чем определяется статическая устойчивость электропривода
Статическая устойчивость электропривода
Под устойчивостью электропривода понимают его способность возвращаться в состояние устойчивого равновесия после выведения его из этого состояния каким либо возмущающим воздействием.
Влияние величины напряжения сети на устойчивость электропривода. Опрокидывание электродвигателя
Динамическая устойчивость электропривода
На cтатическую устойчивость
Влияние эксплуатационных характеристик электродвигателя
ПЛАН ЛЕКЦИИ
Устойчивость работы электропривода
1. Устойчивое, неустойчивое и безразличное состояния электродвигателей
2. Статическая устойчивость электроприводаСовмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов
Всякое нарушение равновесия моментов, действующих в системе, вызовет прекращение установившегося равновесия электропривода. Причем в разных условиях привод будет по – разному реагировать на возмущающее воздействие, которое вывело его из состояния установившегося равновесия.
Cостояния равновесия подразделяются на:
Рассмотрим состояния равновесия на примере шара (рис. 12.1)
Рис.12.1 Пример устойчивого(а), не устойчивого(б), и безразличного(в) состояния равновесия
В положениях шар находится в установившемся равновесии. Но возмущающее равновесие выведет шар из установившегося равновесия.
В случае а) появляются силы, которые будут стремиться вернуть шар в установившееся состояние. Такое положение шара является устойчивым. По аналогии с шаром, если система электропривода устойчива, после прекращения возмущающего воздействия электропривод возвратится в установившийся режим работы с прежней скоростью.
В случае б) после выведения шара из установившегося равновесного состояния появятся силы, которые будут стремится сместить шар еще дальше от положения установившегося равновесия. В неустойчивой системе электропривода, после возмущающего воздействия, скорость привода будет безгранично увеличиваться или уменьшатся вплоть до полной остановки электродвигателя.
В системе электропривода безразличное состояние соответствует совпадениюмеханической характеристики двигателя с характеристикой статического момента исполнительного механизма. При этом возможен режим работы в любой точке участка совпадения механических характеристик двигателя и исполнительного механизма.
Электропривод может быть использован, только если работает устойчиво во всех требуемых режимах.
Устойчивая работа электромеханической системы обеспечивается подбором соответствующих параметров и характеристик электродвигателя, исполнительного механизма и системы управления.
Различают два вида устойчивости:
2) динамическая устойчивость.
Статической устойчивостью называют способность электропривода (самостоятельно) автоматически восстанавливать устойчивое равновесие при незначительных и плавных нарушениях режима работы.
Причем нарушения режима настолько малы, что можно пренебречь влиянием механической и электромагнитной инерции. Статическая устойчивость обеспечивается за счет способности электродвигателя к саморегулированию.Вставка M 255Электропривод представляет собой электромеханическую систему, которая должна работать устойчиво.
Электропривод работает устойчиво с постоянной скоростью в установившемся режиме.
Напомним, что установившимся режимом электропривода называется режим, при котором скорость привода не изменяется, потому что вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма:
Поясним это на примере (рис. 12.2 а).
Рис. 12.2 Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3
На рис. 12.2а изображены механические характеристики: электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3.
Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма соответствует установившемуся режиму работы привода, потому что именно в этой точке угловая скорость электродвигателя равна угловой скорости механизма, и, аналогично, вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма.
Тогда двигатель будет работать устойчиво либо со скоростью ω(кран), либо со скоростью ω(насос).
Для проверки устойчивости систему надо перевести из статического режима работы в динамический, создав внешнее возмущающее воздействие.
Таким воздействием может служить: для лебедки скачкообразное увеличение веса груза, для насоса – скачкообразное изменение степени открытия клапана.
Напомним, что систему называют устойчивой, если она, будучи выведена из состояния равновесия и предоставлена самой себе, с течением времени вернется к первоначальному установившемуся состоянию или перейдет в новое установившееся состояние.
На устойчивость электроприводов влияет множество факторов, к основным из которых относятся:
1. эксплуатационные характеристики электродвигателей;
2. изменение параметров питающей сети и самого двигателя.
