Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 11
Текст из файла (страница 11)
К этому же ~ типу механизмов относятся приводы рулей летательных аппаратов, ш момент сопротивления которых зависит от угла отклонения руля в В шарнире и называется шарнирным. д) В системах автоматики, где определяющую роль играют переходные процессы (разгон, торможение), основным моментом, нагружающим двигатель, является динамический момент М =.1 — "', ~ЙО„, л„„= —," Характерными динамическими нагрузками явля- аГ ются различного вида следящие системы (стрелково-пугцечныв турели, приводы копировально-фрезерных станков, приводы ра- диолокационных антенн и т. п.).
~ 4. Тепловые режцмы Работы Явиеателя [5, 28] В техническом задании на разработку электропривода оговорены надежность, массогабаритные показатели, требования к статическим и динамическим характеристикам, которые определяют, пожалуи, наиболее важный параметр двигателя — его выходную мощность. Если мощность, требуемая на исполнительном органе рабочего механизма, больше, чем мощность двигателя, то последний перегревается и может выйти из строя; если мощность в нагрузке меньше мощности двигателя, то ухудшаются его энергетические характеристики (КПД, коэффициент мощности и др.).
Задача выбора двигателя по мощности осложняется тем, что нагрузка на его валу не остается постоянной, а меняется во времени и, как прави- К ьютерное моделирование полупроводниковых систем Однако в любом случае выходная мощность двигателя опреде. ляет его нагрев, а температура двигателя является основным факто. ром, влияющим на надежность его работы. Если обозначить превышение температуры двигателя над темпе.
ратурой окружающей среды через В, то процесс нагрева двигателя описывается дифференциальным уравнением С +АВ=ЬРт ЫВ т11 (2.2) где ЬРт — мощность тепловых потерь в двигателе (Вт), С вЂ” теплоемкость двигателя (Дж1град), А — теплоотдача (Дж1'С). Введение относительных (безразмерных) единиц может суше. ственно упростить задачу. Воспользуемся этим подходом для аналязя тепловых процессов в двигателе. Преобразуем уравнение (2,2), введя базовое значение максимальной температуры двигателя — В„,,„„, тогда получим: Т,— +В =АР„ ИО и'т (2.3) С где Т = — — постоянная времени нагрева двигателя (с), Я А В В = — — относительная температура, В ЬРт = — '= — т — относительная мощность тепловых ' Рт АРт по- Р АВ терь в двигателе.
х я Удобство уравнения (2.3) заключается в том, что во-первых нем вместо двух коэффициентов (А, С) присутствует только од яя (Т ), который, кстати, часто имеется в паспортных данных на дв ' в»' я я гатели, н, во-вторых, относительныс значения температуры ло, случайным образом. Для того чтобы решить вопрос Расчета мощности двигателя, необходимо знать зависимости М(1), оэ(т).
Основы алект оп иве а ьяопяности огРаничены диапазоном 0 — 1.Температура, котор дится из решения дифференциального уравнения (2.3), должна быть меньше 1, то есть максимальной температуры, указанной в паспорте двигателя. Эта температура, как уже было отмечено, определяется классом изоляции. Очевидно, нет проблем с аналитическим решением уравнения (2.3), когда потери в двигателе ЛРт могут быть представлены простыми аналитическими функциями (постоянные потери или цикли- ~ ческие с известными циклами). При сложных, а тем более случай- уй ных функциях зта задача резко усложняется. Рассмотрим типовые 1 режимы работы электродвигателя. 4 В соответствии с ГОСТом, установлены восемь номинальных режимов работы двигателей: Я 52, „.58 (28). Режим 51 — режиля продолжительной работы при постоянной нагрузке.
Этот режим показан на рис. 2.9. В режиме (01) дифференциальное уравнение (2.3) имеет аналитическое решение: т В = ЛРт (1- ехр( — )) + В, ехр( — — ) Качественная зависимость температуры двигателя от времени показана на рис. 2.9.
Температура, которая находится из дифференциального уравнения, должна быть меньше температуры, указанной в паспорте двигателя. (Максимальная температура определяется по классу изоляции.) В этом режиме за время (3-4)Те теляпература становится максимальной. При переменной нагрузке расчет максимальной температуры сводится к пошаговому интегрированию уравнения (2.3), Очевидно, что максимальные допустимые потери в двигателе имеют ляесто при номинальном режиме работы, так как тепловые потери зависят от мощности, снимаемой с него.
Номинальный режим работы— это режим, на который рассчитан и изготовлен двигатель на заводе. В паспорте должны быть указаны номинальная мощность (Р„е„), номинальное напРЯжение ((1„юн), номинальный 1„ем ток коэффициент полезного действия (КПд), коэффициент мощности, номинальный момент (Мн „), Основы эпект оп иво а Р+лк ПВ = 100% Р К О О О, ~ас- 2.1О О. Гостированные режимы обеты э о эле электрической машины эктроприводе отключения. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Реэлсим Я2 — это режим кратковременной нагрузки (рис 2.9) Двигатель в режиме 52 работает при постоянной нагрузке в течение времени меньшего, чем требуется для получения теплового равновесия, с последующим отключением на время, за которое температура двигателя становится равной температуре окружаюгцей среды Характеризуемой величиной в этом режиме служит продолжительность работы: !О, 30, бО, 90 минут.
В этом режиме работы можно снять с двигателя большую мощность, если взять для этого двигатель, рассчитанный на работу в режиме 51. Рис. 2.9. Гостированные режимы работы электрических машин в системах эпектропривода Режил~ оЗ вЂ” режил~ повторно-кратковременной нагрузка (рис. 2.9), характеризуется последовательностью идентичных цнк. лов, каждый из которых состоит из периодов работы двигатея" при постоянной нагрузке и периода отключения, причем, длитель' ность этих периодов недостаточна для достижения теплового рао' новесия за время одного рабочего цикла Т = лр + 1о. Этот режим характеризуется относительной продолжительное тью работы (П — продолжительность включения), которая раж на: ПВ = — "100%; ~„— время нагрузки (работы), 1о — вре"~ 1р+~о Продолжительность включения в этом "ежиме хар р жиме характеризуется Величиной ПВ = 15%, 25%, 40%, 60%.
Продолжи родолжительность одного цикла, если нет оговорок, принимается равной десяти минутам. Релсйм о4 — режим повторно-кратковременной нагрузки (см. рис. 2.9), включая пуск двигателя. Продолжительность работы в этом режиме определяется по формуле: время "уска ~р — время нормальной работь, под „„ зо — время отключения. Релсил Я5 ( рис. 2.10) — режим повторно-кратковременной нагрузки, включающий пуск, период работы и торможение.
При этом длительность цикла недостаточна для достижен ния равновсснои температуры за один цикл. Основы элект оп иво а 88 Т = 3600!Х. 1 К = —,. э— 1'' Рис. 2.11. Гостированные режимы работы электрической машины в электроприводе ПВ = " 100%, ае + тах теплового равновесия. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Продолжительность включения для режима 55 т~+1~+ат ПВ = к е " 100%, где а — время торможения. ~к ~Р т ю, Для режимов 54 и 85 характеризуюшими величинами являютса количество включений в час (У) и коэффициент инерции (Кэ).
Чнс. ло включений в час определяет продолжительность цикла: Под коэффициентом инерции понимается отношение суммарно. го момента инерции на валу к моменту инерции самого двигатсла Продолжительность включения для режимов 54 и 55 составлап 15%, 25%, 40%, 60%, количество включений в час составляет 30, 60, 90, 120, 180, 240, 360, а коэффициент инерции принимает зне чения: 1.2, 1.6, 2.0, 2.5, 4.0.
Режим 86 (рнс. 2.10) — это режим продолжительной работы при переменной нагрузке двигателя. Цикл работы в этом режиме состоит из периодов работы при постоянной нагрузке и холостота хода, причем длительность цикла недостаточна для достиженна теплового равновесия. Относительная продолжительность работы (ПВ) в режиме 56равна' Продолжительность работы характеризуется значепиямк ПВ = 15%, 25%, 40%, 60%. Если нет специальных оговорок, то время цикла (Т = а + о 1 принимается равным десяти минутам. Режим 57 (рис. 2.11) — это режим, включающий последователе оит а' ность идентичных рабочих циклов, каждый их которых состо женка периодов пуска, работы при постоянной нагрузке и тормож жеьчб причем длительность рабочего цикла недостаточна для достнж Характеризующими величинами являются число включений в час и коэффициент инерции Кл Число включений в час характеризуется величинами У = 30, 60, 90, 120, 180, 240, 360.
Коэффициент инерции характеризуется значениями Кэ= 1,2; !.6; 2; 2.5; 4. Режим 58 является режимом при периодическом изменении скорости вращения и момента нагрузки. Этот режим включает последовательность идентичных циклов, каждый из которых состоит из периодов ускорения, работы при постоянной нагрузке и торможения. Характеризующими величинами являются: число включений в час, относительная продолжительность работы для каждого периода и коэффициент инерции. Для режимов 57, 58 вводится еще одна характеризующая величина, кроме отмеченных, — коэффициент энергии, определяющий отношение энергии, запасенной во вращающихся массах к номинальной моШности двигателя: Основы елект оп иео а т Кк = (з )т Ротом сЮ 1 — 1— — = — АР— — 0 й Т Т ~4)К.'~барт кееа! нер (2.4) ьзрпа! Оопп~атее Мер б) — 1 - 1-- ~В= — ЛР-- В Тр аже ото~ е йерааапр 5еапеме (2.5) Рпае Оапиатот См р Мрпа~ ! Э» [ '~2.Э4 ! оарки с~о* а:":.;",:)аряеаа.
п1ат ~ ,":~,"::карат пте ~~1~ пие Еитп йтпрпрао» прора капает яапа- раааа «патрет Окате лопе а) ,,.;1'»,Библиотеки лнения моделирований в) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем В каталогах на электрические матцины чаще всего приводятс„ данные для р~жимов 51, 52, 53 . Прн этом задача выбора двигатсл»: ",- по мощности заключается в том, чтобы правильно сопоставить ств истинный рабочий режим с номинальным гостированным, обеспе., "',," чив максимальное использование выбранного двигателя по условя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
