67540

Установившиеся и переходные процессы в электроприводах. Система уравнений динамики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Лекция

Производство и промышленные технологии

Система уравнений динамики двигателя постоянного тока независимого возбуждения Переходные процессы в электрических приводах. Примеры установившихся процессов для тока На рис.1 приведены примеры установившихся процессов для электрического тока постоянный ток переменный синусоидальный...

Русский

2014-09-12

72.5 KB

9 чел.

ЛЕКЦИЯ 16

Установившиеся и переходные процессы в электроприводах. Система уравнений динамики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Переходные процессы в электрических приводах.

Установившимся называется процесс, протекающий долго, не меняя своего характера. Переходным называется процесс между двумя установившимися режимами.

               

Рис. 16.1. Примеры установившихся процессов для тока

На рис. 16.1 приведены примеры установившихся процессов для электрического тока – постоянный ток, переменный (синусоидальный) ток и несинусоидальный периодический ток. Для электропривода под установившимся обычно понимается процесс вращения с постоянной скоростью либо периодические угловые колебания исполнительного механизма..

Переходные процессы связаны с механической, магнитной, электрической и тепловой инерцией. Кинетическая энергия движущегося линейно тела с массой m определяется выражением

При ограниченной мощности источника силы энергия является непрерывной функцией времени, откуда следует непрерывность скорости движения v.

Кинетическая энергия вращающегося в подшипниках тела с осевым моментом инерции  J  определяется выражением

При ограниченной мощности источника момента энергия является непрерывной функцией времени, откуда следует непрерывность угловой скорости ω. Это были случаи механической инерционности.

Энергия магнитного поля в катушке с индуктивностью  L  определяется выражением

При ограниченной мощности источника напряжения энергия является непрерывной функцией времени, откуда следует непрерывность тока катушки iL. Это магнитная инерционность. Первый закон коммутации в электрических цепях гласит: в момент коммутации ток катушки не изменяется скачком или предел тока слева равен пределу справа по времени.

Энергия электрического поля в конденсаторе с емкостью С определяется выражением


При ограниченной мощности источника тока энергия является непрерывной функцией времени, откуда следует непрерывность напряжения конденсатора
uC. Это электрическая инерционность. Второй закон коммутации в электрических цепях гласит: в момент коммутации напряжение конденсатора не изменяется скачком, или предел напряжения слева равен пределу справа по времени.

Тепловая энергия в теле с теплоемкостью С определяется выражением

Q = Cθ.

При ограниченной мощности источника тепла тепловая энергия тела является непрерывной функцией времени, откуда следует непрерывность температуры тела θ. Это тепловая инерционность.

Если учитывается только магнитная инерционность, то переходный процесс называется электромагнитным. Если учитывается только механическая инерционность и влияние ЭДС вращения, то переходный процесс называется электромеханическим.

Уравнения динамики электропривода постоянного тока.

            

Рис. 16.2. Электропривод с двигателем постоянного

тока независимого возбуждения

Рассмотрим электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (см. рис. 16.2). Якорь имеет активное сопротивление rя, индуктивность Lя, ток iя и напряжение uя. Обмотка возбуждения имеет активное сопротивление rв , число витков  wв , основной магнитный поток Ф, коэффициент рассеяния kσ > 1, ток iв  и напряжение uв . Исполнительный механизм имеет осевой момент инерции  J, статический момент Mс   и угловую скорость (частоту вращения) ω.   

Уравнение баланса напряжений цепи якоря:

.

Уравнение баланса напряжений цепи возбуждения:

.

Уравнение механики:

.

Кривая намагничивания представляет собой зависимость основного магнитного потока от тока возбуждения (см. рис. 16.3):

.

Здесь видны три явления: насыщение, гистерезис и остаточный магнитный поток. При малом токе возбуждения кривая идет круто, а при большом токе – полого. При увеличении тока возбуждения точка на графике скользит по нижней ветви, а при уменьшении – по верхней. После выключения напряжения питания

      

                                                        

Рис. 16.3. Кривая намагничивания двигателя постоянного тока

в магнитной системе двигателя наблюдается остаточный магнитный поток Фr .

В уравнении баланса напряжений цепи возбуждения записана производная от магнитного потока, поскольку он связан с током возбуждения нелинейной зависимостью (кривой намагничивания), и индуктивность как коэффициент пропорциональности между потокосцеплением и током обмотки возбуждения была бы переменной величиной.

Запишем уравнения в нормальной форме:

;

;

;

.

В процессе интегрирования системы уравнений магнитный поток Ф получает определенные значения, поэтому целесообразно обратить последнее уравнение. Уравнения в таком виде удобны для решения численным методом на компьютере.

Для получения единственного решения должны быть заданы начальные условия:

iя(0) = iя0 ;    Ф(0) = Ф0;   ω(0) = ω0.

Далее, следует задать интервал времени [0, tf], на котором отыскивается решение системы уравнений. Наконец, должны быть заданы законы изменения напряжений uя(t)  uв(t)  на указанном интервале времени.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определения установившемуся и переходному процессам.

2. Напишите формулы для кинетической энергии движущегося поступательно и вращающегося тела.

3. Напишите формулы для энергии магнитного поля катушки индуктивности и энергии электрического поля конденсатора. Сформулируйте первый и второй законы коммутации в электрической цепи.

4. Какой вид имеет система дифференциальных уравнений в нормальной форме?

5. Почему в уравнении баланса напряжений для обмотки возбуждения нет ее индуктивности, а имеется производная от магнитного потока?

6. Какие три явления можно указать по кривой намагничивания двигателя постоянного тока?

7. Как связаны основной магнитный поток и поток обмотки возбуждения?

8. Что нужно задать в дополнение к системе дифференциальных уравнений, чтобы получить единственное решение?


0

t

i

я

uв

iя

iв

J

Mc

iв

0

Ф

Фr


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64410. СТАНОВЛЕННЯ НЕЛІНІЙНОГО МИСЛЕННЯ ПЕДАГОГА В УМОВАХ МОДЕРНІЗАЦІЇ ВИЩОЇ ПЕДАГОГІЧНОЇ ОСВІТИ 146 KB
  Сучасний етап суспільного розвитку можна визначити як ситуацію культурного та цивілізаційного переходу, що зумовлена зміщенням акцентів із норм і цінностей індустріального на пріоритети інформаціонального суспільства.
64411. РОЗВИТОК КОМУНІКАТИВНИХ НАВИЧОК У ПІДЛІТКОВОМУ ВІЦІ ЗАСОБАМИ ФАСИЛІТАЦІЙНОГО ВПЛИВУ 166.5 KB
  Особливо актуальним є дослідження проблеми розвитку комунікативних навичок підлітків оскільки міжособистісне спілкування належить до найважливіших для них сфер життєдіяльності що покликане задовольнити властиві...
64412. Експериментальне обґрунтування ефективності використання ферментних препаратів та їх композицій в годівлі свиней 598.5 KB
  Їх використання в годівлі свиней дає можливість підвищити коефіцієнт трансформації поживних та біологічно активних речовин кормів у тваринницьку продукцію повніше реалізувати генетичний потенціал організму...
64413. НАЦІОНАЛЬНА СПЕЦИФІКА УКРАЇНСЬКОЇ НАРОДНОЇ КАЗКИ 195 KB
  Запропонована праця стосується виокремлення того своєрідного в українських народних казках що відрізняє їх від казкового епосу інших словянських етносів насамперед білоруського та російського.
64414. Розробка технології знепилювання хвостосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів Кривбасу 557.15 KB
  Технологія видобутку корисних копалин з подальшим збагаченням бідних руд що існує насьогодні потребує великих територій під облаштування спеціальних місць для розміщення відходів збагачення хвостів.
64415. Патогенетичне обґрунтування способу лікування загострень хронічного періодонтиту 145.5 KB
  У останнє десятиріччя не дивлячись на значне збільшення обєму та якості стоматологічної допомоги кількість пацієнтів з гострими запальними захворюваннями щелепнолицевої ділянки та шиї не зменшується...
64416. ІМУНОТОКСИЧНА ДІЯ СВИНЦЮ І КАДМІЮ ЯК ГІГІЄНІЧНА ПРОБЛЕМА 311.5 KB
  Одним з головних завдань профілактичної медицини, зокрема гігієни праці та промислової токсикології, є дослідження впливу хімічних чинників на організм працюючих, обґрунтування ранніх...
64417. Садові листовійки – філофаги в насадженнях яблуні та регулювання їх чисельності в Передгірному Криму 578 KB
  Останнім часом йде реконструкція старих насаджень поява садів нового типу за сучасними схемами посадки типами крони сортовим складом що відбивається на формуванні фауни листовійок у садових агроценозах.
64418. ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМ ІНЖЕНЕРНОГО ЗАХИСТУ ВІД ПІДТОПЛЕННЯ САМОПЛИВНОГО ТА ПРИМУСОВОГО ТИПУ ТА НАПРЯМИ ЇХ УДОСКОНАЛЕННЯ 7.36 MB
  В Україні істотно поширені процеси підтоплення сільськогосподарських угідь і сільських населених пунктів, які супроводжуються підйомом рівня ґрунтових вод (РҐВ) та зумовлюють низку негативних процесів.