Что такое статическая характеристика двигателя

Что такое статическая характеристика двигателя

Для анализа динамических характеристик машины постоянного тока в системе уравнений, описывающих механические характеристики двигателя, произведем подстановку:

(6.13)

— электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения;

— электромагнитная постоянная времени цепи якоря;

— коэффициент, соответствующий линейной части кривой намагничивания двигателя.

Структурная схема электромеханического преобразования энергии, соответствующая полученной системе уравнений:

Рис. 6.2. Структурная схема электромеханического преобразователя энергии с независимым возбуждением и с двумя каналами управления: полем двигателя и напряжением якоря.

Из схемы видно, что при отсутствии реакции якоря на величину потока возбуждения, процессы в цепи возбуждения происходят независимо от процессов в цепи якоря. В то же время процессы изменения тока якоря и момента машины зависят от изменения магнитного потока.

При отсутствии добавочных резисторов в цепи возбуждения постоянная времени цепи возбуждения лежит в пределах (0,2..5)с, причем с увеличением мощности она возрастает.

Изменение магнитного потока приводит к нелинейности в третьем уравнении системы, описывающей электромеханическое преобразование энергии, даже при ненасыщенной магнитной цепи, поэтому при управлении по цепи возбуждения для анализа динамических свойств электропривода используются ЭВМ.

Рассмотрим случай питания двигателя постоянного тока с независимым возбуждением от источника напряжения. При этом Φ=const и уравнение механической характеристики двигателя можно получить из уравнения:

,

;
;
(6.14)

Следовательно, динамические свойства электромеханического преобразователя с независимым возбуждением описываются структурной схемой:

Рис. 6.3. Структурная схема электромеханического преобразователя энергии с управлением напряжением якоря.

Постоянная якорной цепи двигателя средней и большой мощности лежит в пределах Т_я=(0,02..0,1)с, причем наибольшие значения соответствуют некомпенсированным или тихоходным двигателям большой мощности.

Динамическая характеристика двигателя постоянного тока зависит от характеристики механической части, начальных условий, уровня и характера возмущающих воздействий. Если нагрузка электродвигателя имеет пульсирующий характер:

(6.15)

то закон изменения скорости определим, выполнив преобразования:

.

Из последнего уравнения (6.12) имеем .

Подставив выражение для в уравнение для , получим:

;

(6.16)

По уравнению (6.16) на рис. 6.4 показана динамическая механическая характеристика двигателя с независимым возбуждением в режиме установившихся колебаний.

Динамическая характеристика (эллипс 1) отличается от статической характеристики (прямая 2). Отличие объясняется влиянием на вид динамической характеристики электромагнитной инерции якорной цепи, выраженной постоянной Т_я. Уменьшение частоты вынужденных колебаний Ω или снижение постоянной времени Т_я приводит к снижению отклонений динамических характеристик от статических, и в пределе при Т_я или Ω, стремящихся к 0, динамическая характеристика сливается со статической.

Рис. 6.4. Динамическая механическая характеристика двигателя с независимым возбуждением в режиме установившихся колебаний.

Используя структурную схему электромеханического преобразователя, определим передаточную функцию динамической жесткости механической характеристики:

Из этого выражения получаем:

(6.17)

Амплитудно-фазовую характеристику динамической жесткости получим подстановкой в полученное уравнение р=jΩ:

(6.18)

Выражения для АЧХ и ФЧХ динамической жесткости:

; (6.19)

Из амплитудно-фазовых характеристик (рис. 5.5) видно, что с увеличением частоты вынужденных колебаний Ω модуль динамической жесткости уменьшается. Сдвиг по фазе между кривыми колебания скорости и момента изменяется от значения -180 ° , соответствующего статической жесткости (Ω=0), до -270 ° при &#937, стремящемся к бесконечности;. Введение добавочных резисторов в цепь якоря уменьшает Т_я и, если с увеличением частоты, величины модуля и фазы динамической жесткости изменяются незначительно, то можно без существенных погрешностей исследовать динамические процессы, пользуясь выражением для статической жесткости.

