Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП
46
0
н
н
яц
ω
М
k
β
=
Рис
. 16.2.
К
расчету
параметров
задатчика
интенсивности
или
,
k
М
ω
∆
яц
доп
.
уск
0
=
(16.9)
где
–
жесткость
механической
характеристики
системы
преобразователь
-
двига
-
тель
.
ПИ
задатчик
интенсивности
определяет
начальную
пусковую
механическую
характеристику
,
проходящую
через
точки
ω
0
=
∆ω
0
и
М
=
М
доп
.
уск
.
В
системе
преобразователь
частоты
–
асинхронный
двигатель
начальная
пусковая
характеристика
определяется
минимальной
частотой
преобразователя
,
а
величина
пускового
момента
при
этой
минимальной
частоте
существенно
сниже
-
на
из
–
за
значительного
влияния
активного
сопротивления
статорной
цепи
двига
-
теля
.
Пусковую
характеристику
этой
системы
,
в
которой
пусковой
момент
был
бы
равен
моменту
,
допустимому
по
ускорению
,
приходится
рассчитывать
мето
-
дом
подбора
.
В
первом
приближении
–
это
параллельный
перенос
естественной
механической
характеристики
(
см
. 15.9.2).
Последующий
подбор
проще
выпол
-
нить
с
помощью
программы
harad (
см
.
приложение
Е
).
17.
СТРУКТУРНЫЕ
СХЕМЫ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Для
выполнения
расчётов
,
связанных
с
оценкой
статических
и
динамических
характеристик
электропривода
,
полезно
составить
для
выбранного
варианта
ком
-
плектного
электропривода
структурную
схему
силовой
части
электропривода
и
рабочей
машины
.
В
этом
разделе
проекта
производится
определение
пара
-
метров
(
статических
коэффициентов
усиления
и
постоянных
времени
)
структурных
∆ω
о
ω
онач
ω
окон
ω
о
ПИ
Т
зи
0
t
И
1
47
звеньев
,
описывающих
регулировочные
свойства
двигателя
,
тиристорного
преоб
-
разователя
,
механической
части
электропривода
(
двигателя
и
рабочей
машины
).
Структурные
схемы
составляются
на
основании
дифференциальных
урав
-
нений
звеньев
,
записанных
в
абсолютных
или
относительных
единицах
.
Запись
уравнений
в
относительных
единицах
позволяет
заметно
упростить
запись
самих
уравнений
и
последующие
расчёты
.
В
качестве
базовых
величин
рекомендуется
принимать
[10]:
1.
для
напряжений
и
токов
в
цепях
обмоток
двигателей
,
момента
двигателя
–
их
номинальные
значения
;
2.
для
скорости
вращения
двигателя
–
скорость
идеального
холостого
хода
при
номинальном
магнитном
потоке
и
напряжении
питания
обмоток
двигателя
;
3.
для
частоты
напряжения
двигателя
переменного
тока
–
частоту
50
Гц
питаю
-
щей
сети
;
4.
для
напряжений
на
входах
тиристорных
преобразователей
–
те
приращения
входных
напряжений
,
которые
для
преобразователя
с
линеаризованной
статиче
-
ской
характеристикой
создают
изменение
выходного
напряжения
,
равное
базово
-
му
напряжению
на
двигателе
или
базовой
частоте
(
для
двигателя
переменного
то
-
ка
);
5.
для
задающих
напряжений
на
входе
задатчиков
интенсивности
–
базовое
на
-
пряжение
на
входах
тиристорных
преобразователей
.
17.1.
Структурная
схема
механической
части
электропривода
Механическая
часть
электропривода
включает
в
себя
движущиеся
массы
дви
-
гателя
,
передачи
и
рабочей
машины
.
Структурные
схемы
механической
части
должны
учитывать
упругие
связи
и
распределение
моментов
инерции
между
дви
-
гателем
и
рабочей
машиной
.
Многомассовые
упругие
системы
чаще
всего
свора
-
чиваются
в
двухмассовые
системы
с
присоединением
малых
маховых
масс
к
звеньям
механической
части
,
обладающих
большими
маховыми
массами
,
т
.
е
.
к
ротору
двигателя
и
рабочей
машине
[10].
Дифференциальные
уравнения
,
описывающие
поведение
двухмассовой
упру
-
гой
системы
,
без
учёта
диссипативных
сил
и
зазоров
в
передаче
,
имеют
вид
[10]:
;
dt
d
J
M
M
M
1
1
1
c
12
ω
⋅
=
−
−
;
dt
d
J
M
M
2
2
2
c
12
ω
⋅
=
−
(17.1)
).
(
c
M
2
1
пр
12
ϕ
−
ϕ
⋅
=
Продифференцировав
во
времени
последнее
уравнение
,
перепишем
систему
диф
-
ференциальных
уравнений
.
Оставим
в
левой
части
члены
уравнений
,
содержащие
производные
.
Положим
также
,
что
х
пер
1
c
M
M
M
M
+
∆
=
∆
=
;
pc
2
c
M
M
=
;
дв
1
J
J
δ
=
;
пр
2
J
J
=
;
48
∆
M
M
M
dt
d
ω
δ
J
12
1
дв
−
−
=
⋅
;
2
1
12
пр
ω
ω
dt
dM
c
1
−
=
⋅
; (17.2)
рс
12
2
пр
M
M
dt
d
ω
J
−
=
⋅
.
Принимаем
в
качестве
базовых
величин
номинальные
данные
двигателя
:
н
б
;
н
0
б
M
M
=
=
ω
ω
.
