3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
Двигуни постійного струму незалежного збудження використо-вуються, в основному, в замкнених системах керування. Для розра-хунку параметрів таких систем необхідно знати часові та частотні характеристик двигуна як об’єкта керування. Тому треба знати як протікають перехідні процеси в часі і як їх можна представити на комплексній площині.
Перехідні процеси виникають при переході електропривода з одного усталеного режиму до другого. Знання цих процесів дозво-ляє правильно вибрати потужність двигуна, розрахувати систему керування і оцінити вплив електропривода на продуктивність і якість роботи виробничих механізмів.
В перехідному процесі одночасно і взаємозв’язано протікають перехідні механічний, електромагнітний і тепловий процеси. Час перехідних процесів незначний і вони суттєво не впливають на зміну теплового стану електропривода і ним нехтують. Тому у подальшому будуть аналізуватись лише механічний і електромагнітний перехідні процеси, які називають електромеханічним перехідним процесом. Він зумовлений електромагнітною інерцією обмоток двигуна і механічною інерцією рухомих частин електропривода.
При сталому магнітному потоці обмотки збудження електромеханічний перехідний процес описується рівнян-нями електричної і механічної рівноваги:
;
; (3.21)
.
З врахуванням, що і , розв’язком системи рівнянь (3.21) відносно буде.
, (3.22)
де – електромеханічна стала часу; – електро-магнітна стала часу; – індуктивність кола якоря.
Диференціальному рівнянню (3.22) відповідає характеристичне рівняння , корені якого
. (3.23)
З (3.23) слідує, що за умов:
корені будуть дійсними від’ємними числами;
корені будуть рівними ;
корені будуть комплексними числами.
Якщо , то розв’язок (3.22) матиме вид:
, (3.24)
де , – сталі інтегрування, які визначають із початкових умов, і ; – швидкість ідеального холос-того ходу.
Рівняння струму якоря у перехідному процесі
. (3.25)
За умови корені рівняння (3.23) і будуть від’єм-ними числами і залежності для швидкості і струму матимуть такий вид:
;
, (3.26)
де .
Криві швидкості і струму (рис.3.15,а), побудовані згідно рівнянь (3.26), показують, що кутова швидкість асимптотично наближається до , а струм, досягнувши максимального значення
,
асимптотично наближається до нуля, бо .
а б
Рис.3.15. Графіки зміни швидкості і струму у перехідному процесі у випадках від’ємних (а) і комплексних (б) коренів характеристичного рівняння при стрибку напруги
У випадку корені будуть комплексними числами , де і .
Комплексним кореням за умови відповідають рівняння
; (3.27)
, (3.28)
де .
З (3.27) і (3.28) випливає, що зміна кутової швидкості і струму мають вид затухаючих коливань (рис.3.15,б).
Перехідні процеси, зумовлені миттєвим збільшенням моменту сил опору від нуля до , описуються також рівнянням (3.22), криві розв’язку якого наведено на рис.3.16 для випадку комплексних коренів. На рис.3.16 .
У випадку кратних від’ємних коренів перехідний процес буде граничним між аперіодичним і коливально-затухаючим процесами.
У випадку зміни магнітного потоку, зумовленого зміною напруги збудження з до і сталій напрузі живлення якорного кола, систему рівнянь (3.21) потрібно доповнити рівняннями
Рис.3.16. Графіки зміни швидкості і струму у перехідному процесі при стрибку моменту опору у випадку комплексних коренів
В результаті отримаємо нелінійне диференціальне рівняння ІІІ-го по-рядку, яким буде описуватись пере-хідний процес при змінні напруги збудження.
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія