Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при реверсе и w0=f(t)
При активном Мс переходный процесс в случае плавного изменения управляющего воздействия (U1 или f1) при котором w0 изменяется по закону
Исходными уравнениями для анализа переходного процесса являются те же, что и при реактивном Мс. Считаем, что w0 изменяется от w0 ном до - w0 ном. Реверс разбивается на два этапа. Первый этап заканчивается когда w0 станет равной - w0 ном и двигатель выходит на характеристику, соответствующую этой скорости.
Подставляя в исходные уравнения значения w0 нач =w0 ном, wнач =wс, Мнач =Мс и учитывая, что ускорение e0 при снижении скорости отрицательно, получим для первого этапа реверса законы изменения w и М
В зависимости от соотношения Мс, e0 и Тм суммарный перепад скорости
может быть больше, равен или меньше 0. Если , двигатель в процессе снижения скорости продолжает работать в двигательном режиме, Dwс>0, а при изменении знака w, т. е. изменении направления вращения, переходит в тормозной режим с w>w0.
При двигатель при снижении скорости работает в тормозном режиме с w>w0 , а при разгоне в противоположном направлении переходит в двигательный режим (пунктирная кривая на графике ).
На втором (II) этапе процесс протекает при w0 =-w0 ном=const и описывается уравнениями как при питании от сети с неизменным напряжением (частотой) . Длительность этого этапа
~ 3ТМ. Происходит дотягивание до скорости -wс.
Процесс реверса при реактивном Мс рассмотрим на примере электропривода с ДНВ при линейном изменении напряжения на якоре двигателя
В процессе торможения закон движения электропривода тот же, что и при активном Мс. Начальная разность между напряжением Uя=Uн на якоре и ЭДС двигателя Е=КФwс, равная падению напряжения на сопротивлении якорной цепи от тока статической нагрузки JcRяS, уменьшается до значения, равного падению напряжения от установившегося тока при реверсе
. Ток якоря при этом уменьшается от значения Ic до Iр. уст и затем остается неизменным до w=0. В момент перехода w через 0 Мс изменяет свой знак.
Для того, чтобы начался разгон в противоположную сторону, необходимо, чтобы ток тоже изменил направление на противоположное и увеличился после этого до значения, превышающего .Поэтому возникает пауза в движении, аналогичная времени запаздывания пр пуске в ход.
Во время этой паузы ток нарастает (см. график) по закону
; а w=0
Пауза заканчивается, когда ток станет равным –Ic и двигатель начинает вращаться в противоположном направлении. Далее процесс будет протекать аналогично случаю пуска. Время паузы
Если увеличивать темп изменения Uя, т. е. величину , то вследствие роста динамического тока Iдин=Iс-Iр. уст при торможении ток Iр. уст=Iс-Iдин вначале будет уменьшаться
До 0 , а затем изменит свой знак. При этом tп уменьшается и при Iр. уст=Iс становится равным 0. Из уравнения движения для этого случая –М-Мс=ISe0 можно определить ускорение e0` соответствующее этому условию
Если , то процесс изменения w при реверсе является непрерывным, лишь при переходе w через 0 скачком изменяется ускорение. Для рассмотренного случая на левом графике изображена и динамическая характеристика.
Рассмотренные переходные процессы позволяют сделать выводы : 1) Задаваемый на входе системы закон изменения скорости w воспроизводится с ошибкой, которая в установившемся переходном процессе складывается из ошибки, равной статическому перепаду скорости Dwс и ошибки, равной динамическому падению
;
Увеличение b статической механической характеристики влечет за собой соответствующее уменьшение отклонения кривой w=f(t) от кривой w0=f(t) .
2). Закон изменения UЯ для двигателей постоянного тока или частоты f1 для двигателей переменного тока определяет характер изменения w в переходном режиме с тем большей точностью, чем меньше Тм. Этот вывод справедлив не только для случая линейного закона изменения управляющего воздействия, но и, например, для экспоненциального закона. В качестве примера оценим характер изменения ЭДС двигателя, пропорциональной скорости w в переходном процессе пуска двигателя постоянного тока при Мс=0, когда Uя измениться по закону , где Тип – электромагнитная постоянная времени источника питания. Пусть Тип>>Тм . Начальная часть кривой UЯ близка прямой 1, соответствующей неизменному значению . Если бы UЯ нарастало по линейному закону, ток изменялся бы по закону экспоненты (кривая 2) с постоянной Тм, стремясь к значению Iмакс. Но поскольку темп нарастания UЯ в действительности уменьшается, ток, достигнув значения I``макс при t=tмакс, начнет уменьшаться по закону близкому к закону, определяющему темп изменения напряжения . ЭДС двигателя изменяется по кривой 3 , отличаясь от UЯ в каждый момент времени на величину падения напряжения в цепи якоря при данном токе. Чем меньше ТМ, тем меньше падение напряжения, тем ближе кривая 3 к кривой UЯ.