Получим
систему
дифференциальных
уравнений
в
о
.
е
.
;
M
M
M
dt
d
M
J
12
1
н
н
0
дв
∆
−
−
=
ω
⋅
ω
⋅
δ
;
2
1
12
н
0
н
пр
dt
M
d
M
C
1
ω
−
ω
=
⋅
ω
⋅
(17.3)
.
рс
12
2
н
н
0
пр
M
M
dt
d
M
J
−
=
ω
⋅
ω
⋅
Коэффициенты
при
производных
представляют
собой
постоянные
времени
:
двигателя
;
M
J
T
н
н
0
дв
дв
ω
δ
⋅
=
(17.4)
упругого
звена
;
)
ω
/(
С
M
T
0
н
пр
н
c
⋅
=
(17.5)
рабочего
органа
.
М
J
T
н
н
0
пр
ро
ω
⋅
=
(17.6)
Структурная
схема
двухмассовой
упругой
системы
представлена
на
рис
. 17.1,
а
.
Главные
инерционные
массы
,
представленные
интегрирующими
звеньями
с
по
-
стоянными
времени
Т
дв
и
Т
ро
,
разделены
интегрирующим
звеном
с
постоянной
времени
Т
с
.
В
идеально
жесткой
механической
системе
Т
с
= 0
и
структурная
схема
меха
-
нической
части
преобразуется
в
интегрирующее
звено
(
см
.
рис
. 17.1,
б
)
с
механи
-
ческой
постоянной
времени
Т
Т
М
)
J
J
(
T
.
ро
дв
н
н
0
пр
дв
дв
+
=
ω
⋅
+
δ
=
(17.7)
49
Рис
. 17.1.
Структурные
схемы
:
а
)
двухмассовой
упругой
системы
;
б
)
идеально
жёсткой
механической
системы
17.2.
Структурная
схема
электромеханического
преобразования
энергии
Электромеханические
преобразователи
энергии
обеспечивают
преобразование
электрической
энергии
на
зажимах
двигателя
(U, I)
в
механическую
(M,
ω
)
на
ро
-
торе
(
якоре
)
двигателя
.
Дифференциальные
и
алгебраические
уравнения
двигателя
постоянного
тока
независимого
возбуждения
учитывают
электромагнитную
инерцию
якоря
и
об
-
мотки
возбуждения
и
падение
напряжения
на
сопротивлениях
машины
:
dt
dI
L
r
I
E
U
яц
яц
⋅
+
⋅
+
=
;
dt
d
Ф
w
r
i
u
в
в
в
в
⋅
+
⋅
=
;
;
k
Ф
E
ω
⋅
=
(17.8)
;
I
k
Ф
M
⋅
=
;
0
ω
k
Ф
U
⋅
=
).
i
(
f
Ф
в
=
50
В
приведенных
уравнениях
не
учитывается
реакция
якоря
(
двигатель
ком
-
пенсирован
),
момент
холостого
хода
М
х
отнесён
к
статическому
моменту
Мс
,
число
витков
обмотки
возбуждения
вп
п
в
w
p
2
w
⋅
⋅
=
σ
определяют
по
числу
витков
на
полюс
W
вп
,
числу
полюсов
2
рп
и
учитывают
ко
-
эффициент
рассеивания
σ
= 1.2.
Принимая
в
качестве
базовых
величин
номинальные
данные
двигателя
(
см
.
п
.17),
получим
уравнения
цепей
в
относительных
единицах
I
)
ω
ω
(
k
Ф
dt
I
d
r
L
0
яц
яц
яц
−
−
⋅
=
⋅
;
;
I
Ф
M
⋅
=
(17.9)
в
в
вн
в
н
в
i
u
dt
Ф
d
i
r
Ф
w
−
=
⋅
⋅
⋅
.
Коэффициенты
при
производных
представляют
собой
электромагнитные
по
-
стоянные
времени
:
–
якорной
цепи
;
яц
яц
э
r
/
L
T
=
(17.10)
–
цепи
возбуждения
.
i
r
Ф
w
T
вн
в
н
в
в
⋅
⋅
=
(17.11)
Коэффициент
I
I
I
R
U
k
н
кз
н
яц
н
яц
=
⋅
=
(17.12)
–
кратность
тока
короткого
замыкания
.
Структурная
схема
электромеханического
преобразования
энергии
в
двигателе
независимого
возбуждения
представлена
на
рис
. 17.2.
Как
видно
из
структурной
схемы
,
изменение
потока
вносит
существенную
нелинейность
в
виде
блоков
произведения
в
математическое
описание
процессов
в
цепи
якоря
,
так
как
;
I
Ф
M
⋅
=
.
ω
Ф
E
⋅
=
В
то
же
время
процессы
в
цепи
возбуждения
протекают
независимо
от
про
-
цессов
в
якорной
цепи
.
Однако
наличие
кривой
намагничивания
двигателя
в
цепи
обратной
связи
по
потоку
изменяет
коэффициент
усиления
контура
возбуждения
.
Ф
/
I
K
я
в
∆
∆
=
В
целом
цепь
возбуждения
представляет
собой
апериодическое
звено
с
постоян
-
ной
времени
Т
в
/
К
в
,
зависящий
от
величины
тока
возбуждения
.
При
постоянном
потоке
Ф
=
Ф
н
структурная
схема
упрощается
I
M
;
ω
E
;
ω
U
0
=
=
=
,
и
цепь
якоря
представляет
собой
апериодическое
звено
с
электромагнитной
по
-
стоянной
времени
Т
я
(
см
.
рис
. 17.2,
в
).