемой величины при F1 = 0.
Вследствие статизма Sg фактическое значение регулируемой величины даже при отсутствии возмущения отличается от заданного на величину G—Y0 (рис. 3.1, б). Статизм Sf обусловливает дополнительное отклонение регулируемой величины от значения Y0. Это отклонение при = F1(1) имеет значение ΔY1 = Y0 - Y1.
Статизм системы зависит от ее параметров, в первую очередь, от коэффициента передачи разомкнутой системы
K = Y0pi/ Xi, (3.3)
где Хi и Y0pi — соответственно значения управляющего сигнала и регулируемой величины при f1 = 0 для i -й характеристики разомкнутой системы (предполагается, что величина К остается одной и той же для всех характеристик, также и перепад Δ Y1р для них одинаков). Замкнутая система при f1 = 0 работает на характеристике 0 разомкнутой системы, и Y0 = Y0p0 (рис. 3.1, б). При этом управляющий сигнал Х0 = G – Y0. Учитывая (3.3), можно записать:
Y0 = KG/(1+K). (3.4)
При f1 = F1(1) замкнутая система работает на характеристике 1 разомкнутой системы, для которой Yop1 =Y1 + ΔY1p. При этом управляющий сигнал Xl = G — Y1. С учетом (3.3) находим
Y1 = (КG – ΔY1p) / (1+ K) (3.5)
После подстановки в (3.2) значений Y0 и Y1 из (3.4) и (3.5) получим
S =Sg + Sf = 1/ (1 +K) + ΔY1р/ [G (1 + K)]. (3.6)
Для оценки наклона участка статической характеристики удобнее пользоваться понятием статизма характеристики
Sх = (Y0-Y1) / Yо = ΔY1р/[Y0 (1+K)]. (3.7)
В системах, астатических по возмущению f1 значения Sf и Sx равны нулю.
Таким образом, путем выбора соответствующих обратных связей и значений коэффициента передачи системы, а в необходимых случаях, переходя к использованию астатического регулирования, можно в замкнутых системах П—Д формировать статические характеристики практически любого вида.
Динамические характеристики замкнутых систем П – Д отражают поведение этих систем в переходных процессах пуска, торможения, регулирования скорости, наброса и сброса нагрузки и т.п., т.е. при изменениях задающего или возмущающего воздействия. Эти характеристики представляют собой графики изменения во времени регулируемых величин: ω = f (t), М = q (t), dω/dt = φ (t) и др.
При анализе замкнутых СУЭП (исследовании готовой системы с целью определения ее свойств и путей улучшения их), а также при синтезе таких СУЭП (проектировании системы, удовлетворяющей поставленным требованиям) обычно рассматривают динамику систем в условиях детерминированных внешних воздействий. Чаще всего используют воздействия в виде скачка (ступенчатой функции). На рис. 3.7 изображена типичная кривая изменения регулируемой величины у или ее приращения Δ у в переходном процессе, обусловленном, например, мгновенным приращением Δ G задающего воздействия в момент времени t = 0, т.е. кривая, характеризующая реакцию системы на скачок Δ G (l-0). Предполагается, что при t < 0 система работала в установившемся режиме. При Δ G = 1 кривую у (t) называют переходной характеристикой или переходной функцией и обозначают ее hg (t). Аналогично при скачке возмущающего воздействия Δ F= l (t) для случая, когда Δ F = 1, получается переходная функция hf (t).
Рис. 3.7. Кривая переходного процесса
Оценка качества системы по виду кривой переходного процесса производится при помощи так называемых прямых показателей качества (быстродействия, перерегулирования, числа колебаний).
Быстродействие системы или продолжительность переходного процесса определяется промежутком времени tп , по истечении которого выполняется неравенство
(y (t) - Y)/(Y – Yнач) = Δ y (t) – Δ У < 2а,
где у (t), Yнач и Y - соответственно текущее, начальное и установившееся значения регулируемой величины; Δ y (t) и Δ Y — приращения регулируемой величины и ее установившегося значения; а — наперед заданное число.
Обычно принимают а = 0,03 — 0,05, т.е. переходный процесс считают закончившимся, когда Δ y (t) отличается от своего установившегося значения Δ Y не более чем на 3 – 5%.
В электроприводах, работающих главным образом в режимах пуска и торможения, увеличение быстродействия необходимо для повышения производительности технологических машин. В системах следящего и программного управления сокращение времени переходных процессов способствует повышению точности отработки линейных и угловых перемещений. В системах стабилизации скорости повышение быстродействия снижает динамические ошибки при набросе и сбросе нагрузки. Вместе с тем увеличение быстродействия имеет свои пределы, определяемые в каждом конкретном случае с учетом ограничений электрической и механической части электропривода (перегрузочная способность двигателей; допустимая по условиям коммутации на коллекторе скорость нарастания тока; величины ускорений и ударов, допускаемые конструкцией механизма и т.п.).
