Установившееся режим работы двигателя

Режимы работы электропривода, динамический момент

Работа электромеханической системы электропривод – исполнительный механизм происходит при взаимодействии различных сил и моментов. Один из моментов создаётся электродвигателем, он приводит систему в движение и называется электромагнитным моментом , другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М . За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.

Электропривод работает в двух режимах:

1.установившийсяили статическийрежим,это режим при котором скорость приводане изменяется;

2. переходныйили динамический режим, это режим при котором скорость изменяется.

Переходный режим может возникнуть в следующих случаях:

1. при изменении параметров двигателя, например, изменение сопротивления в цепи ротора; изменение числа пар полюсов статора и т.д.;

2. при изменении нагрузки механизма, напримеризменение подачи насоса, изменение величины сил трения якоря по грунту и т.д.;

3. при изменении параметров судовой сети, например, при уменьшении величины напряжения или частоты тока во время включения электродвигателей большой мощности.

В переходном режиме электропривод переходит от одного установившегося режима к другому, при этом изменяются скорость, момент, и ток электродвигателя.

В установившемся режиме электромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению,

ипривод работает с постоянной скоростью

. (3-1)

В переходном режиме происходит ускорение или замедлениепривода и возникает инерционный илидинамический момент, который двигатель должен преодолеть.

Во время работы в переходном режиме, к электромагнитному моменту двигателя и статическому моменту добавляется динамический момент , равный

, (3-2)

где: суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя

– угловая скорость; – угловое ускорение.

Появление динамического момента объясняется действием сил инерции всех частей электропривода и исполнительного механизма.

Например, в электроприводе лебедки динамический момент появляется вследствие инерции якоря или ротора электродвигателя, шестерней редуктора, барабана лебёдки и т.д..

Динамический момент увеличивает время пуска и остановки электропривода, а так же время достижения установившейся скорости.

Для уменьшениядинамического момента в двигателях специального исполнения уменьшают диаметр ротора и одновременно увеличивают длину ротора, с целью сохранения мощности двигателя. Такие двигатели применяют в электроприводах грузоподъемных механизмов. Их применение позволяет сократить время пуска и остановки электропривода, а значит, повысить производительность грузовых лебедок и кранов.

Серии таких электродвигателей называются крановыми (название произошло от грузового крана).

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Режимы работы электрических машин

Режим работы электрической машиныэто установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.

Режимы работы электродвигателей в электроприводах различных рабочих машин разнообразны и определяются технологическими процессами, реализуемыми этими рабочими машинами. Для иллюстрации этих режимов работы используют нагрузочные диаграммы.Такая диаграмма представляет собой графически выраженную зависимость параметра, характеризующего нагрузку приводного двигателя (мощности Р, момента М или силы потребляемого тока I) от продолжительности t отдельных этапов, составляющих время работы электропривода. В действительности нагрузочная диаграмма двигателя может иметь вид графика любой формы: прямой горизонтальной линии, если нагрузка двигателя в рассматриваемый отрезок времени не изменялась, либо кривой линии с плавным переходом от одного уровня нагрузки к другому, если нагрузка изменялась. Плавность перехода уровней нагрузки обусловлена инерционностью процессов в электроприводе. Для упрощения расчета требуемой мощности двигателя криволинейный график нагрузочной диаграммы разбивают на прямолинейные участки, в пределах которых нагрузка условно остается неизменной (рис. 2.10). Чем больше участков с различной нагрузкой, тем меньше ошибка такой замены, но тем сложнее последующие расчеты.

Согласно действующему стандарту ГОСТ 183—74 существует три основных режима работы двигателей, различающиеся характером изменения нагрузки.

Продолжительный режим S1

1. Продолжительный режим S1 — когда при неизменной номинальной нагрузке Рном работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений τуст (тау установившееся).

