Энергетика электропривода. Потери в переходных режимах: основные зависимости, Jмах, Тдоп
Как было показано ранее (п.5.2), переходные процессы при быстрых изменениях воздействующего фактора могут сопровождаться большими бросками момента и тока, т.е. значительными потерями энергии. Поставим задачу оценить величину потерь энергии в переходных процессах и найти связи между потерями и параметрами электропривода. Будем учитывать только потери в активных сопротивлениях силовых цепей двигателя, так как именно эта составляющая общих потерь заметно возрастает в переходных процессах.
Анализ проведем лишь для переходных процессов, отнесенных ранее к первым двум группам (п.п. 5.2 и 5.3) и начнем с важного частного случая, когда фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется мгновенно, а процесс протекает в соответствии со статическими характеристиками (п. 5.2).
Потери энергии в цепи ротора или якоря за время переходного процесса tпп определяются с учетом (6.9) как
(6.10)
Для переходного процесса вхолостую (Мс = 0) будем иметь:
(6.11)
Подставив (6.11) в (6.10) и сменив пределы интегрирования, получим:
После интегрирования получим окончательно
(6.12)
Этот результат универсален, очень прост и очень важен: потери энергии в якорной или роторной цепи за переходный процесс вхолостую (Мс = 0) при «мгновенном» появлении новой характеристики зависят только от запаса кинетической энергии в роторе при w0 и от начального и конечного скольжений. При пуске и динамическом торможении они составят 
при торможении противовключением 
, при реверсе 
Ни форма механической характеристики, ни время переходного процесса, ни какие-либо параметры двигателя, кроме J и w0, не влияют на потери в роторе.
|
|
|
Если в асинхронном двигателе пренебречь током намагничивания и считать, что 
то 
Тогда 
а общие потери энергии в асинхронном двигателе при этих условиях составят
(6.13)
Переходный процесс – очень напряженный в энергетическом отношении режим: потери энергии в десятки раз выше, чем за то же время в установившемся режиме.
Для того чтобы оценить потери энергии в переходном процессе под нагрузкой Мс ¹ 0 (другие условия сохраняются), примем, что Мс = const и М = Мср = const, - этот случай был детально рассмотрен в п. 5.2; для пуска графики w(М) и w(t) показаны на рис. 6.4. Тогда Р1 = Мсрw0, Р2 = Мсрw, D Р = Р1 - Р2 (рис. 6.4), а потери энергии определяется в соответствии с (6.10)
заштрихованным треугольником, т.е.
или с учетом tпп = Jw0/(Мср - Мс)
(6.14)
Рис. 6.4. Механические характеристики и потери энергии при пуске
При торможении нагрузка будет снижать потери:
(6.15)
Из изложенного следуют возможные способы снижения потерь энергии в переходных процессах:
- уменьшение момента инерции за счет выбора соответствующего двигателя и редуктора или за счет замены одного двигателя двумя половинной мощности;
|
|
|
- замены торможения противовключением динамическим торможением или использование механического тормоза;
- переход от скачкообразного изменения w0 к ступенчатому; при удвоении числа ступеней будет вдвое сокращаться площадь треугольников, выражающих потери энергии;
- плавное изменение w0 в переходном процессе.
Рассмотрим подробнее последний способ, реализуемый практически в системах управляемый преобразователь – двигатель.
При плавном изменении w0 в переходном процессе, как это было показано в п. 5.3, должны уменьшаться потери энергии. Это иллюстрируется на рис. 6.5, где сравниваются два случая – прямой пуск вхолостую (а) и частотный пуск вхолостую за время t1 >>Tм, т.е. при ускорении 
(б) – заштрихованные площади.
а) б)
Рис. 6.5. Потери при прямом (а) и плавном (б) пуске
При прямом пуске, как уже отмечалось, потери энергии в якорной или роторной цепи определяется площадью заштрихованного треугольника на рис. 6.5,а и составят
При плавном пуске потери определятся площадью заштрихованной на рис. 6.5,б трапеции:
|
|
|
(6.16)
Отметим, что выражение (6.16), полученное при аппроксимации реальной кривой скорости (см. п. 5.3) прямой линией справедливо лишь при t1 >>Tм; при иных условиях следует использовать более точные модели.
Из изложенного следует, что уменьшая e, т.е. увеличивая время переходного процесса и снижая момент, можно управлять потерями энергии, снижая их до любой требуемой величины.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 947; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!