Перерегулированием σ называют в общем случае отношение разности между приращениями максимального и установившегося значений регулируемой величины к приращению ее установившегося значения. Перерегулирование обычно выражают в процентах:
σ = [(Yмакс- Y)/ Δ У] 100 = [(Δ Yмакс - Δ Y)/ Δ Y] 100,
где Yмакс и Δ Yмакс - максимальные значения регулируемой величины и ее приращения в переходном процессе.
Перерегулирование не должно превышать заранее заданного значения. Допустимое перерегулирование определяется требованиями технологического процесса и обычно не превышает 18—30%. В некоторых случаях перерегулирование вообще должно отсутствовать. В свою очередь, максимальное значение Yмакс также может быть ограниченным. Например, при пуске или торможении привода с двигателем постоянного тока максимально допустимое значение тока якоря двигателя определяется усло
виями коммутации на коллекторе. По этой же причине ограничивается максимальное напряжение на якоре и верхний предел скорости двигателя.
Число колебаний регулируемой величины за время t п, т. е. число переходов этой величины через установившееся значение, определяет cтепень демпфирования (затухания) колебаний в системе. Как правило, допустимое число колебаний принимают меньше трех. Накладываются ограничения и на частоту колебаний, чтобы избежать возникновения резонансных явлений в системе электропривода.
Для линейной системы, располагая, например, ее переходной функцией hg (t) или зависимостью у (t) = Ghg (t), можно легко получить кривую переходного процесса при линейном изменении g, т.е. найти реакцию системы h (t ) на воздействие вида G = 1 (t).
Для систем, работающих в основном в режимах пуска и торможения, графики переходных процессов стремятся сформировать приближающимися к виду, показанному на рис. 3.8 (взят случай пуска при Мс = 0). Диаграмма момента двигателя М = f (t) здесь имеет форму трапеции. Минимальное время переходного процесса t п. мин обеспечивается при Ммакс = Mдоп с учетом ограничения производной dM/dt допустимым значением. Такая диаграмма формируется различными способами, в том числе и использованием линейных законов изменения задающего воздействия.
Рис. 3.8. Диаграмма оптимального переходного процесса
electrono.ru
Уравнение (15.19) является дифференциальным уравнением второго порядка, и в зависимости от соотношений между его коэффициентами может относиться или к апериодическому типу второго порядка, или к колебательному типу. Отсюда следует, что при решении задач динамика механизмов с электродвигателем необходимо давать оценку дополнительного члена, выражающего электромагнитную силу инерции. Если пользоваться только статической характеристикой электродвигателя, то нель- зя обнаружить колебательные режимы, которые в областях, близких к резонансу, приводят к значительному увеличению ам плитуд колебаний и динамических нагрузок. [c.287]
Подставляя это значение i в формулу (15.22), получаем статическую характеристику электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением [c.288]V = 8ц/2М] — условный коэффициент жесткости статической характеристики электродвигателя Та = 1/(0с 5 ь — электромагнитная постоянная времени 5 и Мтс определяются по зависимостям, приведенным в [6] п — показатель степени упругой характеристики МСХ Ма и Мс — моменты сил движущих и сил сопротивления. [c.81]
В практике инженерных расчетов значительное распространение получило предложение, основанное на использовании статических характеристик электродвигателей [23], [96], [101]. При этом электромагнитные переходные явления в двигателе не учитываются, что может повлечь за собой неправильную оценку динамических свойств машинного агрегата. Поскольку это предложение весьма заманчиво по своей простоте, важно оценить его применимость, учитывая искажения, вносимые в рассматриваемые динамические процессы. [c.7]
Далее представим момент сопротивления в виде суммы среднего значения Мс и переменной составляющей Мс (О- Соответственно функцию 1 д (О также представим как йд (/) = Qg + + Йд (0. Постоянная составляющая д может быть легко найдена с помощью статической характеристики электродвигателя [c.135]
Если в данном расчете ограничиться учетом статической характеристики электродвигателя, то можно в качестве первого приближения воспользоваться условием (5.189) при некоторой корректировке крутильной жесткости привода [c.243]
Здесь С , — жесткость привода механизма и ее скорректированное значение с учетом статической характеристики электродвигателя (О — угловая скорость ведущего звена. [c.243]
Следует отметить, что в настоящей работе рассматриваются лишь статические характеристики муфты. Исследования ряда авторов показывают, что при быстропротекающих переходных режимах действительные механические характеристики привода могут существенно отличаться от статических [23, 29]. Кроме того, привод машины представляет собой электромеханическую систему, исследование которой при более строгом подходе следует проводить, считаясь с динамическими характеристиками электродвигателя и питающей его сети. Здесь прежде всего следует учитывать искажения, вызванные резким падением напряжения сети в период запуска при питании машин от маломощного трансформатора. Известное влияние на форму механических характеристик могут оказывать электромагнитные процессы в двигателе, роль которых возрастает при уменьшении длительности переходного процесса. [c.100]
Рассмотрим эквивалентные схемы замещения этих систем. Механическая система, связанная с приводом, насоса, представлена на рис. 2. Скольжение асинхронного электродвигателя под нагрузкой (см. статическую-характеристику на рис. 3) учтено двумя элементами генератором скорости со и демпфером с , который соединяет его со всей остальной системой. [c.44]
Прибор ГП предназначен для определения статических характеристик трения при малых скоростях относительного перемещения ползуна. Привод осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Электродвигатель укреплен на изолированном от прибора основании. Электродвигатель соединен с остальными частями прибора упругой передаточной муфтой, поэтому почти полностью устраняется влияние вибрации основания электродвигателя. От электродвигателя через упругую муфту движение передается на червячный редуктор, колесо которого посажено на хвостовик ходового винта. Ходовой винт, вращаясь в маточной гайке, жестко связанной с ползуном, передвигает последний по салазкам, укрепленным на станине. К ползуну прикреплена насадка, в зажимное приспособление которой вставляется пластина из испытуемого материала. К станине жестко крепится кронштейн для зажима упругой измерительной балочки, имеющей на свободном конце гребенку для укрепления тяг. [c.158]
У параллельно работающих турбогенераторов наклоны статических характеристик не должны сильно отличаться друг от друга. При значительном увеличении нагрузки в сети возможна перегрузка турбины с малой степенью неравномерности, так как больше нагружается та турбина, у которой статическая характеристика более пологая. При значительном уменьшении нагрузки генератор этой турбины может начать работать в качестве электродвигателя. [c.57]
| Рис. 11.9. Статические характеристики электродвигателей переменного тока |  |
| Рис. 11.10. Статические характеристики электродвигателей постоянного тока |  |
На рис. 5 показаны статические характеристики гидропривода, определенные в нормальных условиях (температура окружающей среды 20 5° С, напряжение питания электродвигателя 28 в, атмосферное давление 760 мм рт. ст., относительная влажность воздуха 60—80%). Из рис. 5 видно, что силовая характеристика гидропривода имеет характер, близкий к релейному, а скоростная характеристика при отсутствии нагрузки имеет практически линейный характер. При увеличении нагрузки на штоке гидропривода скорость его падает не линейно, а примерно пропорционально корню квадратному из величины относительного увеличения нагрузки при положениях золотника, соответствующих величине командного сигнала положительной обратной связи по давлению нагрузки его статические характеристики приобретают вид, свойственный гидроприводу с непроточным золотником и регулируемым насосом (случай регулирования при постоянном давлении), а сам гидропривод продолжает сохранять все положительные качества, присущие гидроприводам с проточным золотником. [c.37]
В данном случае рассматривается статическая характеристика двигателя. При более полном учете электромагнитных характеристик электродвигателя и представлении его как динамического объекта в систему (27) необходимо ввести известные дифференциальные уравнения, описывающие взаимосвязь электрических и магнитных параметров двигателя соответствующего типа. [c.397]
На рис. 9.4.1 сплошной линией показана статическая характеристика асинхронного двигателя в обычных координатах Асинхронный электродвигатель имеет пониженный пусковой момент М , а максимальному моменту соответствует критическое скольжение Переход за этот предел приводит к нарушению устойчивости движения (жесткость характеристики становится положительной). [c.546]
Статические характеристики, показанные на рис. 9.4.3, могут быть отнесены и к вентильному электродвигателю, который состоит из электродвигателя переменного тока, по конструкции аналогичного синхронному, и вентильного коммутатора - преобразователя частоты, управляемого в функции положения ротора или магнитного потока двигателя. Вентильный коммутатор функционально заменяет щетки и вращающийся коллектор, характерные для двигателя постоянного тока. [c.548]
Электродвигатель - Статические характеристики 545 [c.620]
В программу типовых испытаний входят все пункты приемо-сдаточных испытаний определение тока, соответствующего превышению температуры при номинальном режиме работы (при этом токе проводят приемо-сдаточные испытания на нагревание) испытание на нагревание при продолжительной или соответственно при повторно-кратковременной мощности построение сетки кривых нагревания и охлаждения тяговых электродвигателей и генераторов снятие а) скоростных характеристик при номинальной мощности двигателя (на характеристике наносится зависимость питающего напряжения от тока якоря) и для всех основных ступеней регулирования возбуждения электродвигателей б) нагрузочных характеристик при разных токах нагрузки до 1,5 номинального тока для генераторов и для электродвигателей при токах якоря 0 0,5 1,0 1,5 номинального определение потерь, к. п. д. и зоны наилучшей коммутации определение зависимости статического давления в камере со стороны входа воздуха в машину от количества продуваемого через машину воздуха испытание на вибропрочность (допускается проверка по узлам) определение массы (допускается проверка по узлам). Примерно в таком же объеме проводятся испытания для тяговых синхронных генераторов. [c.63]
