ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРИ УДАРНОЙ НАГРУЗКЕ

При работе ЭП момент статического сопротивления перегрузки Мсп, действующий со стороны нагрузки, может превышать максимальный (критический) вращающий момент двигателя Мк в течение определенного интервала времени. При динамической устойчивости работоспособность ЭП сохраняется за счет дополнительного действия кинетической энергии движущихся масс ЭП при формально статической неустойчивости:

где Л/к. — перегрузочная способность электродвигателя по вращающему моменту с учетом возможного снижения напряжения питания.

При аппроксимации рабочего участка механической характеристики двигателя прямой линией и ударном изменении нагрузки изменение момента двигателя происходит по классическому экспоненциальному закону:

где М0 момент электродвигателя до перегрузки, который на первом участке нагрузочной диаграммы при /=0 имел начальное значение Л/о = Л/с0, Н м; е = 2,718 — основание натуральных логарифмов; Гм — электромеханическая постоянная времени ЭП, с, равная:

где S(H) — скольжение АД при номинальном моменте нагрузки. Для естественной механической характеристики АД j(h) = sH.

По истечении некоторой предельно допустимой продолжительности перегрузки /д п вращающий момент двигателя достигает максимального (критического) значения Л/к. Тогда на основании подстановки в (1.101) значений /= /дп и М-Мк формула по расчету предельно допустимой продолжительности перегрузки ЭП имеет вид:

Если фактическая продолжительность приложения ударной перегрузки меньше длительности предельно допускаемой перегрузки, вычисленной по (1.104), то есть /п < /дп (рис. 1.30), работа ЭП динамически устойчива. В противном случае работоспособность ЭП нарушится.

Используя формулу (1.104) с учетом выражений (1.102) и (1.103), можно определить необходимый момент инерции системы «электропривод — рабочая машина» для обеспечения заданной продолжительности перегрузки или дополнительно с учетом (1.101) — для обеспечения заданных значений колебания момента (угловой скорости) электродвигателя.

Нагрузочная диаграмма электродвигателя при ударном приложении нагрузки М =/(г)

Рис. 1.30. Нагрузочная диаграмма электродвигателя при ударном приложении нагрузки Мс =/2(г)

Рис. 1.31. Функциональная схема асинхронного ЭП с автоматическим регулятором скольжения:

ТА — трансформатор тока; УУ— устройство управления; К — коммутатор

Из анализа (1.101)...(1.104) следует, что для повышения динамической устойчивости ЭП и снижения установленной мощности двигателя ЭП необходимо:

применять двигатели с мягкой механической характеристикой и повышенной перегрузочной способностью по вращающему моменту;

увеличивать момент инерции ЭП с помощью дополнительных маховых масс;

применять автоматические регуляторы жесткости механической характеристики двигателя на ее рабочем участке.

Последний пункт пояснен рисунком 1.31, на котором представлена схема асинхронного ЭП с автоматическим регулятором скольжения (жесткости механической характеристики двигателя).

В состав ЭП (рис. 1.31) входит трехфазный АД с фазным ротором, в цепь обмотки ротора которого постоянно включен силовой резистор R2, который периодически шунтируется силовым коммутатором К. Сигнал на коммутатор задается трансформаторным датчиком ТА тока нагрузки АД и окончательно формируется устройством управления УК

Принцип работы регулятора скольжения состоит в следующем.

При возникновении перегрузки возросший ток двигателя М через трансформатор тока ТА и устройство управления УУ вызывает размыкание ключа коммутатора К. Согласно (1.103) и (1.104) динамическая перегрузка двигателя возрастает. При сбросе нагрузки ток двигателя М уменьшается. Происходит обратный процесс. Ключ коммутатора К замыкается, АД переходит на самую жесткую механическую характеристику и более быстро восстанавливает прежнюю частоту вращения. В качестве силового ключа коммутатора К используют силовые тиристоры или транзисторы.

Таким образом, применяя автоматический регулятор скольжения, можно повысить динамическую устойчивость электропривода без увеличения его момента инерции с помощью дополнительных маховых масс, то есть без увеличения массы механической части ЭП.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >