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

59449. Cценарій: Ні наркотикам! 45 KB
  Мета. Пропагувати здоровий спосіб життя. Викликати в учнів негативне ставлення до наркоманії, до вживання наркотиків, які завдають великої шкоди здоровю людини.
59450. Cценарій: Світова Велич Шевченка (Брейн-ринг) 61.5 KB
  Талант Шевченка його допитливість незвичайна любов до всього рідного до свого пригнобленого народу до своєї культури що перебувала тоді в московському ярмі а також освіта начитаність праця над собою все це було ґрунтом для появи геніальних його творів.
59451. А щоб краща була в мене хата... (З історії української хати) 95.5 KB
  Обладнання: Ілюстрації картин з інтерєрами та елементами хати фотографі записи пісень про хату. Збудуй хати збудуй хату з лободи Збудуй хату з лободи з лободи з лободи А в чужую не веди не веди. З хати пішли в світ такі велетні як Тарас Шевченко.
59452. Відкритий позакласний захід: “Знай і умій” (деревообробка) 67.5 KB
  Обладнання та інструменти: Вивіска Знай і умій рекламні щити від спонсорів емблема конкурсу додатки до кожної з вікторин набори букв насіння і плоди дикоростучих дерев деревний матеріал пластилін столярні інструменти різні ребус...
59453. Устами вдячно притулюсь до материнської руки 92 KB
  Перша мати Непорочна як лілея біла Із дитятком немовлятком Пречистая Діва. Друга мати це найкраща на світі країна Земля наша наша славна ненька Україна Третя мати що ж про неї гарного сказати Це ласкава люба мила рідна моя мати...
59454. Музи генія (літературно-музична композиція про Т.Г.Шевченка) 78 KB
  Шевченко: А я так мало небагато Благав у Бога тілько хату Одну хатиночку в гаю Та дві тополі коло неї Та безталанную мою Мою Оксаночку щоб з нею Удвох дивитися з гори На Дніпр широкий на яри Та на лани золото полі Та на високії могили; Дивитись думати гадать Колито їх понасипали...
59455. Cценарій “Лисичка –сестричка” (Висміювання підступності, нечесності. Розвиток вміння емоційно зображати характери) 70.5 KB
  На фоні поля віддаляючись від зображення села зявляється Лисичка з курочкою під пахвою тривожна музика. Украла собі Лисичка-сестричка курочку та й біжить. Лисичка: Добрий вечір люди добрі Привітно помахала хвостиком.
59456. Виховний захід: Державні та народні символи України 56.5 KB
  Мета. Ознайомити дітей з національними та народними символами України; формувати національну свідомість школярів; виховувати почуття любові до своєї землі.
59457. Тематичний брейн-ринг: “Україно, моя Україно” 28.5 KB
  У становленні України як держави велику роль зіграла Запорозька Січ Питання Як називалося Запорізьке Військо його отаман Сотня кош Вишневецьким а отаман-кошовим. Питання Яких ви знаєте гетьманів-героїв українського народу.