Для асинхронных электродвигателей с к. з. ротором и для синхронных двигателей механическая характеристика определяет его пусковой момент. При оценке требуемого пускового момента двигателя следует учитывать, что у ряда механизмов, в особенности таких, где трение составляет значительную часть нагрузки, пусковой момент превышает на 30—50% расчетный статический момент сопротивления при движении. [c.127]
Эксперименты показывают, что пусковой момент может увеличиваться в 2—9 раз по сравнению с установившимся значением. На рис. 7 показаны статическая 1 и динамическая 2 характеристики асинхронного электродвигателя А51-6 в режиме пуска [116]. [c.22]
Методика исследовательских испытаний включает статические, расширенные точностные испытания, запись сигналов, поступающих от системы управления в целях более точного определения временных интервалов и согласованности работы рабочих органов, записи давлений на различных участках пневмо- или гидросистемы и усилий в звеньях для локализации дефектов, запись мощности электродвигателей или силы тока, частоты вращения вала двигателя, исследование виброакустических характеристик, измерения температуры и др. [4]. Эти исследования проводятся до испытаний на надежность и долговечность и периодически повторяются в ходе ресурсных испытаний, что дает возможность установить корреляционные связи между показателями динамического качества, наработкой на отказ и износом деталей механизма робота. В процессе эксплуатации эти связи исследуются при проведении испытаний до и после ремонтных работ, связанных с разборкой механизмов, когда имеется возможность изучить характер износа. [c.224]
Для уменьшения влияния тока возбуждения на статические и динамические свойства электродвигателей постоянного тока и повышения тем самым температурной стабильности их характеристик параметры машин выбирают таким образом, чтобы при номинальном токе возбуждения насыщение магнито-провода было достаточно большим. На рис. 11.11 приведены кривые изменения коэффициентов i и j в зависимости от тока возбуждения для электродвигателей такого типа. [c.272]
Станки для динамического уравновешивания 4.343 — Технические характеристики +.344 Устройства для, статического уравновешивания — Схемы принципиальные 4.342 — Технические характеристики 4.343 Уравновешивание электродвигателей — Схемы установки 4.345 Уровень гидростатический 4.649 [c.659]
I— Неуравновешенность ротора — Устранение 343 - Станки для динамического уравновешивания 343 — Технические характеристики 344 Устройства для статического уравновешивания — Схемы принципиальные 342 -— Технические характеристики 343 Уравновешивание электродвигателей— Схемы установки 345 Уровень гидростатический 649 ---дифференциальный — электроиндуктивный 649 [c.705]
Статическая характеристика наиболее распространенного трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым рото- [c.123]
Обычно при динамических исследованиях машин с электроприводом пользуются наперед заданными статическими характеристиками электродвигателей. Однако в некоторых режимах работы электродвигателей может оказаться, что такие расчетыл будут неточными, так как в них не учитывается электромагнитная инерция двигателя. [c.11]
В (Машиностроении используется схема с управляемым насосом и неуправляемым гидродвигателем [1] (аналогичная электродвигателю с независимым возбуждением), статическая характеристика которой при отсутствии потерь, постоянной KOpO THj приводного двигателя = onst и наибольшем возможном (определяется настройкой предохранительного клапана) перепаде давления р показана на рис. 2 в виде закономерностей [c.118]
Существенное сближение величин JVy и ТУд с уменьшением весов и габаритов более чем в два раза, достигается применением нескольких гидромоторов с переключением их из последовательного соединения на параллельное. Еще большее сближение тех же величин достигается применением составных гидромоторов [31. Очевидно, кардинальное решение достигается применением нерегулируемого насоса с управляемым гидромотором (аналогично электродвигателю с последовательным возбуждением). Однако ограничиваться только статической характеристикой при оценке новой схемы силового электрогидропривода без анализа ее динамических свойств не следует. [c.119]
На рис. 121 показан стенд для исследования амплитудно-частотных характеристик турбомуфт. Испытываемая турбомуфта 6 предохранительного типа установлена на измерительных валах с токосъемными устройствами 5 и 7. Турбомуфта приводится во вращение электродвигателем постоянного тока 4 в балансирном исполнении с весовым механизмом 3. Нагрузочное устройство состоит из насоса 10 регулируемой производительности, который трубопроводами соединен с вращаюш имся золотником 14. В зависимости от регулировки вращающегося золотника и производительности (удельного расхода) насоса в системе устанавливается то или иное давление. При исследовании статических характеристик в гидравлической системе насоса устанавливается давление, контролируемое по манометру 11, при этом измеряют момент и скорость вращения ведущего и ведомого валов. По результатам измерения режима работы турбомуфты при различных нагрузках строятся внешние характеристики турбомуфты при стационарном режиме. [c.228]
