Работа электромеханической системы электропривод – исполнительный механизм происходит при взаимодействии различных сил и моментов. Один из моментов создаётся электродвигателем, он приводит систему в движение и называется электромагнитным моментом, другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М. За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.
Электропривод работает в двух режимах:
1.установившийсяили статическийрежим, при котором скорость приводане изменяется;
2. переходныйили динамический режим, при котором скорость изменяется.
Переходный режим может возникнуть в следующих случаях:
1. при изменении параметров двигателя, например, изменение сопротивления в цепи ротора; изменение числа пар полюсов статора и т.д.;
2. при изменении нагрузки механизма, например изменение подачи насоса, изменение величины сил трения якоря по грунту и т.д.;
3. при изменении параметров судовой сети, например, при уменьшении величины напряжения или частоты тока во время включения электродвигателей большой мощности.
В переходном режиме электропривод переходит от одного установившегося режима к другому, при этом изменяютсяскорость, момент, и ток электродвигателя.
В установившемся режимеэлектромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению, апривод работает с постоянной скоростью.
В установившемся режимеэлектромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению,
апривод работает с постоянной скоростью
. (3-1)
Но в случаях ускорения или замедления привода возникает инерционный илидинамический момент, который двигатель должен преодолеть. Во время преодоления динамического момента двигатель находится в переходном режиме.
В переходном режиме, к электромагнитному моменту двигателя и статическому моменту добавляется динамический момент, равный
, (3-2)
где: суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя
– угловая скорость; – ускорение.
Появление динамического момента объясняется действием сил инерции всех частей электропривода и исполнительного механизма.
Например, в электроприводе лебедки динамический момент появляется вследствие инерции якоря электродвигателя, шестерней редуктора, барабана лебёдки.
Динамический момент увеличивает время пуска и остановки электропривода,а так же время достижения установившейся скорости.
Для уменьшениядинамического момента в двигателях специального исполнения уменьшают диаметр ротора и одновременноувеличивают длину ротора, с целью сохранения мощности двигателя. Такие двигатели применяют в электроприводах грузоподъемных механизмов. Их применение позволяет сократить время пуска и остановки электропривода, а значит, повысить производительность грузовых лебедок и кранов.
Серии таких электродвигателей называются крановыми (название произошло от грузового крана).321cп24.01.13
Уравнение движения динамической модели в интегральной форме.
Запишем для динамической модели теорему о изменении кинетической энергии
где
и уравнение движения динамической модели в интегральной или энергетической форме
Из этого уравнения после преобразований
получим формулу для расчета угловой скорости звена приведения.
Для машин работающих в режиме пуск-останов
формула принимает вид
Уравнение движения динамической модели в дифференциальной форме.
Продифференцируем полученное выше уравнение по обобщенной координате
где
После подстановки получим
уравнение движения динамической модели в дифференциальной форме.
Из этого уравнения после преобразований
получим формулу для расчета углового ускорения звена приведения.
Для механических систем в которых приведенный момент не зависит от положения звеньев механизма.
для левых частей
для правых частей
Из уравнения для левых частей получаем формулу для определения приведенного суммарного момента инерции динамической модели
Из уравнения для правых частей получаем формулу для определения приведенного суммарного момента динамической модели
Механические характеристики машин.
Механической характеристикой машины называется зависимость силы или момента на выходном валу или рабочем органе машины от скорости или перемещения точки или звена ее приложения.
Уравнение статической характеристики для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
В электрических параметрах характеристика записывается в следующем виде
Механические характеристики определяют внешние силы и моменты, действующие на входные и выходные звенья, рассматриваемой механической системы со стороны взаимодействующих с ней внешних систем и окружающей среды. Характеристики определяются экспериментально, по результатам экспериментов получают регрессионные эмпирические модели, которые в дальнейшем используются при проведении динамических расчетов машин и механизмов.
Пример на определение параметров динамической модели(на приведение сил и масс ).
Динамическим моментом называется разность вращающего момента mвр АД и тормозного момента mмех механизма (рис.8.5).
Рис. 8.5. Динамический момент при разгоне системы АД-механизм.
Для успешного пуска и разгона системы АД-механизм необходимо, чтобы динамический момент был положителен во всем интервале скольжения от 1 до Sн. Величина углового ускорения при этом прямо пропорциональна значению динамического момента:
, где
— J – приведенный момент инерции системы АД-механизм;
— dω/dt – угловое ускорение.
Для определения времени разгона системы можно воспользоваться графо-аналитическим способом:
— весь диапазон изменения скольжения от 1 до Sн разбивают на n интервалов ΔSi;
— на каждом из интервалов определяют средний динамический момент mДi;
— время разгона , где (8.12)
Ta – механическая постоянная времени системы, определяемая в секундах по формуле: , где
— G·D 2 – приведенный маховой момент системы, т·м 2 ;
— nC – синхронная скорость вращения, об/мин;
— Рн – номинальная мощность АД, кВт.
Механическая постоянная времени системы – это время разгона системы АД-механизм от нулевой до номинальной скорости при постоянном положительном динамическом моменте, равном номинальному моменту АД или это время снижения скорости с номинальной до нуля при постоянном отрицательном динамическом моменте, равном номинальному моменту АД.