Рассмотрим поочередно действие каждого из перечисленных факторов на устойчивость работы электропривода
Электропривод представляет собой электромеханическую систему, которая должна работать устойчиво.
Устойчивая работа электропривода определяется точкой пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма.
Электропривод работает устойчиво в установившемся режиме.
Напомним, что установившимся режимом электропривода называется такой, при котором скорость привода не изменяется, потому что вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма:
М = М 
.
Поясним это на примере ( рис., а ). 
Рис. Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов
На рис. а) изображены механические характеристики: электродвигателя 1; лебедки ( крана ) 2; центробежного насоса 3.
Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма как раз и соответствует установившемуся режиму работы привода, потому что именно в этой точке угловая скорость электродвигателя равна угловой скорости механизма, и, Аналогично вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма.
Для проверки устойчивости систему надо перевести из статического режима работы в динамический, создав внешнее возмущающее воздействие.
Напомним, что систему называют устойчивой, если она, будучи выведена из состо-
яния равновесия и предоставлена самой себе, с течением времени вернется к старому уста
новившемуся состоянию или перейдет в новое такое состояние.
В качестве примера рассмотрим основную эксплуатационную характеристику асинхронного электродвигателя – механическую ω ( М ), т.е. зависимость угловой скорости двигателя от его электромагнитного момента ( рис., б )..
На этой характеристике выделим два участка – рабочий 9-3 и нерабочий 3-6.
На участке 9-3 двигатель работает устойчиво, на участке 3-6 – неустойчиво.
Объяснить сказанное более подробно.
Контрольные вопросы для самопроверки :
1. Что наз. механической характеристикой ЭД и их виды для
2. Что такое естественная и что такое искусственная характеристика ЭД
3. Назовите правила построения механических характеристик по квадрантам.
Лекция № 4
Тема : «Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Основные соотношения».
План лекции : 1. Схема электродвигателя и вывод формулы.
2. Построение механической характеристики.
Дата добавления: 2017-03-29 ; просмотров: 2378 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Чем определяется статическая устойчивость электропривода
Название работы: Устойчивость работы электропривода
Предметная область: Физика
Описание: Устойчивое, неустойчивое и безразличное состояния электродвигателей. Статическая устойчивость электропривода Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов. Влияние эксплуатационных характеристик электродвигателяышечные клетки. Клетки узла проводящей системы. Формирование импульса происходит в синусном узле центральную часть которого занимают клетки первого типа водители ритма или пейсмекерные клетки Рклетки способные к самопроизвольным сокращениям.
Дата добавления: 2014-03-28
Размер файла: 281 KB
Работу скачали: 88 чел.
Устойчивость работы электропривода
на cтатическую устойчивость
Всякое нарушение равновесия моментов, действующих в системе, вызовет прекращение установившегося равновесия электропривода. Причем в разных условиях привод будет по разному реагировать на возмущающее воздействие, которое вывело его из состояния установившегося равновесия.
C остояния равновесия подразделяются на:
Рассмотрим состояния равновесия на примере шара (рис. 12.1)
Рис.12.1 Пример устойчивого(а), не устойчивого(б), и безразличного(в) состояния равновесия
В положениях шар находится в установившемся равновесии. Но возмущающее равновесие выведет шар из установившегося равновесия.
В случае а) появляются силы, которые будут стремиться вернуть шар в установившееся состояние. Такое положение шара является устойчивым. По аналогии с шаром, если система электропривода устойчива, после прекращения возмущающего воздействия электропривод возвратится в установившийся режим работы с прежней скоростью.
В случае б) после выведения шара из установившегося равновесного состояния появятся силы, которые будут стремится сместить шар еще дальше от положения установившегося равновесия. В неустойчивой системе электропривода, после возмущающего воздействия, скорость привода будет безгранично увеличиваться или уменьшатся вплоть до полной остановки электродвигателя.
Электропривод может быть использован, только если работает устойчиво во всех требуемых режимах.
Под устойчивостью электропривода понимают его способность возвращаться в состояние устойчивого равновесия после выведения его из этого состояния каким либо возмущающим воздействием.
Устойчивая работа электромеханической системы обеспечивается подбором соответствующих параметров и характеристик электродвигателя, исполнительного механизма и системы управления.
Различают два вида устойчивости:
2) динамическая устойчивость.
Статическая устойчивость электропривода
Причем нарушения режима настолько малы, что можно пренебречь влиянием механической и электромагнитной инерции. Статическая устойчивость обеспечивается за счет способности электродвигателя к саморегулированию.Вставка M 255 Электропривод представляет собой электромеханическую систему, которая должна работать устойчиво.
Напомним, что установившимся режимом электропривода называется режим, при котором скорость привода не изменяется, потому что вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма:
Поясним это на примере (рис. 12.2 а). 
Рис. 12.2 Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3
На рис. 12.2а изображены механические характеристики: электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3.
Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма соответствует установившемуся режиму работы привода, потому что именно в этой точке угловая скорость электродвигателя равна угловой скорости механизма, и, аналогично, вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма.
Тогда двигатель будет работать устойчиво либо со скоростью ω (кран), либо со скоростью ω (насос).
Таким воздействием может служить: для лебедки скачкообразное увеличение веса груза, для насоса скачкообразное изменение степени открытия клапана.
На устойчивость электроприводов влияет множество факторов, к основным из которых относятся:
Рассмотрим поочередно действие каждого из перечисленных факторов на устойчивость работы электропривода
Влияние эксплуатационных характеристик электродвигателя
на c татическую устойчивость
В качестве примера рассмотрим основную эксплуатационную характеристику асинхронного электродвигателя механическую ω ( М ), т.е. зависимость угловой скорости двигателя от его электромагнитного момента ( рис. 12.2б).
Как после этого поведет себя двигатель?
Таким образом, в результате действия внешнего возмущения двигатель не вернулся в исходное состояние ( точка 1 ), а перешел в новое установившееся состояние (точка 4).
Рассуждая аналогично, можно показать, что так же не устойчиво двигатель работает на участке 1-6.
Таким образом, в результате действия внешнего возмущения двигатель не вернулся в старое, исходное состояние (точка 1), а перешел в новое установившееся (точка 6).
Получим условие устойчивой и неустойчивой работы асинхронного двигателя.
На участке 9-3 (устойчивая работа) жесткость механической характеристики
β = 0), например, при переходе из точки 7 в точку 4, скорость падает (Δω β = > 0, (12-2)
т.е. при увеличении момента М (ΔМ > 0), например, при переходе из точки 1 в точку 2 скорость также увеличивается, (Δω > 0), и наоборот.
Динамическая устойчивость электропривода
Динамическая устойчивость электропривода это способность системы электропривода восстанавливать равновесие при резком изменении режима ее работы.
Асинхронный двигатель при медленно изменяющемся возмущении можно постепенно нагружать до значения опрокидывающего момента.
За счет алгебраического сложения динамического момента с электромагнитным моментом система привода развивает момент сверх критического (максимального) момента двигателя при уменьшении скорости и уменьшает развиваемый приводом момент, до значения меньше критического, при возрастании скорости системы электропривода.
Таким образом, соотношение перестает быть критерием устойчивой работы электропривода. Инерция и запасенная системой энергия имеет большее влияние на работу привода.
Падение напряжения сети
Падение напряжения сети является наиболее характерным резким изменением режима работы электропривода. Падение напряжения в судовой сети может возникнуть: при пуске мощных двигателей или отключении одного из параллельно работающих генераторов.
Двигатель, работающий при статическом моменте на естественной механической характеристике в точке «А» (рис 12-3а.), при снижении напряжения с той же скоростью перейдет в точку «В» на искусственной характеристике.