Синхровный элешгродвигатель. Синхронный электродвигатель имеет такой же статор с трехфазной обмоткой, как и асинхронный, создающий вращающее магнитное поле (см. рис. 9.1.2, г). Однако в отличие от асинхронного двигателя, ротор синхронного двигателя несет алекгромагниты, к которым подводится постоянный ток, или постоянные магниты и вращается с синхронной скоростью (Oq и независимо от нагрузочного момента. Поэтому статическая характеристика синхронного электродвигателя представляет собой прямую (сплошная линия), параллельную оси абсцисс (рис. 9.4.2, а), т.е. во всех точках характеристики ее жесткость равна бесконечности. [c.546]
Сегаль Д, И. Определение расчетных нагрузок на редуктор и выбор электродвигателей с учетом статических характеристик режима работы мостового крана//Электропривод, автоматизация и надежность ПТМ/ВНИИПТмаш, М. 1981. С. 84—95. [c.292]
Для более полного использования мощности силовой установки тепловоза электрическая передача оборудована комбинированной автоматической системой регулирования напряжения тягового генератора. Сигналом по возмущающему воздействию в этой системе является наибо./1ьшмй ток из четырех групп тяговых электродвигателей (жесткие динамические характеристики систе.мы возбуждения генератора). Начиная с 4-й позиции контроллера, система регулирования напряжения обеспечивает полное использование мощности дизеля. До 4-й позиции контроллера (КМ) статические характеристики системы имеют вид селективной характеристики. Весь диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля разбит на 15 рабочих позиций и одну позицию холостого хода. [c.236]
Основная функция системы управления заключается в формировании токовой диаграммы электропривода, обеспечивающей разгон, реверс и торможение электродвигателя в заданное время. Формирование переходных процессов и необходимых статических характеристик осуществляется системой управления, в которой используются обмотки управления магнитного усилителя, питающего независимую обмотку возбуждения генератора. Последняя состоит из двух полуобмоток, расположенных на одноименных полюсах генератора. [c.207]
В связи с возрастающими скоростями движения элементов машин, роль динамических расчетов непрерывно повышается. Задача создания достаточно прочной и неметаллоемкой машины, способной противостоять возникающим внешним статическим и динамическим силам при их наиболее неблагоприятном сочетании, все время усложняется и требует при своем решении рассмотрения многих факторов, которые ранее, при ограниченных скоростях, могли и не учитываться. Поэтому возникла необходимость/ замены применяемого ранее статического расчета динамическим, при котором машина рассматривается комплексно, как единый электромеханический агрегат. Действующие в нем внешние силы определяются не только сопротивлениями на рабочем органе, но и законами изменения движущего момента как функции времени или скорости. Эта практика получила особое распроетранение применительно к машинам, приводящимся электродвигателями, механические характеристики которых достаточно четко выра- жаются аналитическими зависимостями. [c.5]
Регулирование скорости асинхронных электродвигателей. Для двигателей с фазовым ротором применяется регулирование скорости реостатом в цепи ротора. Схема регулирования не отличается от пусковой схемы, но реостат должен быть рассчитан на длительный режим. Этот способ дает возможность получить разные скорости (ниже синхронной) при наличии более или менее значительного момента статического сопротивления на валу двигателя. Механические характеристики приведены на фиг. 13, на которой пока.чано, что при Af = Afj можно получить скорости Пх, /12, щ а rig. [c.419]
Уравновешивание изделий в сборе осуществляют с помощью установок и станков, представляющих собой особый виброустойчивый стенд, снабженный мягкой пружинной подвеской в процессе работы машины с помощью виброизмерительной аппаратуры определяют амплитуду колебаний в наиболее вероятной плоскости появления т-уравновешенности. Механическая система установки для уравновешивания электродвигателей в сборе (рис. 57) представляет собой упруго соединенную с фундаментам через мягкие пружины 2 тяжелую плиту /, на которой установлены уравновешиваемый двигатель 3, а также реагирующие соответетвенго только на статическую и динамическую неуравновешенности ротора датчики 4 п 5, массы Шс и Шц которых упруго соединены с плитой через пружины жесткостью и кд,, а также посредством вязкого трения через демпферы Со и Сд. О неуравновешенности судят по амплитуде и фазе перемещения относительно плиты масс Шс и Шд. В табл., 29 приведена техническая характеристика станка ДБС-4, предназначенного для динамического уравновешивания прецизионных электродвигателей массой 30—300 кг в сборе иа ра бочих частотах вращения с точностью по классу О (ГОСТ 12327—66) [c.343]
mash-xxl.info
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Уравнения (3.3) и (3.5) называют статическими электромеханической и механической характеристиками двигателя постоянного тока, так как они описывают электропривод в статике, то есть значения координат двигателя получаются в установившемся режиме работы.