Кривая разгона системы (рис.8.6) строится поэтапно с помощью выражения (8.12):
, , и так далее.
Рис.8.6. Кривые разгона системы АД – механизм
На рис. 8.6 приведено построение кривой разгона при Uд * = 0,7, соответствующей изменению динамического момента рис. 8.5. При Uд * = 1 разгон происходит значительно быстрее (рис.8.6, кривая Uд * = 1).
Количество тепла, выделяющееся в обмотках двигателя при пуске и, следовательно, температура обмоток, прямо пропорциональны квадрату пускового тока и времени разгона. .
При кратности пускового тока Кп = 6 Нагрев обмоток происходит в 36 раз интенсивнее, чем в номинальном режиме. Поэтому частые и/или длительные пуски приводят к перегреву обмоток и к сокращению срока службы их изоляции.
Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 6698 ; Нарушение авторских прав
Работа электромеханической системы электропривод – исполнительный механизм происходит при взаимодействии различных сил и моментов. Один из моментов создаётся электродвигателем, он приводит систему в движение и называется электромагнитным моментом, другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М. За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.
Электропривод работает в двух режимах:
1.установившийсяили статическийрежим,это режим при котором скорость приводане изменяется;
2. переходныйили динамический режим, это режим при котором скорость изменяется.
Переходный режим может возникнуть в следующих случаях:
1. при изменении параметров двигателя, например, изменение сопротивления в цепи ротора; изменение числа пар полюсов статора и т.д.;
2. при изменении нагрузки механизма, например изменение подачи насоса, изменение величины сил трения якоря по грунту и т.д.;
3. при изменении параметров судовой сети, например, при уменьшении величины напряжения или частоты тока во время включения электродвигателей большой мощности.
В переходном режиме электропривод переходит от одного установившегося режима к другому, при этом изменяютсяскорость, момент, и ток электродвигателя.
В установившемся режимеэлектромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению, апривод работает с постоянной скоростью.
В установившемся режимеэлектромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению,
апривод работает с постоянной скоростью
. (3-1)
Но в случаях ускорения или замедления привода возникает инерционный илидинамический момент, который двигатель должен преодолеть. Во время преодоления динамического момента двигатель находится в переходном режиме.
В переходном режиме, к электромагнитному моменту двигателя и статическому моменту добавляется динамический момент, равный
, (3-2)
где: суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя
– угловая скорость; – угловое ускорение.
Появление динамического момента объясняется действием сил инерции всех частей электропривода и исполнительного механизма.
Например, в электроприводе лебедки динамический момент появляется вследствие инерции якоря или ротора электродвигателя, шестерней редуктора, барабана лебёдки и т.д..
Динамический момент увеличивает время пуска и остановки электропривода, а так же время достижения установившейся скорости.
Для уменьшениядинамического момента в двигателях специального исполнения уменьшают диаметр ротора и одновременноувеличивают длину ротора, с целью сохранения мощности двигателя. Такие двигатели применяют в электроприводах грузоподъемных механизмов. Их применение позволяет сократить время пуска и остановки электропривода, а значит, повысить производительность грузовых лебедок и кранов.
Серии таких электродвигателей называются крановыми (название произошло от грузового крана).321cп24.01.13
Динамический момент определяется разностью момента электродвигателя и статического момента. Эту разность называют избыточным моментом. [17]
Динамические моменты от подвижных звеньев определяются для каждого звена в отдельности из условия равенства накопленной при движении кинетической энергии Т звена и потенциальной энергии деформации кручения [ / кр вала при остановке ( установке ограничителя на упор) Тикр. [18]
Динамический момент можно легко найти, если на плоскости механической характеристики n f ( M) построить характеристику электродвигателя и характеристику рабочего механизма. Разности этих моментов при одинаковых ординатах скоростей равняются динамическим моментам. [19]
Динамический момент имеет знак, определяемый алгебраической разностью вращающего момента электродвигателя и момента статического сопротивления, так как моменты М и Me. [24]
Динамические моменты Ма, и Me, при установившемся движении стабильны. [25]
Динамические моменты в асинхронных двигателях, связанные с электромагнитными переходными процессами, сопровождающими режимы пуска и торможения, могут достигать больших значений, в несколько раз превышающих критические моменты двигателя, рассчитанные по статическим характеристикам. [26]
Динамический момент ( при возможности появления резонанса) для аппарата с минимальной нагрузкой ( определяют следующим образом. [27]
Динамический момент при пуске, приведенный к валу двигателя. Выбираем упругую муфту вала двигателя с наружный диаметром D 300 мм. [28]
Динамический момент при пуске, приведенный к валу двигателя. [29]
Динамический момент при торможении, приведенный к тормозному валу. [30]
, другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М 
. За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.
. (3-1)
добавляется динамический момент 
, равный
, (3-2)
суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя
– ускорение.
, где
, где (8.12)
, где
, 
, и так далее.
.
, другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М 
. За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.
. (3-1)
и статическому моменту 
добавляется динамический момент 
, равный
, (3-2)
суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя
– угловое ускорение.