Под действием возникшего динамического момента, величина которого определяется длиной отрезка «А В», двигатель будет затормаживаться в соответствии с уравнением движения до полной остановки, точка « D » на искуственной характеристке (ИМХ):
Воспользовавшись соотношенияими: и получим:
Влияние величины напряжения сети на устойчивость электропривода. Опрокидывание электродвигателя
Рассмотрим влияние напряжения сети на устойчивость электропривода переменного тока.
При глубоких провалах напряжения сети работа асинхронного двигателя становится неустойчивой двигатель может опрокинуться.
Напомним, что критический момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения:
Отсюда следует, что при допускаемом Правилами Регистра провале напряжения
Последствия опрокидывания зависят от характера статического момента механизма, а именно:
1. при реактивном статическом моменте двигатель останавливается и переходит в режим стоянки под током (насосы, вентиляторы Рис.12.3а);
2. при активном статическом моменте двигатель вначале останавливается, затем реверсирует и под действием веса груза начинает разгоняться с возрастающей скоростью в направлении на спуск (грузоподъемные механизмы и якорно-швартовные устройства Рис.12.3б).
Рис. 12.3. Переходные процессы при опрокидывании двигателя: а при реактивном статическом моменте (насос, вентилятор); б при активном статическом моменте (лебедка, брашпиль).
Рассмотрим процесс опрокидывания двигателя при реактивном статическом моменте исполнительного механизма (Рис.12.3а). До провала напряжения двигатель работает на естественной механической характеристике (ЕМХ), в точке «А» с постоянной скоростью ω.
При провале напряжения двигатель переходит из точки «А» на естественной механической характеристике (ЕМХ) в точку «В» на искусственной механической характеристике (ИМХ) с той же скоростью ω. Скорость электродвигателя не успевает измениться вследствие инерции движущихся частей электропривода, поэтому в точке «В» скорость такая же, как и в точке «А».
В точке Д двигатель остановится и будет стоять под током с моментом короткого замыкания М до тех. пор, пока не сработает тепловая защита.
Если электродвигатель своевременно не отключить от сети и не затормозить механическим тормозом, такой режим приведёт к аварии.
Способы повышения динамической устойчивости САЭП
Для повышения динамической устойчивости САЭП применяют такие способы:
1. Разясните определение «электрический привод», виды«судового электропривода»?
2. Каково назначение преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств электропривода? Приведите примеры этих устройств.
3. По каким признакам и как именно классифицируются электроприводы?
4. Назовите основные события и их даты, связанные с историей развития электроприводов.
5. Перечислите основные (базовые) параметры электропривода и объясните их суть.
6. Назовите единицы измерения скорости при поступательном и вращательном движении частей электропривода, системные и внесистемные
7. Выведите формулу полезного момента электродвигателя по его паспортным данным.
8. Что такое диапазон регулирования скорости? В каких единицах он измеряется?
9. Что такое механическая характеристика электродвигателя? Механическая характеристика механизма? В каких системах координат строятся графики этих характеристик?
10. Приведите понятие «статический момент». Какие виды статических моментов существуют в электроприводе лебедки при подъеме холостого гака? Номинального груза?
11. Напишите уравнения моментов электропривода лебедки для трех режимов: подъем груза; силовой спуск; тормозной спуск груза. Объясните роль каждого момента, входящего в уравнения.
12. Для чего выполняется приведение статических моментов к валу электродвигателя?
13. Что такое «момент инерции» движущегося тела? Как именно влияет этот момент на работу электропривода?
14. Что такое «приведение моментов инерции к валу электродвигателя»? С какой целью оно выполняется?
15. В чем состоит отличие приведения статических моментов к валу электродвигателя от приведения моментов инерции к валу электродвигателя?
16. Изобразите механические характеристики 6 типов электродвигателей переменного и постоянного тока и сравните их по степени жесткости
17. Какова область применения синхронных и асинхронных двигателей, а также двигателей постоянного тока с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением?
18. Изобразите графики крановой и вентиляторной характеристик и объясните особенности каждой.