Как следует из графика электромеханической характеристики, построенной при напряжении якоря U = U, при пуске двигателя из неподвижного состояния ток двигателя будет постепенно уменьшаться от пускового значения /кз до тех пор, пока он не сравняется со статическим током /с, соответствующим моменту сопротивления Мс на валу двигателя. Установившемуся режиму работы двигателя будет соответствовать скорость со у.
Статическая электромеханическая характеристика описывает процесс пуска двигателя только при очень медленном изменении скорости, например, при большом моменте инерции электропривода. В действительности процесс изменения скорости при пуске двигателя происходит по другой траектории, называемой динамической электромеханической характеристикой двигателя. Примерный вид динамической механической характеристики двигателя при пуске приведен на рис. 3.4, кривая
2.
Динамической электромеханической характеристикой электропривода называется зависимость между мгновенными значениями скорости и тока для одного и того же момента времени переходного режима работы электропривода. со
|
Рис. 3.4. Электромеханическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения: 1 - статическая; 2 - динамическая |
График динамической электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения можно получить из совместного решения следующей системы уравнений:
ия-Е + І - (Л’дн. ор + Яд)+ L
Е = с • со ;
» ✓ Л S Т d(D
M№-MC=J№—;
(3.12)
где і - мгновенное значение тока якоря двигателя, А; с = к ■ Фн - коэффициент ЭДС и электромагнитного момента при номинальном потоке возбуждения двигателя; ЬДВ - индуктивность обмотки якоря
двигателя, Гн.
В частотно-регулируемых асинхронных электроприводах векторное управление связано как с изменением частоты и текущих значений переменных (напряжения, тока статора, потокосцепления), так и со взаимной ориентацией их векторов в декартовой системе координат. …
Сигналом тока можно воздействовать как на канал напряжения, так и на канал частоты. Функциональная схема электропривода с положительными обратными связями по току в канале регулирования напряжения и частоты приведена на …
Если вектор напряжения Uj формируется векторным сложением напряжения задания U з, и сигнала / • /^ • ккм, вводимого с целью компенсации падения напряжения в фазах А, В и С …
msd.com.ua
Такая замена динамической характеристики двигателя статической сопряжена с искажением физического содержания динамических стационарных процессов, что приводит к погрешностям в определении экстремальных значений динамических характеристик, которые необходимо оценить. [c.71]
Если считать характеристику двигателя статической, то в зависимостях (6.31)—(6.35), следует принять = О и тогда получим [c.38]
Найдем выражения для коэффициента усиления скорости, считая характеристику двигателя статической, для чего в полученных выше выражениях следует положить Vj. = О, к ,д = О, [c.81]Если расчет производить, принимая характеристику двигателя статической, то занижение величины коэффициента динамичности в пределе достигает 100 ( — 1)/" %, так как при этом завышается демпфирующая способность двигателя. [c.90]
Указанное представление основано на приближенной замене динамической характеристики двигателя статической или упрощенной (см. подробнее гл. I). [c.315]
При исследовании динамики механизмов с электроприводом обычно используют статическую характеристику двигателя, под которой понимается зависимость угловой скорости ротора (яко-ря) от величины момента М пары сил, приложенной к ротору [c.284]
Итак, при постоянном токе возбуждения статическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым (или параллельным) возбуждением представляется в виде линейной зависимости между движущим моментом Мц и угловой скоростью й. [c.285]
Подставляя сюда значения коэффициентов а к Ь статической характеристики двигателя из формул (15.13) и (15.14), полу чаем после преобразований [c.286]
Выражения (8) и (9) весьма удобны для последующего анализа. В частности, при помощи их легко осуществить предельные переходы а) в случае статической характеристики двигателя (Тэ=0) следует положить Пт = 0 и Ико = 0 б) при нулевом демпфировании в механической части (ф = 0) следует положить г=0. [c.72]
В случае статической характеристики двигателя выражение для коэффициента усиления при механическом резонансе будет [c.74]
При статической характеристике двигателя в соответствии с указаниями, данными на стр. 73, получим [c.75]
При реальных параметрах машинного агрегата значение Ут. получается обычно весьма небольшим. Поэтому использование в расчетах статической характеристики двигателя приводит к завышению коэффициента поглощения, т. е. занижению коэффициента динамичности системы. [c.78]