Рис. 6.5. Частотные характеристики динамической жесткости двигателя с независимым возбуждением.

У двигателя постоянного тока с независимым возбуждением величина Т_я относительно мала, поэтому они имеют высокие динамические характеристики. Сказанное справедливо лишь для двигателя с компенсационной обмоткой. При отсутствии последней вследствие реакции якоря величина потока машины может уменьшаться на величину, достигающую 20%. Изменения потока происходят с постоянной времени цепи возбуждения Т_в, которая значительно выше Т_я. Поэтому при проявлениях реакции якоря расхождения между статическими и динамическими характеристиками у двигателей без КО проявляются при меньших частотах.

При питании машины постоянного тока от источника тока, уравнения механической и электромеханической характеристик примут вид:

(6.20)

После несложных преобразований имеем:

Структурная схема машины постоянного тока при питании ее от источника тока имеет вид (рис. 6.6):

Рис. 6.6. Структурная схема электромеханического преобразователя постоянного тока при питании от источника тока.

Отсутствие зависимости тока якоря от скорости исключает проявление электромеханической связи, поэтому жесткость статической механической характеристики двигателя М=f(ω) при U_в=const равна нулю.

Как объект САУ, электромеханический преобразователь представляет собой апериодическое звено первого порядка с большой постоянной времени; управляющим воздействием является напряжение возбуждения. Электромеханический преобразователь является источником момента М=const, значение которого можно изменять, управляя величиной тока возбуждения.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Статическая характеристика — двигатель

Статическая характеристика двигателя (2.1) получена в предположении, что переходные электромагнитные процессы в якорной цепи и цепи возбуждения полностью затухли. [2]

АВМ статической характеристики двигателя позволяет оценить влияние на динамику машинного агрегата электромагнитных переходных процессов. [4]

Под статической характеристикой двигателя понимают зависимость его крутящего момента от количества подаваемого топлива или смеси. Ее определяют опытным путем или используют характеристики для двигателей такого же типа. [5]

Требуется построить статические характеристики двигателя , работающего в заданной САУ. [6]

Для построения статических характеристик двигателя и схеме поддержания постоянства тока ротора импульсным методом ( рис. 2 — 1) необходимо показать, что такой способ эквивалентен регулированию скорости плавным изменением активного сопротивления в роторной цепи. [7]

Ставится задача построения статических характеристик двигателя , работающего в заданной САР. Статические характеристики должны иметь максимальную жесткость и располагаться в диапазоне от 0 1ян до пн. [8]

В данном случае рассматривается статическая характеристика двигателя . При более полном учете электромагнитных характеристик электродвигателя и представлении его как динамического объекта в систему ( 27) необходимо ввести известные дифференциальные уравнения, описывающие взаимосвязь электрических и магнитных параметров двигателя соответствующего типа. [9]

На рис. 3.44 при ведены статические характеристики двигателей механизма поворота . Характеристики двигателя перемещения незначительно отличаются лишь стопорными значениями тока. Режим работы генератора определяется положением переключателя ПР ( см. рие. Для питания двигателей вращения переключатель ставится в позицию Вращение. Если при этом контакт выключателя тормоза механизма вращения ВТ замкнут, срабатывает контактор вращения KB и подключает двигатели Ml и М2 к генератору. Напряжение генератора, соответствующее режиму поворота, устанавливается шунтированием части добавоч-ного 7езисТ0Ра R12 контактом переключателя ПР. [10]

Прежде чем перейти к такой линеаризации, рассмотрим статические характеристики двигателя и влияние параметров на их форму. [11]

Причиной неравномерной нагрузки двигателей обычно является незначительное отличие механических статических характеристик двигателей . На рис. 4.1. представлены механические характеристики двух одинаковых асинхронных двигателей при питании их от сети. [13]

При исследовании динамики манипуляторов в большом необходимо учитывать нелинейность статической характеристики двигателя — насыщение по ип и ол, которые ограничивают быстродействие привода. [14]

Здесь Мд ( и, q, q) — статическая характеристика двигателя , являющаяся в общем случае периодической функцией q с периодом 2шд, где гя — передаточное отношение механизма, связывающего главный вал двигателя с его выходным валом. [15]

18. Статические характеристики дпт.

