5.5. Втрати в перехідних режимах

Перехідні процеси при швидких змінах впливаючого чинника можуть супроводитися великими кидками моменту і струму, тобто значними втратами енергії. Поставимо завдання оцінити величину втрат енергії в перехідних процесах і знайти зв'язки між втратами і параметрами електроприводу. Враховуватимемо тільки втрати в активних опорах силових кіл двигуна, оскільки саме ця складова загальних втрат помітно зростає в перехідних процесах.

Втрати енергії у колі ротора або якоря за час перехідного процесу tnn визначаються з обліком (5.15) як

DW2 = j(Mw0 -Mw)dt = jMw0sdt. (5.16)

0 0

Для перехідного процесу вхолосту (Мс = 0) матимемо:

Tdco    ds        ґг ЛГ1.

M = J — = -Jco0—. (5.17)

dt dt

Підставивши (5.17) в (5.16) і змінивши межі інтеграції, отримаємо:

s s

кон пан

AW20 = j -JcdIsds = Jw,2 j"sds. (5.18)

s s

нан кон

Після інтеграції отримаємо остаточно

DW20 = Jwl (s L - s Кон ). (5.19)

Цей результат універсальний, дуже простий і дуже важливий: втрати енергії в якірному або роторному ланцюзі за перехідний процес вхолосту (Мс=0) при «миттєвій» появі нової характеристики залежать тільки від запасу кінетичної енергії в роторі при c0 і від початкового і кінцевого ковзань. При

пуску і динамічному гальмуванні вони складуть J со2 / 2, при гальмуванні

2          2 2

противовключением 3 Jw0 / 2, при реверсі 4 Jw0 / 2 = 2 Jw0 . Ні форма механічної характеристики, ні час перехідного процесу, ні які-небудь параметри двигуна, окрім J і ю0, не впливають на втрати в роторі.

Якщо в асинхронному двигуні нехтувати струмом намагнічення і вважати,

що 11 = І2, то

DP1 = 12 R1 =AP2-^. (5.20) R2

Тоді

AW10 =AW20 ^, (5.21) R2

а загальні втрати енергії в асинхронному двигуні за цих умов складуть

2

AWo = ^(1 + L -sIn ). (5.22) 2 R2

Перехідний процес - дуже напружений в енергетичному відношенні режим: втрати енергії в десятки разів вищі, ніж за той же час в сталому режимі.

Для того, щоб оцінити втрати енергії в перехідному процесі під навантаженням Мс Ф 0 (інші умови зберігаються), приймемо, що Мс = const і М = Мср = const, для пуску графіки со(М) и co(t) показані на рис. 5.4. Тоді Р1 = Мсрю0, Р2 = Мсрсо, A Р = Р1 - Р2 (рис. 5.4), а втрати енергії визначається відповідно до (5.16) заштрихованим трикутником, тобто

AWn = ср20 пп , (5.23)

або з урахуванням = Ію0/(Мср - Мс)

M

AWn =AW. \г . (5.24)

Мср - Мс

Подпись:

При гальмуванні навантаження почне знижувати втрати:

AWm =AW0 M+p . (5.25)

З викладеного виходять можливі способи зниження втрат енергії в перехідних процесах:

зменшення моменту інерції за рахунок вибору відповідного двигуна і редуктора або за рахунок заміни одного двигуна двома половинній потужності;

заміни гальмування противовключення динамічним гальмуванням або використання механічного гальма;

перехід від стрибкоподібної зміни coo до ступінчастого; при подвоєнні числа ступенів удвічі скорочуватиметься площа трикутників, що виражають втрати енергії;

плавна зміна c o в перехідному процесі.

Практично цей спосіб реалізовується в системах «керований перетворювач - двигун».

При плавній зміні c o в перехідному процесі, повинні зменшуватися втрати енергії. Це ілюструється на рис. 5.5, де порівнюються два випадки - прямий пуск вхолосту (а) і частотний пуск вхолосту за час ti >>Тм, тобто при

прискоренні e =         (б) - заштриховані площі.

ti

При прямому пуску, як вже наголошувалося, втрати енергії в якірному або роторному колі визначається площею заштрихованого трикутника на рис. 5.5, а і складуть

AW2„p = JJ^. (5.26)

При плавному пуску втрати визначаться площею заштрихованою на рис. 5.5, б трапеції:

AW2m = МіО>01Тм = Jeco0lTM = ^- 2^ = АЖ2Пр - 2 Т-м. (5.27)

2          І -у      І -у

Відзначимо, що вираз (5.27), отриманий при апроксимації реальної кривої швидкості прямою лінією справедливо лише при ti >>Тм; за інших умов слід використовувати точніші моделі.

З викладеного виходить, що зменшуючи є, тобто збільшуючи час перехідного процесу і знижуючи момент, можна управляти втратами енергії, знижуючи їх до будь-якої необхідної величини.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я