Уравнение (1) может быть отнесено к случаю привода машины двигателями самой различной физической природы. При этом лишь величины Уд и ё д будут иметь суш,ественно разные значения. Жесткость статической характеристики двигателя удобно характеризовать безразмерной величиной [c.39]
Зависимость (13) представлена на рис. 2. Она показывает, что при малых V момента инерции отсутствует. В диапазоне V = 0,2 2 характеристики к f (у) весьма сильно за- [c.43]
Отметим, что механическая характеристика двигателя при таком ее определении не учитывает влияния электромагнитных переходных процессов в двигателе, связанных с пуско-тормозными операциями или резким изменением состояния машинного агрегата (например, при набросе и сбросе нагрузки), т. е. является статической характерно т и кой. [c.6]
Положим, что магнитный поток двигателя постоянен, магнитная связь обмотки возбуждения двигателя с другими обмотками весьма слаба, нелинейные сопротивления щеточных контактов существенного влияния не оказывают. При указанных предположениях статическую характеристику двигателя запишем [c.12]
Статическая характеристика двигателя (2.1) получена в предположении, что переходные электромагнитные процессы в якорной цепи и цепи возбуждения полностью затухли. [c.12]
При электродинамическом торможении в начальный период динамический момент может превысить статический в 3—8 раз. Механические характеристики двигателя МКА-14 в режиме динамического торможения показаны на рис. 8 [116]. [c.22]
Если в расчете использовать статическую характеристику двигателя, то при = О, находим [c.40]
Если характеристику двигателя считать статической, то в выражении (6.45) следует положить и,, — О и тогда [c.43]
В случае статической характеристики двигателя полагаем Vj = О, Xj,o = 0 для недемпфированной механической системы принимаем / = 0. [c.81]
При использовании в расчетах статической характеристики двигателя, т. е. полагая у,. = О и = О, получи.м [c.85]
Аналогично в случае расчета с использованием статической характеристики двигателя в соответствии с формулой (12.30) находим [c.87]
Отметим некоторые характерные особенности, связанные с использованием в расчете статической характеристики двигателя. [c.290]
Соответственно при расчете по статической характеристике двигателя получим 1,58-10 сек = Ю48 кГ-см, т. е. относительные погрешности [c.293]
Основываясь на результатах многочисленных расчетов станочных электромеханических устройств и результатах экспериментальных исследований (стендовых и натурных), изложенных в работах [19, 23, 33, 35], можно утверждать, что разработанная методика достаточно полно отражает динамические процессы в машинном агрегате. Расчет, основанный на использовании статической характеристики двигателя, является ориентировочным и может служить лишь для оценки порядка величин. Это особенно важно для машинных агрегатов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями нормального скольжения при небольших маховых массах. [c.299]
Расчеты выполнены для двух случаев а) при статической характеристике двигателя б) при динамической характеристике двигателя, причем в последнем случае принималась электромагнитная постоянная времени Тд = 0,05 сек (что соответствует отношению постоянных времени TJT, p 1,458). [c.315]
Пример I. Рассмотрим машинный агрегат поперечнострогального станка (рис. 84) [101]. Параметры характеристики двигателя были приведены выше (см. стр. 315), причем характеристика двигателя принимается статической. [c.321]
На рис. 2.89 рассмотрен разгон систзмы, показанной на рис. 2.82, при помощи гидромуфты. Характеристики двигателя Мд = / (ге ), потребителя М = / (щ) и гидромуфты к = f (i) представлены иа рис. 2,89, а, б и в. Они получены для установившихся режимов работы машин, т. е, являются статическими. Вследствие малой ине[1Т-ности жидкости II рабочих полостях гидропередач их статические характеристики можно применять и при динамических расчетах. [c.261]
При исследовании переходных режимов в электромеханических системах с асинхронным двигателем, в отличие от систем с двигателями постоянного тока, можно пренеб )ечь электромагнитными переходными процессами и пользоваться всегда статической характеристикой двигателя, которую удобно представигь в виде зависимости движущего момента на валу ротора tjp величии ,F скольжения s (рис. 8i,a). Аналитическое г.Ы1)а>ксние этой характеристики обычно выражается (1)ормулой [c.289]
Фазовая траектория в координатах (Мд й) — динамическая механическая характеристика двигателя при разгоне — показана на рис. 2 вместе со статической характеристикой, построенной по формуле Клосса, вытекающей из (1) при равенстве нулю всех производных. [c.97]