Различают продолжительный режим с неизменной нагрузкой Р = const (рис. 2.11, а) и продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой (рис.2.11, б). Например, электроприводы насосов, транспортеров, вентиляторов работают в продолжительном режиме с неизменной нагрузкой, а электроприводы прокатных станков, металлорежущих станков и т.п. работают в продолжительном режиме с изменяющейся нагрузкой.

Кратковременный режим S2

2. Кратковременный режим S2 — когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рис. 2.11, в).
При этом периоды работы (нагрузки) двигателя настолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигают установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды (допускается превышение температуры не более чем на 1 ºС).

Стандартом установлена длительность периодов нагрузки 10; 30; 60 и 90 мин. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, например S2 — 30 мин.

Читать еще:  Шумно работает двигатель шевроле авео

В кратковременном режиме работают электроприводы шлюзов, разного рода заслонок, вентилей и других запорных устройств, регулирующих подачу рабочего вещества (нефть, газ, вода и др.) посредством трубопровода к объекту потребления.

Повторно-кратковременный режим S3

3. Повторно-кратковременный режим S3 — когда кратковременные периоды работы двигателя tр чередуются с периодами отключения двигателя (паузами) tп, причем за период работы tp превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы двигателя в повторно-кратковременном режиме разделяется на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью

При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рис. 2.11, г). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответствующего повторно-кратковременному режиму τуст.к, температура перегрева двигателя продолжает колебаться от τmin до τmax . При этом τуст.к меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжительным (τуст.к

§3.5. Режимы работы и характеристики шаговых двигателей

Режимы работы и характеристики шаговых двигателей рассмотрены в данном разделе на примере вращающегося ШД. Однако все основные положения справедливы и для линейного шагового двигателя с заменой моментов на силы и определением электрических углов по формуле (3.21).
Работу ШД считают устойчивой, если он работает без потерь шага, т.е. ротор занимает устойчивое положение, соответствующее положению вектора результирующей МДС статора, при каждом шаге вектора МДС.
Режим работы ШД в значительной мере определяется частотой управляющих импульсов f.

Статический режим (f = 0)
Cоответствует прохождению постоянного тока по обмоткам управления, создающим неподвижное магнитное поле. Основной характеристикой этого режима является зависимость статического синхронизирующего момента Mc от электрического угла рассогласования γэ между продольной осью ротора и МДС статора. Продольная ось ротора совпадает с направлением потока ротора в ШД активного типа и с направлением наименьшего магнитного сопротивления в реактивных и индукторных ШД. Как известно из теории синхронных двигателей (§ 3.1), зависимость Mc периодическая. Основная гармоника синхронизирующего момента

где Mc max — максимальный синхронизирующий момент; Θ — электрические углы поворота МДС статора и оси ротора.


Рис 3.25.

На рис. 3.25 показана зависимость (сплошная линия) момента от угла поворота ротора Θ при фиксированном положении поля статора когда Θ = 0, γэ = — Θ
Зоной статической устойчивости Θсу является окрестность точки устойчивого равновесия на угловой характеристике, из любой точки которой после снятия возмущающего воздействия ротор возвращается в исходную точку устойчивого равновесия. При статическом моменте сопротивления M = 0 точка устойчивого равновесия — 0, точки неустойчивого равновесия — А, В, т.е. зона статической устойчивости АОВ симметрична: Θсу = (- π )-(+ π). В случае наличия нагрузки Mcт1 ≠ 0 зона статической устойчивости становится несимметричной, например при M > 0 .

Режим отработки единичных шагов.
Cоответствует частоте управляющих импульсов, при которой переходный процесс, чаще всего колебательный, на каждом шаге заканчивается к началу следующего шага, т.е. угловая скорость ротора Θ2 в начале каждого шага равна нулю (рис. 3.26).


