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:

;

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

ЭДС генератора при подъеме:

ЭДС генератора при спуске:

Ток и момент короткого замыкания для соответствующего режима определяется выражениями:

;

При подъеме:

При спуске:

9. 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, в виду на 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

При скачкообразном приложение к обмотке возбуждения ток будет нарастать по экспоненциальному закону. Для ускорения протекания электромагнитного процесса применяют форсировку, заключающегося в том, что на время пуска к обмотке возбуждения генератора прикладываются повышенное . На рис.4 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.

;

где - номинальное значение напряжения обмотки возбуждения;

- активное сопротивление обмотки возбуждения.

Чрезмерное перенапряжения 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:

После подачи на схему возбуждения генератора ток обмотки возбуждения начинает увеличиваться, изменяясь по экспоненциальному закону:

При достижение тока возбуждения величины , расщунтируется резистор время нарастания тока возбуждения до :

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

тогда: ;

;

где - ток короткого замыкания, соответствующая новой электромеханической характеристики , на которой будет работать двигатель после окончания переходного процесса в генераторе.

Продолжительность первого участка определяется как:

когда в момент времени , достигнет такой величины что обеспечит протекание тока и , после чего двигатель начнет вращаться. В соответствии с ;

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

- величина тока двигателя при соответствующей нагрузке

Уравнение ЭДС генератора .

Из этого уравнения можно описать изменение ЭДС генератора на всех

участках движения тележки. На участке используется первое слагаемое, т.к. процесс начинается с момента подачи на схему возбуждения генератора и . В момент времени ЭДС генератора достигает величины , которая обеспечивает вращение двигателя в установившемся режиме с , и резисторе расшунтируется.

На интервале ЭДС генератора остается неизменной равной .

Для второго и последующих участков уравнение равновесия ЭДС и напряжений записываются в виде:

где принято: ; ; ; .

После преобразования и решения получим исходные дифференциальные уравнения для определения и :

где - электромеханическая постоянная времени привода, с;

- - ток короткого замыкания, на котором будет работать двигатель после окончания переходного процесса;

- - ток короткого замыкания, на котором работал двигатель до начала переходного процесса в генераторе, А;

- - угловая скорость идеального холостого хода соответствующая , ;

- - угловая скорость двигателя при , ;

;

где - ток двигателя при , ;

- - ток двигателя до начала переходного процесса, А;

- - угловая скорость двигателя до начала переходного процесса, ;

, ,

На участке 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:

На оставшихся участках все процессы будут представлены следующими уравнениями:

для участка : , , , ,

для участка : , , ,

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

На участке , 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 ; ; ; .