,

       где =2000 Ом – нагрузочное сопротивление,

        - сопротивление, величина которого  указана в варианте задания. 

        .

   Если  требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы  считать постоянным, то формула (2) - уравнение прямой. Очевидно, что, как и в предыдущем случае, первый  член правой части уравнения (2) определяет угловую скорость  идеального  холостого хода  двигателя:

    ,

   а второй  член – падение  угловой  скорости, обусловленное изменением  нагрузки:

    .

   При значении требуемого коэффициента усиления разомкнутой системы  точность поддержания скорости стремится к нулю , т.е. с возрастанием коэффициента усиления разомкнутой системы жесткость электромеханической характеристики системы увеличивается. Поэтому в системе с отрицательной ОСС при большом значении можно получить большой диапазон регулирования с высокой точностью поддержания скорости.

   Из  уравнения (3) можно найти выражение  для определения напряжения  задания, соответствующее  угловой скорости холостого хода :

    .                     

1.5. Расчет коэффициентов усиления усилителей К_У1 и К_У2

   Требуемый  коэффициент  усиления разомкнутой  системы с ОСС можно определить по выражению

    ,

       где: .

   Располагая  этим значением, можно приступить к  вычислению коэффициента усиления регулятора скорости по формуле:

    .

   Коэффициент усиления усилителя обратной связи  по току с отсечкой   можно определить из уравнения (3) для точки короткого замыкания ( и ) как

    ,

       где

               

   Из  уравнения (2)  при токе можно найти выражение для определения угловой скорости, соответствующей точке излома статической характеристики замкнутой системы

    ,

       где

   Для построения характеристик замкнутой  системы ЭП с ОСС и токовой  отсечкой  необходимо  рассчитать все параметры, входящие в уравнения (2)  и (3) по формулам, приведенным  выше.

1.6. 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. ;   

   2. ;  

   3. ;   .

   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 (13) для чего  предварительно  находятся значения напряжений задания и по формуле (12).  Токи стопорения и определяются  по уравнению (10) для угловой скорости как

   

 Рис.4. Электромеханические характеристики: 1- естественная двигателя; 2- разомкнутой системы ТП-Д; 3,4,5 – замкнутой системы при, U_З1, U_З2, U_З3

   Для характеристики 3:

   

   

   

   

     

   Для характеристики 4:

   

   

   

   

   

   Для характеристики 5:

   

   

   

   

     

   По  полученным значениям вручную строим электромеханические характеристики системы ТП-Д с обратной связью по скорости:

   

Рис.5. Статические характеристики ТП-Д, построенные вручную

1.7. Определение статизма характеристик

   

   Величина  ошибки всех характеристик не превышает  необходимое значение 0,03 о.е.

 

1.8. Построение статических характеристик на ЭВМ

 

   

Рис.6. Статические характеристики ТП-Д, построенные на ЭВМ

 

   Сравнив статические характеристики построенные вручную  и на ЭВМ, можно  сделать вывод, что  расчет выполнен верно. Видно, что выполняются заданные и рассчитанные параметры системы:

• ток отсечки: ;
• ток стопорения для трех характеристик замкнутой системы:
• значения скоростей для естественной характеристики:
• полученный диапазон регулирования превышает  заданный
• выполняется жесткость характеристик, статизм характеристик не превышает заданного 0,03.

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

   Поведение системы ТП-Д в динамике  можно  описать  системой уравнений для  расчета статических характеристик, дополненной тремя уравнениями:

   

   Электромагнитную постоянную времени двигателя определяют по выражению

    ,

       где   - индуктивность якорной цепи.

   Индуктивность двигателя определяется по выражению

    ,     

       где - число пар полюсов,

         - для некомпенсированных МПТ,

   а индуктивность трансформатора как

    ,   

       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.

   

   

   В расчетах суммарный приведенный  момент инерции можно принять  равным     

    ,   

       где  - момент инерции двигателя; - момент инерции механизма.

   Будем считать, что  , значит

   

   Выбираю

   Механическую  инерцию привода оценивают по электромеханической постоянной времени:

   

   Момент  статический равен:

   

   

Рис.7. Модель системы ТП-Д с обратной связью по скорости и току с отсечкой в системе MatLab

Рис.8. Динамические характеристики системы ТП-Д с обратными связями по скорости и току с отсечкой

   Из рис.8 можно сделать анализ качества полученных переходных процессов по току и скорости:

   По  управляющему воздействию:

   Время переходного процесса при пуске 0,5 сек.;

   Время переходного процесса при торможении 0,5 сек.;

   Величина  перерегулирования

   

   _{Скачок тока при пуске}

    

   По  возмущающему воздействию (наброс нагрузки):

   Время переходного процесса 0,5 сек.;

   Величина  перерегулирования

   

   _{Скачок  тока}

   

3. Поверочный расчет мощности электродвигателя для заданного цикла работы  электропривода

   На  основании полученных динамических характеристик двигателя  (рис.8) можно провести проверку двигателя по нагреву. Для этого необходимо определить среднеквадратичный ток двигателя с независимой вентиляцией.

   

       где - время работы;  - время цикла (интервалы времени приведены в прил.1);  - время паузы .

   Ток I_ЭК не должен превышать номинальный ток двигателя I_Н:

   

    - эквивалентный ток, пересчитанный на стандартную продолжительность включения.

   Среднеквадратичный  ток двигателя для  ступенчатого графика тока  определяется выражением

    .

   Если  отдельные участки графика тока представлены не ступенями, а трапециями или треугольниками, то в этом случае вместо слагаемого следует поставить:

   а) для трапеции  ,

       где и - значения токов начала и конца - ого участка;

   б) для треугольника      или   ,

       где и - значения тока на одной из границ  - ого участка.

1. Интервал:

   

2. Интервал:

   

3. Интервал:

   

4. Интервал:

   

5. Интервал:

   

6. Интервал:

   

7. Интервал:

   

8. Интервал:

   

   Среднеквадратичный  ток двигателя будет равен:

   

   Условие выполняется.

   Перегрузочная способность двигателя должна быть

   

   _{По  графику определяем IMAX = 500 A.}

    - условие выполняется.