Рис.3.26

В момент времени tα ротор переместился на один шаг, однако он имеет максимальную скорость Θ2 max и кинетическую энергию и продолжает перемещаться против сил поля. Начинается процесс свободных колебаний (качаний) ротора относительно положения устойчивого равновесия, как у всех синхронных микродвигателей (см. § 3.2). Колебания затухают, когда вся кинетическая энергия израсходована на электрические, магнитные и механические потери, вызванные этим процессом. Амплитуда и время затухания колебаний тем меньше, чем больше эти потери.
Основными показателями режима отработки единичных шагов являются перерегулирование ΔΘп , т.е. максимальное отклонение от нового положения устойчивого равновесия ротора при переходном процессе; максимальное значение мгновенной скорости ротора Θ2 max в процессе шага; время затухания свободных колебаний ротора на одном шаге t зат .
У шаговых двигателей желательно уменьшать ΔΘп и t зат при сохранении необходимой мгновенной угловой скорости ротора Θ2.

Установившийся режим работы шаговых двигателей.
Cоответствует постоянной частоте управляющих импульсов, причем t зат больше времени одного такта коммутации.
В установившемся режиме вращение ротора с некоторой средней угловой скоростью

Cопровождается вынужденными колебаниями относительно мгновенной точки устойчивого равновесия. Амплитуда колебаний достигает наибольшего значения при частоте управляющих импульсов, совпадающей с резонансной — собственной частотой ротора.
Если время электромагнитных переходных процессов значительно меньше, чем механических, движение ротора ненагруженного ШД математически можно описать уравнением равновесия моментов:

где Мдин— динамический момент сопротивления; Мдем — демпфирующий электромагнитный момент; Мт — момент трения.
Динамический момент определяется моментом инерции ротора J и ускорением:

Читать еще:  Что это за звук при работе двигателя форд 2

Мдин= J·d 2 Θ2 /dt 2 = J/Pм · d 2 Θ/dt 2 (3.25)

Внутренне электромагнитное демпфирование колебаний ротора обеспечивается за счет наведения ЭДС вращения в обмотках управления. В ШД активного типа ЭДС вращения наводится потоком возбуждения ротора, в индукторных и реактивных ШД — переменной составляющей потока возбуждения, возникающей в результате изменения магнитного сопротивления при вращении ротора. ЭДС вращения вызывает в цепи обмоток управления дополнительные токи, которые во взаимодействии с вызвавшим их потоком создают демпфирующий момент, препятствующий изменению угловой скорости ротора. Значение демпфирующего момента пропорционально угловой скорости ротора:

Мдэм=D·d 2 Θ/dt 2 (3.26)

где D — коэффициент демпфирования.
Наибольший коэффициент демпфирования у ШД активного типа, у реактивных двигателей он близок к нулю.
Если пренебречь моментом трения Мт и рассматривать работу ШД при малых углах рассогласования осей ротора и МДС статора (sin γ ≈ γ), то подставив (3.22), (3.25) и (3.26) в (3.24), получим дифференциальное уравнение движения ротора:

(3.27)

В выражении (3.27) коэффициент при есть квадрат угловой частоты собственных колебаний ротора (рад/с): ω=√(Mc max·pм /J). Частота управляющих импульсов, соответствующая главному резонансу, f/2π.
Важной характеристикой установившегося режима является предельная механическая характеристика — зависимость предельного вращающего момента шагового двигателя Mдвиг.от частоты управляющих импульсов (рис. 3.27, а).


Рис. 3.27

Она определяет тот предел, до которого при данной частоте управляющих импульсов можно плавно нагружать вал ШД, сохраняя при этом синхронный режим. Предельную механическую характеристику рассматривают обычно при f > f.
С увеличением частоты происходит уменьшение вращающего момента ШД, что объясняется в основном двумя факторами: действием демпфирующего момента от ЭДС вращения и тем, что ЭДС самоиндукции в обмотках управления становится соизмеримой с напряжением источника питания и ток в обмотках управления за время такта не успевает нарастать до установившегося значения, что снижает результирующий поток статора. Снижение синхронизирующего момента тем резче, чем больше электромагнитная постоянная времени обмоток управления.

