Аналитический способ расчета пускового реостата

 

Аналитический способ расчета сопротивлений пускового реостата предпочтительнее, так как он дает точные расчеты сопротивлений пусковых резисторов по сравнению с графическим способом, где точность расчета во многом зависит от качества построения характеристик ДПТ и выбранного для этих целей масштаба. При расчете пусковой диаграммы ДПТ НВ целесообразно использовать именно аналитический способ расчета.

Аналитический расчет сопротивлений пускового реостата проводят в следующей последовательности:

1) задаются значением пикового момента (тока) М₁ (I₁) исходя из тех же соображений, что и ранее, при графическом способе определения сопротивлений пускового реостата;

2) определяют полное сопротивление якорной цепи при скорости равной нулю и моменте (токе) равном М₁ (I₁):

 

; (10)

 

3) задаются числом ступеней пускового реостата n, например, n = 3;

4) определяют значение переключающего момента (тока) M₂ (I₂):

 

, (11)

 

5) сравнивают значение переключающего момента (тока) M₂ (I₂) со значением статического момента (тока) при пуске ДПТ НВ. Должно соблюдаться условие:

 

, ; (12)

 

6) если данное условие не выполняется, то увеличивают число ступеней n и повторяют расчет, начиная с п. 4;

7) при выполнении условия переходят к расчету сопротивлений пусковой диаграммы.

 

Полное сопротивление якорной цепи при работе двигателя на i-той ступени определяется по формуле:

 

, . (13)

Например, для третей ступени:

 

, (14)

 

Сопротивление i-той ступени пускового реостата определяется по формуле:

 

, (15)

 

Например, сопротивление третей ступени пускового реостата:

 

, (16)

 

После расчета сопротивлений пускового реостата по вышеприведенным формулам приступают к построению пусковой диаграммы (семейство статических реостатных характеристик (механических или электромеханических), на которых работает двигатель в процессе пуска). Для построения можно воспользоваться формулами статических реостатных характеристик:

 

, , (17)

 

где R_Яi – полное сопротивление якорной цепи ДПТ НВ при его работе на i-той ступени пускового реостата, Ом.

 

Реостатный пуск ДПТ НВ (переключение ступеней пускового реостата) может происходить в функции любой из координат (времени, пути, скорости, тока и др.).

 

Чтобы реализовать реостатный пуск в n-ступеней пускового реостата в функции времени, очевидно, нужно определить время работы двигателя на каждой реостатной характеристики.

Время работы на i-той реостатной характеристике пускового реостата при изменении момента (тока) от М₁ (I₁) до M₂ (I₂) можно приблизительно оценить по формуле (полагая М_С = Const; L_Я = 0):

 

, (18)

 

где Т_Мi – электромеханическая постоянная времени привода, соответствующая i-той реостатной характеристике, с:

 

, (19)

 

где J_S – суммарный динамический момент инерции, приведенный к валу двигателя, кг×м² (динамический момент инерции электромашинного агрегата лабораторной установки см. методические указания к лабораторной работе № 7);

b_i – модуль жесткости i-той реостатной характеристики двигателя, Н×м×с:

 

. (20)

 

Полное время пуска ДПТ НВ определяется как сумма интервалов времени работы двигателя на всех ступенях пускового реостата и времени разгона по естественной характеристике.

 

Чтобы реализовать реостатный пуск в n-ступеней пускового реостата в функции тока, необходимо задать ток переключения. Отметим, что переключение с одной ступени пускового реостата на другую осуществляется независимо от номера ступени при одном и том же токе якоря равном значению I₂. Таким образом, в качестве тока переключения следует выбрать ток I₂.

Чтобы реализовать реостатный пуск в n-ступеней пускового реостата в функции угловой скорости, необходимо определить угловые скорости соответствующие работе двигателя с моментом переключения М₂ на реостатных характеристиках. Для этого необходимо в выражения реостатных характеристик вместо М подставить значение М₂ и решить относительно скорости w:

 

. (21)

 

Найденные таким образом значения скоростей и будут значениями переключающих скоростей. Очевидно что, сколько ступеней пускового реостата, столько и значений переключающих скоростей.

 

Контрольные вопросы

 

1. Для каких целей применяют ступенчатый реостатный пуск двигателя постоянного тока с независимым возбуждением?

2. В чем заключается графический метод определения сопротивлений пускового реостата для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

3. Из каких соображений при расчете пускового реостата двигателя постоянного тока с независимым возбуждением выбирают величину пикового момента (тока)?

4. Как повлияет на времена работы на реостатных характеристиках увеличение/уменьшение приведенного момента инерции привода?

5. Как повлияет на характер процесса реостатного пуска значительная электромагнитная инерционность якоря двигателя постоянного тока с независимым возбуждением?

6. Как изменится время реостатного пуска двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, если значение переключающего тока (момента) увеличится, а значения пикового тока (момента) не изменятся?

7. Что будет если значение переключающего тока (момента) будет выбрано меньше чем статический ток (момент) при пуске двигателя постоянного тока с независимым возбуждением?

8. Пояснить работу платы релейно-контакторного управления в режиме пуска.

9. Из каких соображений при расчете пускового реостата двигателя постоянного тока с независимым возбуждением выбирают величину переключающего момента (тока)?

10. При каком токе якоря при ступенчатом пуске двигателя постоянного тока с независимым возбуждением будет наблюдаться самое большое ускорение?

11. Поясните принцип аналитического расчета пусковых сопротивлений двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Какие при этом применяются допущения?

 

Рекомендуемая литература

1. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.: ил.

 

2. Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов/ М.Г. Чиликин, М.М. Соколов, В.М. Терехов, А.В. Шинянский. – М.: Энергия, 1974. – 568с.: ил.

 

3. Чиликин М.Г. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов / Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. – М.: Энергия, 1979. – 616с.: ил.