19. Объясните особенности режимов работы электродвигателя в каждом из 4-х квадрантов системы координат ω ( М )
20. Каковы особенности таких режимов работы электропривода: торможение при подъеме; силовой спуск; тормозной спуск?
21. Чем отличается электромеханическая характеристика электродвигателя от механической?
22. Объясните физический смысл уравнения механической характеристики электродвигателя постоянного тока
23. Объясните, как влияют на режим работы электропривода изменение напряжения питающей сети, изменение параметров самого двигателя, изменение параметров механизма
24. Что такое «саморегулирование» двигателя постоянного тока? Приведите логическую цепочку, поясняющую это физическое явление.
25. Что такое «саморегулирование» двигателя переменного тока? Приведите логическую цепочку, поясняющую это физическое явление.
Статическая устойчивость электропривода
Статической устойчивостью называют способность электропривода (самостоятельно) автоматически восстанавливать устойчивое равновесие при незначительных и плавных нарушениях режима.
Причем нарушения режима настолько малы, что можно пренебречь влиянием механической и электромагнитной инерции.
Статическая устойчивость обеспечивается за счет способности электродвигателя к саморегулированию.
Электропривод представляет собой электромеханическую систему, которая должна работать устойчиво.
Электропривод работает устойчиво в установившемся режиме.
Напомним, что установившимся режимом электропривода называется режим, при котором скорость привода не изменяется, потому что вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма:
М = М 
.
Поясним это на примере (рис. 12.2 а). 
Рис. 12.2 Совмещенные механические характеристики электродвигателя и механизмов электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3
На рис. 12.2а изображены механические характеристики: электродвигателя 1; лебедки (крана) 2; центробежного насоса 3.
Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и механизма соответствует установившемуся режиму работы привода, потому что именно в этой точке угловая скорость электродвигателя равна угловой скорости механизма, и, аналогично, вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному моменту механизма.
Тогда двигатель будет работать устойчиво либо со скоростью ω 
(кран), либо со скоростью ω 
(насос).
Для проверки устойчивости систему надо перевести из статического режима работы в динамический, создав внешнее возмущающее воздействие.
Таким воздействием может служить: для лебедки скачкообразное увеличение веса груза, для насоса – скачкообразное изменение степени открытия клапана.
Напомним, что систему называют устойчивой, если она, будучи выведена из состояния равновесия и предоставлена самой себе, с течением времени вернется к старому установившемуся состоянию или перейдет в новое такое состояние.
На устойчивость электроприводов влияет множество факторов, к основным из которых относятся:
1. эксплуатационные характеристики электродвигателей;
2. изменение параметров питающей сети и самого двигателя.
Рассмотрим поочередно действие каждого из перечисленных факторов на устойчивость работы электропривода
1.12. Влияние эксплуатационных характеристик электродвигателя
Статическая устойчивость электропривода
При воздействии на электропривод различных возмущений (изменение статического момента, колебания сетевого напряжения и т.п.) в нем возникают переходные процессы. Уравнение движения электропривода учитывает силы и моменты, действующие в переходных режимах. В установившемся режиме, когда ускорение равно нулю,
(7.1)
т.е. момент двигателя уравновешивается моментом сопротивления производственного механизма. На рис. 1.6 показаны механические характеристики: 1 – двигателя и 2 – производственного механизма. (Фактически момент двигателя и момент Мс имеют противоположные знаки, но для удобства анализа их показывают в одном и том же квадранте). Очевидно, что равенству (7.1) соответствует на рис. 7.1 точка а, в которой характеристики пересекаются. При этом угловая скорость электропривода равна ωд1.
Рис 7.1
.
При этом в соответствии с уравнением (1.6), ускорение станет отрицательным, т.е. привод замедлится, а ωд снизится. Система будет стремиться возвратиться к положению равновесия в точку а, что условно показано на рис. 7.1 стрелками.
.
Выводы, получаемые в результате проведенного анализа, характеризуют так называемую статическую устойчивость электропривода, т.е. способность системы возвращаться к исходному режиму при достаточно «малых» отклонениях от положения равновесия.
Рис.7.2