Статья: Переходные процессы в электроприводах
Состав электрического привода
Электрический привод – это электромеханическая система, которая состоит из преобразовательного, управляющего и электродвигательного устройств, и предназначена для приведения в движение органов рабочей машины и управления данным движением.
Для выполнения своих функция электрический привод вырабатывает механическую энергию за счет электрической, которую он получает от источника. Вырабатываемая механическая энергия передается исполнительным органам рабочей машины, и в случае необходимости регулируется в соответствии с технологическими требованиями. Благодаря полученной энергии исполнительным органом совершается необходимое механическое движение, которое обеспечивает выполнение производственных и технологических операций. Пример функциональной схемы электрического двигателя представлен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Функциональная схема электрического двигателя.
Здесь: ИИЭ - источник электроэнергии; СУ - система управления; ЭП - электрический преобразователь; ЭМП - электромеханический преобразователь; УУ - управляющее устройство; МП - механический преобразователь; РД - ротор двигателя; РМ - рабочая машина; ЭД - электродвигатель; МЧ - механическая часть.
У электрического привода имеются два канала:
- Силовой канал. По данному каналу осуществляется транспортировка преобразуемой энергии (толстые линии на представленном выше рисунке).
- Информационный канал. По данному каналу осуществляется управление потоками энергии (тонкие сплошные линии на представленном выше рисунке) и сбор и обработка данных о состоянии и функционировании системы, а также диагностика неисправностей (тонкие штрихпунктирные линии на рисунке).
Электрические приводы могут классифицироваться по характеру движения, степени управляемости, наличию механического преобразователя, виду силового электрического преобразователя, роду электрического тока, способу передачи механической энергии исполнительному органу, а также уровню автоматизации.
Переходные процессы в электроприводах
Переходный процесс в электрическом приводе – это процесс, который возникает при переходе из одного установившегося состояния в другое, когда изменяются электрический ток, скорость, температура и момент двигателя.
Во время переходного процесса величины, которые характеризуют работу привода, меняются непрерывно. Переходные процессы могут возникать в любой системе электрического привода в случае его пуска, торможения, реверсирования и регулирования скорости, изменения нагрузки рабочего органа, колебаний напряжения или частоты сети питания, то есть из-за воздействия внешнего возмущающего фактора. Реакция электрического привода на такое воздействие составляет сущность переходных процессов.
Не учет переходных процессов отрицательно отражается на правильности выбора мощности электродвигателя, производительности и надежности рабочего механизма, а также соблюдении требований к технологическому режиму. Причиной возникновения переходных процессов в электрических приводах может быть механическая, электромагнитная и тепловая инерционность. В движущихся частях накапливается кинетическая энергия, в упругих элементах — потенциальная, в индуктивностях — электромагнитная, в массе двигателя — тепловая. В зависимости от вида энергии, которая обуславливает переходные процессы, различают:
- Электромагнитные процессы.
- Тепловые процессы.
- Механические процессы.
На практике, в электроприводе одновременно существуют три вида переходных процессов, но длительность и влияние каждого из них на работу электропривода различны.
Механическими переходными процессами являются те процессы, которые связаны с изменением кинетической энергии. Электромагнитные переходные процессы возникают в случае изменения электромагнитной энергии в обмотках электрической машины. Когда продолжительность механических и электромагнитных переходных процессов соизмерима, то они оказывают воздействие друг на друга и появляется необходимость рассматривать их одновременно. В данном случае возникает электромеханический переходный процесс.
Тепловыми переходными процессами являются те, которые обусловлены изменением тепловой энергии в электрической машине. Так как длительность тепловых переходных процессов более чем на три порядка превосходит длительность механических и электромагнитных процессов, то при рассмотрении последних влияние на них тепловых, как правило, не учитывают.
Для изучения переходных процессов в электроприводе необходимо составить дифференциальное уравнение, решение которого описывает поведение системы и в переходном, и в установившемся режимах работы при заданных начальных условиях.