3.3. Расчёт переходных процессов электроприводов.

Если подходить строго в оценке работы крановых электроприводов, то они всё время работают в переходных режимах работы: пуски, работа с регулированием скоростей, торможения, реверсы. Конвейеры, как правило, работают в режимах более близких к стационарным, хотя и эти механизмы часто работают с переменными нагрузками.

Наибольший интерес в электроприводах крановых механизмов и конвейеров представляют переходные процессы при их пусках. Для снижения механических и токовых нагрузок на эти механизмы пуск обычно осуществляется в несколько ступеней с помощью кулачковых или магнитных контроллеров. Графики изменения тока и скорости при реостатном пуске показаны на рис.3.

Рис.3

В случае линейных механических характеристик (двигатели постоянного тока с независимым возбуждением и с определённым допущением асинхронные двигатели) расчёт переходных процессов можно выполнить аналитически [5], используя для расчёта скоростей, токов, а также моментов на каждом из пусковых ступеней следующие формулы:

для расчёта скоростей

_J=_сJ+(_начJ-_сJ)· , (19)

где _J, _сJ и _начJ – соответственно текущая, установившаяся и начальная скорости на j –ой ступени; значения _сJ и _начJ определяются по пусковой диаграмме (рис.2);

для расчёта токов

i_j=I_C+(I₁-I_C) · , (20)

где I_C – ток статической нагрузки; в расчётах этот ток берётся в пределах I_C=(0.7-0.9)I_Н;

для расчёта моментов

M_J=M_C+(M₁-M_C) · , (21)

где M_C – момент статической нагрузки, значение которого берется в расчётах аналогично I_C, т.е. М_С = (0,7 – 0,9) М_Н.

При этом время спуска на j-ой ступени можно определить по формуле:

, (22)

или , (23)

где – электромеханическая постоянная времени.

Для двигателей постоянного тока электромеханическая постоянная времени на любой из пусковых ступеней может быть определена по формуле:

, (24)

где J_пр – приведенный к валу двигателя момент инерции привода,

,

здесь J, J_дв и J_пер – моменты инерции механизма, двигателя и передаточного устройства;

R_J – сопротивление цепи якоря на j-ой ступени;

С – электромеханическая постоянная двигателя.

Для асинхронных двигателей значение электромеханической постоянной времени можно определить

, (25)

где J_ПР – приведённый к валу двигателя момент инерции привода (см.выше);

₀ – синхронная скорость вращения вала двигателя;

M_Kj – момент короткого замыкания двигателя (условный), значение этого момента на каждой из ступеней можно определить по пусковой диаграмме (рис.2);

Sj_н – номинальное скольжение на j – ой ступени.

, (26)

_Jн – номинальная скорость на j-ой ступени, определяется по пусковой диаграмме при номинальном моменте - М_н.

Расчёт переходных процессов при реостатном пуске ведется последовательно от первой ступени к последней в следующем порядке.

Для каждой из ступеней:

1. Рассчитывается полное сопротивление якорной цепи R_j – для двигателей постоянного тока, или определяется M_kj (или S_jн ) – для асинхронных двигателей;

2. по формуле (24) или (25) определяется электромеханическая постоянная времени ;

3. по формуле (22) или (23) определяется время переходного процесса t_j;

4. используя формулы (19), (20) и (21) и задаваясь значениями времени с определенным шагом ∆t для каждой ступени регулирования, определяют значение скорости ω для тока i (или момента М). Этот расчет удобно представить в виде таблицы:

t	t1=0	t2=t1+∆t	. . . . . . . . . .	tn=tj
ω	ω1=0	ω2=…	. . . . . . . . . .	ωn= ωj
i	i1=I1	i2=…	. . . . . . . . . .	in=I2

При расчетах следует учесть, что конечная скорость предыдущей ступени является начальной скоростью последующей ступени.

Особенностью расчета скорости и тока (момента) последней ступени является то, что время переходного процесса принимается

.

Ввиду того, что расчет переходных процессов – действие громоздкое и трудоемкое, его следует выполнять на ЭВМ. При этом студенты должны самостоятельно составить вычислительную программу в соответствии с предлагаемой блок-схемой алгоритма (Прилож. 1).