Динамическая модель одномассовой механической системы в переменных «входы-выходы».

Поставим перед собой задачу представление одномассовой механической системы в виде динамической модели в переменных «входы-выходы», имея в виду, что система имеет следующие математические описание.

, записав в операторной форме.

Рис.13.

 

Электромеханические преобразователи.

Уравнения описывающие электромеханические преобразователи.

Механические характеристики электромеханических преобразователей в различных режимах их работы.

Электромеханические преобразователи как объект управления.

Энергетические соотношения в электромеханических преобразованиях.

Под термином «электромеханический преобразователь» в дальнейшем будем подразумевать ДППсНВ, АД,СД,ДПП последовательного возбуждения..

 

ДПТсНВ. Основные уравнения.

Механические характеристики.

 

К основным уравнениям, описывающих работу ДПТсНВ на основании которых можно получить уравнения механических характеристик в различных режимах относится:

где - вращающий электромагнитный момент двигателя и ток в силовой цепи ЭД (цепь якоря).

- эдс наведенная в якорной цепи

- угловая скорость вращения якоря.

При этом необходимо помнить, что в существующих электрических машинах моментообразующими являются ток в силовой цепи и основной магнитный поток.

(14)

Уравнение (1) подчиняется правилу левой руки.

- конструктивная постоянная ЭД.

- основной магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения.

- ток якоря, который зависит от механической нагрузки навалу двигателя.

Для ДПТ как модуль так и направление векторов является очевидными.

Направление вектора определяется геометрическим расположением щеток, направление вектора геометрически расположенным главных магнитных полюсов машины.

(15)

Уравнение (15) подчиняется правилу правой руки.

 

(16)

- напряжение приложенное к зажимам якорной цепи.

- сопротивление цепи якоря.

- сопротивление обмотки якоря

Рис.14.

 

В этом уравнении:

- перепад скоростей.

где - угловая скорость идеализированного холостого хода

- перепад скоростей

Нетрудно убедиться, что если выразить через , то:

(17)

 

(18)

(17) – уравнение электромеханической или скоростной характеристики.

(18) – уравнение механической характеристики.

 

Электромеханические характеристики ДПТсНВ

В двигательном режиме.

Двигательном режимом называется режим, который с точки зрения изменения угловой скорости характеризуется процессом между пуском и остановкой; с точки зрения соотношения напряжения и якорной цепи характеризуется тем, что направлен противоположно двигателя. С точки зрения энергетических соотношений характеризуется тем, что энергия источника питания направлена к двигателю, а механическая энергия двигателя направлена к механизму.

Естественный характеристикой называется характеристика, построенная в соответствии с уравнениями (4) и (5) при , и

 

 

Рис.15.

Искусственными механическими характеристиками называются семейства механических характеристик при: , , - реостатная.

 

 

Семейства механических характеристик при изменении сопротивления цепи якоря (реостатная)

(а) (б)

Рис.16

 

Все искусственные характеристики располагаются ниже естественной т.к. относительно номинального напряжения можно изменить только в сторону уменьшения т.к. увеличение ограничивается диэлектрической прочностью изоляции.

 

в)

Рис.16.

 

При

Если учесть, что ; ;

Если просуммировать всё семейство механических характеристики, то получим кривую которая функционально описывается гиперболой:

;

Для построения механической характеристики в двигательном режиме используются паспортные данные двигателя при этом существует 2-а способа построения механических характеристик:

1. Построение механических характеристик в именованных единицах. Чаще всего при отсутствии сведений о сопротивлений обмотки якоря приходиться пользоваться предположением, что электрические потери в обмотке якоря составляет 50% от суммы всех потерь.

2. Построение характеристик в относительных единицах. При этом уравнение характеристик имеет вид:

При этом естественные характеристики описываются следующим образом . Для построения такой характеристики достаточно знать номинальное кпд двигателя.

Механические характеристики ДПТсНВ при пуске. Процесс пуска ДПТ связан с возникновением в момент подключения питающей сети так называемого «броска тока», что связано с тем, что при , ток в цепи якоря: и при , . Если учесть, что сопротивление якорной обмотки по отношению к номинальному сопротивлению двигателя: составляет величину не больше 5-10% превышение тока в момент пуска по отношению к номинальному .

Вторая проблема при пуске двигателя любого типа связанная с тем, что при запуске необходимо создать достаточный пусковой момент для ДПТсНВ не является актуальной, как для АД, что обеспечивается , поэтому начальный у ДПТ должен обеспечивать соотношение , для этого существует 2-а способа:

 

1. Введение в цепь ротора добавочных

При этом

Подбором можно обеспечить требуемое значение .