Двигатели постоянного тока различаются по характеру возбуждения. Двигатели могут быть независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения (см. рис. 5-5). Свойства двигателей в значительной мере определяются их системой возбуждения.

Поскольку в автоматике применяются в основном двигатели независимого возбуждения, будем в дальнейшем рассматривать двигатели этого типа (рис. 5-5).

Различают статические и динамические режимы работы двигателей. В статическом режиме ω=const; Iя=const; Uдв=const и он описывается так называемыми механическими характеристиками ω = f(Uдв, Фв, Мя )

В статическом режиме двигатель независимого возбуждения описывается следующей системой уравнений:;M=Mc;(5-8)

где первое уравнение — уравнение якорной цепи, второе и третье – (5-5) и (5-7), четвертое —

Рис. 5-5а,б,в,г. Возбуждение ДПТ механическое уравнение, пятое — уравнение цепи

Из первых четырех уравнений (5-8) получим уравнение механической характеристики: (5-9) Поскольку применяемые в системах автоматического управления двигатели являются управляемыми, различают два типа управления двигателями постоянного тока — якорное управление и полюсное управление.

При якорном управлении производится изменение напряжения, подаваемого в якорную цепь без изменения возбуждения. При полюсном управлении, наоборот, меняется поле возбуждения путем изменения тока в обмотках главных полюсов iв. Для расширения диапазона управления применяют также комбинированное управление. При полюсном управлении Фв=const, поэтому уравнение механической характеристики согласно (5-9) будет иметь вид:( 5-10 ) Графически эта характеристика при фиксированном напряжении на двигателе представляет собой прямую, пересекающую координатные оси в точках ωиM_К.З.(см. рис. 5-6а), где ω — частота вращения холостого хода, аM_К.З.— момент короткого замыкания, когда ротор двигателя неподвижен.

Электрическая машина работает в режиме двигателя при 0 M_К.З.происходит вращение двигателя в противоположную сторону под действием внешнего момента — машина работает в режиме тормоза (режим противовключения), при ω>ωмашина работает в режиме генератора на сеть, имеющую напряжение Uн.

Рис. 5-6а. Статическая характеристика ДПТ Рис. 5-6б. Статическая характеристика ДПТ

Механические характеристики при различных напряжениях питания двигателя выглядят, как семейство прямых, показанных на рис. 5-6б. Часто их строят в функции тока якоря Iя, тогда аналитическое выражение для механических характеристик примет вид: (5-11 ),откуда видно, что падение скорости при нагрузке двигателя зависит исключительно от сопротивления якорной цепи Rя.

Кроме механических, существуют регулировочные характеристики. Для якорного управления это зависимость частоты вращения от напряжения питания Uдв. Вид этих характеристик показан на рис. 5-6в, где Uтр- напряжение трогания двигателя.

Регулировочная характеристика для полюсного управления может быть получена из (5-9) при Uдв=const.

Вид этих характеристик при различных нагрузках показан на рис. 5-6г.

