Определение характерных точек  для построения статических  характеристик замкнутой системы. Полученные  значения параметров системы позволяют построить характеристику 3 (рис.4). Данная  экскаваторная характеристика строится  по трем точкам:

1. ;

     ^_рад/с    [33]

2. ;

       А 

3. ;  

рад/с [40]            

         рад/с      [33]

4. ;

 рад/с     [41]

рад/с

        рад/с  

_5. ;

        рад/с      [42]

рад/с 

       рад/с    

            Аналогично рассчитываются, а затем  строятся характеристики  4 и 5 (рис.4),  для которых скорость холостого хода равна - и . У этих  характеристик ток отсечки остается неизменным, а значения  скорости соответствующие  этому току определяются  по (16) для чего  предварительно  находятся значения напряжений задания и по формуле (35).  Токи стопорения и определяются  по уравнению (19) для угловой скорости как (40):

     .    [43]

          

    Рис.4.. Электромеханические характеристики: 1- естественная двигателя;

2- разомкнутой  системы ТП-Д; 3,4,5 – замкнутой  системы при 

, ,

1.4 Определение статизма электромеханических характеристик

замкнутой системы

 

Статизм определим по формуле(44): 
        [44]

      

                         

 

 

 

Номинальное значение статизма удовлетворяет заданному значению

      2. Построение статических характеристик на ЭВМ

       

    Поведение  системы ТП-Д с обратными связями  по скорости (либо напряжению)  и  току с отсечкой в статическом  режиме  можно описать следующей  системой уравнений, составленной на основе систем (1) и (8):

            (2)

где  - вариант обратной связи;

  - коэффициент обратной связи (   при  ;       при  ).

    Для расчета этой системы уравнений  на ЭВМ были введены переменные:    

, , , , , , ,

, , , , , , ,

,  и т.д.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

Рис.5.. Электромеханические характеристики полученные на ЭВМ: We- естественная двигателя; Wp- разомкнутой системы ТП-Д; 3,4,5 – Wз -замкнутой системы при , ,

_{Вывод: Построенные электромеханические на ЭВМ подтверждают результаты полученные аналитически рис. 4 и рис. 5.}

3. Расчет электромеханических переходных процессов системы ТП-Д с обратными связями

 

    Переходным  или динамическим режимом ЭП  называется режим работы  при переходе от одного установившегося состояния привода к другому, происходящему во время пуска, торможения, реверсирования и резкого  приложения (наброса) нагрузки на валу. Эти режимы характеризуются  изменениями ЭДС, угловой скорости, момента и тока.

    В переходном  режиме ЭП одновременно и взаимосвязано между собой действуют переходные механические,  электромагнитные и тепловые процессы. При быстро  протекающих процессах изменение теплового состояния ЭП в большинстве случаев  не оказывает существенного влияния на другие процессы и может не учитываться. В этом случае  имеют  в виду протекание только механических и электромагнитных переходных процессов  (ПП), в совокупности называемых электромеханическим ПП.

    Электромагнитные  ПП вызываются электромагнитной инерцией обмоток электрических машин  и аппаратов. В некоторых случаях с влиянием электромагнитных процессов можно не  считаться, тогда ПП будут определяться только механическими процессами, в которых учитывается только механическая  инерция движущихся масс ЭП.

    Изучение  переходных режимов ЭП имеет  большое  практическое значение. Результаты их  расчетов позволяют правильно определять мощность электродвигателей  и  аппаратуры, рассчитать систему управления  и оценить влияние работы ЭП на производительность и качество  работы производственных механизмов  [2-4].

    В классической теории автоматического  управления чаще всего рассматривается реакция  системы на скачок управляющего воздействия. Однако условия работы  производственных механизмов требуют  от системы ЭП обеспечения  определенного  формирования  ПП, направленного  на достижение либо максимального быстродействия, либо минимума потерь, либо  ограничения динамических нагрузок, возникающих в элементах кинематических цепей, связывающих ЭП с рабочим органом  машины, и т.д. Управление ПП ЭП может создать максимальное быстродействие при соответствующих  ограничениях. Например,  для ДПТ  одно из таких ограничений состоит в том, что ток в якоре  не должен по условиям коммутации превышать 2¸2,5 – кратного  значения  номинального. Другим ограничением, например, при отработке заданного перемещения  является недопустимость превышения максимального значения угловой скорости, определяемого условиями коммутации и механической прочностью якоря.