Переходные режимы.
Переходные режимы — пуск, торможение, реверсирование, переход с одной частоты на другую — сопровождаются переходными процессами в ШД, вызванными изменением частоты управляющих импульсов и угловой скорости ротора.
Важным показателем переходного режима является приемистость ШД — наибольшая частота управляющих импульсов fш.дв., отрабатываемых шаговым электродвигателем без потери шагов при пуске из состояния фиксированной стоянки под током.
Скачкообразное увеличение частоты управляющих импульсов при пуске от нуля до рабочей частоты приводит к тому, что в начале ротор отстает от МДС статора под действием момента инерции вращающихся частей. По мере ускорения он достигает угловой скорости МДС статора и за счет запасенной кинетической энергии может опередить МДС. Постепенно колебания затухают и двигатель переходит в установившийся режим. Таким образом, в процессе пуска может возникнуть расхождение между числом шагов ротора и МДС статора. Приемистость растет с увеличением синхронизирующего момента, а также с уменьшением шага и момента инерции вращающихся частей; момент трения отрицательно влияет на приемистость (рис. 3.27, б).
С целью повышения приемистости при пуске ШД может применяться форсировка. В современных схемах форсировка часто производится модуляцией амплитуды импульса напряжения на обмотках управления. В начальный момент подачи импульса амплитуда напряжения с помощью специального регулятора устанавливается завышенной. Ток, нарастая по экспоненте с повышенным установившимся значением, достигает номинального значения за более короткий отрезок времени; в этот момент времени напряжение снижается до номинального. Указанный регулятор должен функционировать с частотой коммутации обмоток.
Предельная частота торможения из установившегося режима вращения несколько выше предельной частоты пуска, поскольку, в частности, момент трения на валу двигателя способствует торможению. Предельная частота реверса на 30—40% ниже предельной частоты пуска.

Режимы работы двигателя

При определенных условиях работы двигателя потребности его в топливе могут в значительной мере отличаться от тех, что имеют место в условиях установившегося режима работы при нормальной рабочей температуре. Для этих условий необходимо производить корректировку процесса смесеобразования.

Режим пуска двигателя

При пуске двигателя осуществляется специальный расчет изменений по моменту зажигания, количеству поступающего воздуха и впрыскиваемого топлива. Увеличенное количество впрыскиваемого топлива, скорректированное на изменение температурного режима, способствует образованию пленки топлива на стенках впускного трубопровода и камеры сгорания, которое затем используется при переходе двигателя к нормальному послепусковому рабочему режиму. Момент зажигания также адаптируется к режиму пуска двигателя. Дроссельная заслонка на заряд воздуха при пуске двигателя не влияет, однако несколько приоткрывается перед входом двигателя в послепусковой режим работы.

Послепусковой режим

При этом режиме повышенное количество подаваемого воздушного заряда и впрыскиваемого топлива начинает снижаться в зависимости от температуры двигателя и времени, прошедшего с момента окончания режима пуска. Также к этому режиму адаптируется и момент зажигания.

Читать еще:  Двигатели для микроволновок характеристики

Режим прогрева двигателя

После пуска двигателя при низкой температуре увеличение потребного крутящего момента, лимитируемого этой температурой, может быть достигнуто изменением количества заряда воздуха и впрыскиваемого топлива и корректировкой момента зажигания.

Нагрев каталитического нейтрализатора отработавших газов

При установке очень поздних углов опережения зажигания повышается температура отработавших газов, что позволяет быстро нагреть каталитический нейтрализатор до его рабочей температуры.

Режим холостого хода

При работе двигателя на холостом ходу создаваемый им крутящий момент должен быть достаточен лишь для поддержания его работы и функционирования вспомогательных систем. При использовании системы регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу эта частота при всех условиях остается неизменной.