Рис. 5-6в. Статическая характеристика ДПТ Рис. 5-6г. Статическая характеристика ДПТ

Для холостого хода, когда M=0, эта характеристика имеет вид гиперболы

Что такое статическая характеристика двигателя

Главное меню

• Главная
• Паровые машины
• Двигатели внутреннего сгорания
• Электродвигатели
• Автоматическое регулирование двигателей
  • Автоматические регуляторы непрямого действия
  • Автоматические регуляторы прямого действия
  • Автоматическое регулирование
  • Двигатель как регулируемый объект
    • Угол опережения впрыска топлива в двигателе
    • Автоматическое регулирование температуры в системах охлаждения и смазки двигателя
    • Регулируемый наддув в двигателе
    • Установка автоматического регулятора угловой скорости в двигателе
    • Установка на двигателях автоматических регуляторов и устройств
    • Дифференциальное уравнение дизеля без наддува
    • Дифференциальное уравнение дизеля с автономным газотурбинным наддувом
    • Расчет циклов подачи топлива
    • Дифференциальное уравнение выпускного коллектора
    • Дифференциальное уравнение впускного коллектора
    • Дифференциальное уравнение турбокомпрессора
    • Передаточная функция двигателя
    • Дифференциальное уравнение двигателя
    • Переходные процессы в работе двигателя
    • Неустановившиеся режимы работы двигателей
    • Устойчивость режимов работы двигателей
    • Выработка энергии двигателем для потребителей
    • Статические характеристики двигателя
    • Режимы работы двигателя
    • Схема комбинированного двигателя
    • Особенности двигателя как регулируемого объекта
  • Двухимпульсные автоматические регуляторы
  • Динамические свойства элементов системы двигателя
  • Компоновка регулятора с двигателем
  • Параллельная работа двигателя
  • Переходные процессы в системах авто. регулирования
  • Синтез систем автоматического регулирования
  • Системы автоматического регулирования двигателей
  • Устойчивость систем автоматического регулирования
• Восстановление и ремонт двигателей СМД
• Топливо для двигателей
• Карта сайта

Судовые двигатели

• Судовые двигатели внутреннего сгорания
• Судовые паровые турбины
• Судовые газовые турбины
• Судовые дизельные установки

Если необходимо подчеркнуть те или иные взаимосвязи между па­раметрами, справедливые для установившихся режимов, из всего многообразия взаимосвязей (6) выбирают лишь необходимые и на их основе строят статические характеристики двигателя. Если воспользоваться для этой цели поверхностью

А (см. рис. 22), то соответствующие статические характеристики могут быть получены сечениями этой поверхности плоскостями В , С и D , парал­лельными соответствующим координатным плоскостям.

Проекции на плоскость (М; ?) сечений поверхности А плоско­стями (В), параллельными координатной плоскости (М; со), дают на плоскости (М; ?) внешнюю 1 (при h = const) и частичную 2 скоростные характеристики двигателя: М = f (?) при h = const. Проекции сечений поверхности А плоскостями (D), параллель­ными координатной плоскости (h; ?), дают на плоскости (h; ?) регулировочные характеристики 3 и 4: h = f (?) при М = const, и, наконец, проекции сечения поверхности А плоско­стями (С), параллельными координатной плоскости ( М ; h ), дают на плоскости ( М ; h) нагрузочные характеристики 5 и 6; М = f ( h ) при ? = const. Все сказанное применительно к выбран­ным трем параметрам М, ? и h можно практически повторить, если выбрать любые другие три параметра.

Таким образом, каждая точка любой статической характери­стики, т. е. каждая точка, лежащая на поверхности А и определя­емая функциональной зависимостью (6), соответствует только одному установившемуся режиму, а каждая статическая характе­ристика двигателя представляет собой последовательную совокуп­ность установившихся режимов, выраженных определенными па­раметрами при определенных условиях (например, постоянство того или иного параметра).

Один установившийся режим определяется одной точкой любой статической характери­стики, например точкой В, принадлежащей скоростной (рис. 23) или нагрузочной (рис. 24) характеристике дизеля. Этот режим соот­ветствует определенным значениям параметров М _в ; ? _в ; h _в ; g _eB ; N _eB .

Все сказанное о статических характеристиках свидетельствует о том, что их применяют для определения тех или иных статиче­ских свойств двигателя. Каждая статическая характеристика ил­люстрирует взаимосвязь параметров при установившихся режи­мах работы двигателя в определенных условиях.