На рис. 21 в системе координат — v.j. построена кривая, ограничивающая область параметров, для которых расчеты с допустимой десятипроцентной относительной погрешностью определения коэффициента усиления скорости к) не допускают аппроксимации динамической характеристики двигателя. Вне этой области в пределах указанной погрешности динамическая характеристика двигателя может быть аппроксимирована статической или упрощенной. На рис. 21 нанесена также кривая равных относительных погрешностей при указанных способах аппроксимации динамической характеристики двигателя. [c.44]
Использование в расчете статической характеристики двигателя Тд = 0) приводит к погрешностям в определении критериев качества переходного процесса (см. также п. 6). Для указанных выше диапазонов изменения параметров перерегулирование составляло = (О-i-220) %, а = (О-ь77) %, причем большие значения соответствуют меньшим ijjjj и большим [c.73]
Итак, для машинных агрегатов, имеющих параметры > 1, действительные значения коэффициентов динамичности всегда больше, чем определяемые при расчете с использованием статической характеристики двигателя. Погрешности, вносимые при этом в расчет, тем больиге, чем меньше демпфирование в механической системе. [c.89]
Пример 2. На рис. 85, а показан батанный механизм ткацкого станка, исследование которого при статической характеристике двигателя выполнено в ра- [c.322]
На рис. 85, б показан график изменения момента инерции У (ф), графики зависимостей (о (ф) — на рис. 85, в. Для сравнения на рис. 85, в показаны также графики зависимостей со (ф) при расчете по статической 2, упрощенной 3 и динамической 1 характеристикам двигателя, причем в последнем случае электромагнитная постоянная времени принималась равной Тд = 0,05 сек, что соответствует Тд1Тм, ср = 0,772 . Характеристики машинного агрегата статическая 2, упрощенная 3 и динамическая 1 приведены на рис. 85, г. Динамическая характеристика имеет специфическое двухпетлевое очертание а системе координат вращающий момент — относительная скорость s звена приведения, что обусловлено типом зависимости J (ф) [26]. [c.324]
mash-xxl.info
Приведение статических моментов сопротивления к валу электродвигателя.
Процесс приведения будем рассматривать на примере кинематической схемы механизма подъема крана.
Для того чтобы перемещать груз с массой m со скоростью vио к нему должна быть приложена механическая мощность Pио, равная произведению усилия, развиваемого при подъеме и скорости.
Pио = Fио•vио = m•g•vио
Во всех частях электропривода существуют потери, которые учитываются с помощью КПД. В нашей кинематической схеме суммарный КПД равен произведению КПД барабана на КПД редуктора.
η = ηб•ηр
В соответствии с законом сохранения энергии, необходимый момент, развиваемый двигателем должен обеспечивать необходимую мощность для перемещения груза.
Mс•ω = m•g•vио / η
Поделив обе части уравнения на ω, получим:
Mс = (mg/η)•(vиоgρ/η)
Mс – момент сопротивления производственного механизма, приведен к валу двигателя от сил, совершающих поступательное движение.
vио/ω = ρ – радиус приведения.
Для того чтобы привести к валу двигателя моменты, действующие при вращательном движении рабочего органа, используем:
Mс•ω = Mио•ωб / η
Mс = Mио•(ωб /ω) / η
I = ω/ωб – передаточное число.
Mс = Mио / (η•i)
Чтобы привести к валу двигателя статические моменты, действующие в электродвигателе, не нужно знать тип передачи и количество ступеней передачи, а достаточно знать отношение скоростей на входе в привод и на его выходе – скорость вращения барабана.
Приведенный к валу двигателя статический момент исполнительного органа производственного механизма называется моментом сопротивления и обозначается Mс.
Определение приведенного момента инерции электропривода.
В отличие от определения статического момента, для приведения динамического момента необходимо знать параметры механической передачи и тип передачи. Принцип приведения основан на том, что величина суммарного запаса кинетической энергии всех движущихся частей электропривода, приведенных к валу двигателя, остается неизменной.
J(ω2/2) = Jд(ω2/2) + J5(ω2/2) + J6(ωб2/2) + Jб(ωб2/2) + m(v2/2)
J(ω2/2) = (Jд + J5)(ω2/2) + (J6 + Jб)(ωб2/2) + m(v2/2)
Jд + J5 = J1J6 + Jб = J2
J1 – момент инерции всех элементов привода, вращающихся со скоростью ω.J2 – момент инерции всех частей привода, совершающих вращательное движение со скоростью ωб.
J(ω2/2) = J1(ω2/2) + J2(ωб2/2) + m(v2/2)
J = J1 + J2(ωб/ω)2 + m(v/ω)2
J = J1 + J2/i2 + mρ2
Для приведения суммарного момента инерции к валу двигателя нужно знать моменты инерции всех вращающихся элементов электрического привода и отношение скоростей между скоростью вращения двигателя и скоростью вращения элемента привода. Если они вращаются с разными скоростями, то момент инерции нужно разделить на передаточное число в квадрате, а момент инерции от массы всех частей электропривода, совершающих поступательное движение, для приведения умножить на квадрат радиуса приведения.
el-dvizhok.ru