    В большинстве случаев надо так  формировать ПП, чтобы ограничивать угловое ускорение привода, т.е. первую производную угловой скорости и ограничивать вторую производную угловой скорости (рывок)  (например, для крановых механизмов,  лифтов, металлорежущих станков  и т.д.).

    Современные системы управления ЭП позволяют  формировать управляющие воздействия  различной  формы. Чаще всего используется линейное нарастание управляющего  воздействия,  реализуемое с помощью задатчиков интенсивности  и тиристорного преобразователя, практически являющимся  безынерционным  звеном.  Поэтому линейное изменение ЭДС на его выходе  получают  путем подачи на вход системы  управления  ТП сигнала, изменяющегося во времени  линейно.

    Поведение системы ТП-Д в динамике  можно  описать  системой уравнений,  в которой присутствуют уравнения статического режима (3) и дифференциальные  уравнения, учитывающие электромагнитную  и механическую инерцию элементов системы ЭП:

                       (3)

где

- постоянная времени ТП;

- электромагнитная постоянная  времени ДПТ НВ;

- суммарный приведенный момент  инерции двигателя.

    Электромагнитную  постоянную времени двигателя определяют по выражению

     ,      [46]

где  

- индуктивность якорной цепи.

 

    Индуктивность двигателя определяется по выражению

     _Гн,        [47]

      где   - число пар полюсов,

а индуктивность  трансформатора как

      _Гн,        [48]

    где  - частота питающей сети.

    Индуктивность уравнительного реактора можно не учитывать ( ), т.к. при пуске ток через реактор больше допустимого ( ) и реактор находится в насыщенном  состоянии, а значение индуктивности сглаживающего дросселя приведено в приложении 2.

    В расчетах суммарный приведенный  момент инерции можно принять  равным     

     ,          [49]

    Принимаю 

где  - момент инерции двигателя;

22,4/4=5,6 кг       [45]

_=22,4 - момент инерции механизма.

    Механическую  инерцию привода оценивают по электромеханической постоянной времени

           [50]

    Инерционность ТП можно не учитывать.

    По  найденным значениям постоянных времени системы определяется шаг интегрирования и длительность переходных процессов. 

    Для расчета графиков переходных процессов используется модель Matlab TEPkp1.mdl. для её работы следует ввести заданные данные времени работы на разных участках, коэффициенты усиления, параметры апериодического и интегральных  звеньев, а так же рассчитать статический момент(51-52).

           [51]

          [52]

 

Рис. 6 Модель системы в Matlab

      

     Рис 7. Статические характеристики 

      

     Рис 8. Динамические характеристики 

Анализ качества переходных процессов по току и скорости:

1. Система запускается с сигналом задания  12 В.

2. В момент  времени t = 2,8 система переходит в установившееся состояние и сигнал с задания уменьшается в 5 раз.

3. В момент  времени t = 4 с момент нагрузки возрастает.

4. В момент времени t = 5.8 начинается торможение

5. В момент времени t = 9.3 с скорость на валу двигателя равна 0

         На  основании полученных динамических  характеристик видим, что время работы двигателя составляет t = 5.8с, время пуска t =2.8 с, установившееся состояние t = 3 сек.

   Основные  показатели качества этих переходных процессов (перерегулирование по току s , время первого согласования тока с установившимся значением tc, время достижения током максимального значения tм и максимальное падение скорости ) приведены в таблице 2. 

 

Таблица 2

    По  рис.8  определим величину перерегулирования . 

    [53]

Поверочный  расчет мощности электродвигателя для

заданного цикла  работы  электропривода

 

    1. Построить нагрузочную диаграмму  для заданного цикла работы ЭП.

    2. В соответствии с заданной  продолжительностью включения   определить эквивалентное по нагреву  значение  тока.

<