Работа при полной нагрузке

В режиме работы при полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта (режим WOT), при этом потери на дросселирование отсутствуют. Двигатель вырабатывает максимальный крутящий момент для заданной частоты вращения коленчатого вала.

Режимы ускорения и замедления

При резких ускорениях и замедлениях происходят быстрые изменения давления во впускном трубопроводе двигателя. Следовательно, изменяются и условия образования пленки топлива на стенках впускного трубопровода. Для предотвращения обеднения смеси при ускорении режима работы двигателя необходима подача дополнительного топлива, что служит для образования на стенках топливной пленки. При замедлении, соответственно, количество впрыскиваемого топлива снижается.

Режим принудительного холостого хода (ПХХ) с отключением подачи топлива, повторный пуск

При переходе в режим принудительного холостого хода (ПХХ) с отключением подачи топлива, характеризуемого прекращением сгорания, система ME-Motronic обеспечивает плавное снижение крутящего момента двигателя, а также производит плавное включение подачи топлива при повторном пуске двигателя.

Установившийся режим работы ГТД

242. Установившийся режим работы ГТД

D. Stazionärer Betriebszustand

Е. Steady-state rating

F. Régime de fonctionnement e’tabli

Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени.

Примечание. Допускается изменение параметров в пределах допусков, указанных в ТУ на двигатель

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

  • установившийся режим работы
  • установившийся режим работы электрооборудования

Смотреть что такое «Установившийся режим работы ГТД» в других словарях:

установившийся режим работы ГТД — установившийся режим Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени. Примечание Допускается изменение параметров в пределах допусков, указанных в ТУ на двигатель. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов… … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы — 3.13 установившийся режим работы: Режим работы, при котором нормальные характеристики электроэнергии не выходят за пределы допустимых отклонений в течение произвольного периода времени. Примечания 1 Установившийся режим работы системы имеет место … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

крейсерский режим работы ГТД — крейсерский режим Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый пониженными по сравнению с максимальным продолжительным режимом значениями частоты вращения ротора (роторов) и температуры газа перед турбиной, при которых двигатель может… … Справочник технического переводчика

Крейсерский режим работы ГТД — 246. Крейсерский режим работы ГТД Крейсерский режим D. Reisebetriebszustand Е. Cruise rating F. Régime de croisière Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый пониженными по сравнению с максимальным продолжительным режимом значениями… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальный режим работы ГТД — максимальный режим Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый максимальной тягой (мощностью) на земле или в полете в течение ограниченного времени. Примечание Параметры ГТД на максимальном режиме имеют индекс «mах». [ГОСТ 23851… … Справочник технического переводчика

чрезвычайный режим работы ГТД — чрезвычайный режим Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый повышенным по сравнению с максимальным и полным форсированным режимами значением тяги (мощности) двигателя и применяемый только, в чрезвычайных условиях в течение ограниченного… … Справочник технического переводчика

Максимальный режим работы ГТД — 243. Максимальный режим работы ГТД Максимальный режим D. Maximale Betriebszustand Е. Maximum rating F. Régime de fonctionnement maximal Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый максимальной тягой (мощностью) на земле или в полете в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Чрезвычайный режим работы гтд — 251. Чрезвычайный режим работы гтд Чрезвычайный режим D. Notbetriebszustand Е. Emergency rating F. Régime de d’urgence Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый повышенным по сравнению с максимальным и полным форсированным режимами… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальный продолжительный режим работы ГТД — максимальный продолжительный режим Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый пониженными по сравнению с максимальным режимом значениями частоты вращения ротора (роторов) и температуры газа перед турбиной, при которых двигатель может… … Справочник технического переводчика

Максимальный продолжительный режим работы ГТД — 245. Максимальный продолжительный режим работы ГТД Максимальный продолжительный режим D. Maximaler Dauerbetriebszustand Е. Maximum continuons rating F. Régime maximum continu Установившийся режим работы ГТД, характеризуемый пониженными по… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector