Файл: Lektsii_El_privod.pdf

ляет кинетическую энергию, которая затрачивается на изменение частоты вращения [4,7].

Приведение моментов инерции к одной частоте вращения осуществляется на основании равенства запасов кинетической энергии реальной и условной (приведенной) систем. Запас кинетической энергии реальной системы с редуктором, имеющим n ступеней (рис.1.1):

В соответствии с условием приведения левые части выражений (1.24) и (1.25)

равны, следовательно, равны и правые:

Разделим левую и правую части на ДВ2

2

который рекомендуется принимать равным 0,1...0,3 от момента инерции двигателя. Таким образом, окончательно:

При поступательном движении (ленточных конвейеров, бункерных

кормораздатчиков, кресла оператора доильной установки )

Ä

где m - масса поступательно движущихся частей рабочей машины и транспортируемого объекта (зерна, сена, навоза). Из выражений (1.27) и (1.28) видим, что значение приведенного момента инерции определяется передаточным отношением редуктора. В большинстве рабочих машин сельскохозяйственного производства редукторы понижающие и i >1,

следовательно, приведенный суммарный момент будет одного порядка с моментом инерции двигателя. Для молочных сепараторов i < 1, поэтому суммарный приведенный момент инерции оказывается значительно больше момента инерции двигателя.

1.6. Механические характеристики производственных

механизмов

Одним из основных вопросов, решаемых конструктором при проектировании электропривода, является расчет и выбор мощности электродвигателя. Полную картину о рабочей машине дают приводные характеристики, в том числе и механическая [16].

Механическая характеристика производственного механизма представляет собой зависимость частоты вращения или поступательной скорости VМ от момента сопротивления на валу МС

Механические характеристики используются при анализе переходных процессов, качества регулирования частоты вращения, определении возможности пуска и устойчивой работы двигателя, для построения нагрузочных диаграмм.

Характер изменения момента сопротивления от частоты вращения зависит от вида производственного механизма:

где МС - момент сопротивления рабочей машины, соответствующий угловой скорости ; МО - момент, не зависящий от частоты вращения; МСН

- момент, соответствующий номинальной частоте вращения Н ; х - показа-

тель степени, характеризующий изменение момента в зависимости от частоты вращения.

Значения моментов МО, М СН в уравнении механической харак-

Рис.1.2. Механические характеристики рабочих машин:

1- конвейера; 2 -зерновой нории; 3 – генератора постоянного

2- тока; 4 – центробежного вентилятора.

теристики для каждой рабочей машины имеют свои значения. Показатель степени х теоретически может изменяться от минус бесконечности до плюс бесконечности. Для реальных механизмов производства значение х имеет вполне определенное значение. Рассмотрим уравнение механических характеристик некоторых машин, применяемых в сельскохозяйственном производстве (рис.1.2):

1) х = 0.

В этой случае

МС = МО + (МСН - МО) / Í 0 = МСН + МО - МО = МСН.

Момент сопротивления рабочей машины не зависит от частоты вращения и остается постоянный. Подобные характеристики имеют подъемно-транспортные механизмы: лебедки, лифты, транспортеры и т.д.

На рис 1.3 приведена механическая характеристика для х = 0

навозоуборочного транспортера.

2) х =1.

В этом случае

МС = МО + (МСН - МО) / Н 1 = МО - К1 ,

где К1 = ( МСН - МО) Н .

Следовательно, момент на валу рабочей машины линейно

меняется от частоты вращения. Подобные характеристики свойственны генератору постоянного тока, работающему на постоянное

сопротивление.

3) х = 3.

Выражение (1.29) перепишем в следующем виде:

МС = МО + К2 2 ,

где К2 = ( МСН - МО) Н .

Такой вид характеристики имеют: центробежные вентилятор и насос,

сепаратор, молотильный барабан и т.д. При х = 2 характеристику называют вентиляторной.

3) х = -1

Выражение механической характеристики

М = МО + К3 / 2 ,

где К3 = ( МСН - МО) Н

Подобные характеристики имеют металлорежущие станки

(токарные, расточные, фрезерные) и зерновые нории под нагрузкой.

1.7. Мощность на валу рабочей машины

В ряде случаев необходимо знать характер изменения не только мо-

мента, но и мощности на валу рабочей машины и электродвигателя.

Рассмотрим те же самые частные случаи (рис.1. 3).

1)х = 0.

Тогда Р = МН Н = а Н .

Значение мощности на валу рабочей машины изменяется

линейно от частоты вращения.

Таким образом, мощность увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения.

3)х = - 1.

Следовательно, с ростом частоты вращения мощность на валу рабочей машины остается постоянной.

3)х = 2. PM M M K 3.

Мощность, потребляемая рабочей машиной, растет пропорционально кубу частоты вращения. Такая зависимость характерна для вентиляторов и центробежных насосов.

Следует отметить, что квадратичная зависимость момента и кубическая зависимость мощности от скорости справедливы при постоянстве КПД вентилятора или насоса. А это наблюдается при небольших изменениях частоты вращения. В случае существенного изменения частоты вращения эта зависимость нарушается и рост мощности, потребляемой рабочей машиной, будет несколько ниже.

У реальных машин зависимость Р = f( ) может иметь разнообразные виды, не поддающиеся аппроксимации. В тех случаях, когда механическая характеристика рабочей машины не подходит к рассмотренным частным случаям, эту характеристику разбивают на несколько отрезков, на которых х будет равен 0; 1; -1; 2. Последовательно меняя х и пределы изменения частоты вращения, можно проводить аналитические исследования энергетики электропривода.

Рис.1.3. Зависимость мощности рабочей машины от угловой скорости:

1 – вентилятора; 2 - зерновой нории ; 3 – конвейера;

4 – генератора постоянного тока.

Глава 2.

Электроприводы с двигателями постоянного тока

независимого и параллельного возбуждения

2.1. Электромеханическая и механическая характеристики

двигателя постоянного тока независимого

(параллельного) возбуждения

Из курса электрических машин известны следующие соотношения между напряжением сети, ЭДС Е, частотой вращения , током I в

установившемся режиме работы электрической машины:

U = E + Ir (2.1); E = cФ (2.2); r = rя + Rдоб (2.3)

где с - постоянный конструктивный коэффициент электрической машины; Ф - магнитный поток машины, Вб; - угловая частота вращения якоря двигателя, с ; я - сопротивление якорной цепи двигателя, Ом; Rдоб

- добавочное сопротивление.

Решив совместно уравнения (2.1...2.3), получим:

Выражение (2.4) называется электромеханической (или скоростной)

характеристикой двигателя.

Если в процессе работы электрической машины значения напряжения,

потока возбуждения и сопротивления остаются неизменными, то