25. Метод средних потерь при расчете мощности электродвигателя.

а) Неизменная нагрузка.

Существует значительное число механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости ( насосы, вентиляторы и т.д.).

Расчёт двигателей таких случаев прост, если известна мощность, потребляемая механизмом. Номинальная мощность двигателя Рном >=Рст , где Рст - статическая нагрузка.

Угловая скорость двигателя должна соответствовать скорости производственного механизма.

б) Переменная нагрузка (перемежающийся режим S6, для станков, работающих в продолжительном автоматизированном режиме, более характеристичен циклический график работы, при котором нагрузка на валу периодически изменяется.).

Примерный график такой нагрузки имеет вид:

Рис. Ступенчатый график мощности Р

на валу двигателя и потерь в нём Р

при продолжительной переменной нагрузке.

Расчётную мощность двигателя можно определить исходя из средней нагрузочной мощности

, где

; kзап=1.11.3 - учитывает превышение действительной мощности над средним значением

Выбранная таким образом мощность двигателя оказывается в большинстве случаев меньше требуемой (когда  доп>у). Для более точного определения мощности двигателя в режиме работы S6 используют один из двух методов:

а) метод средних потерь;

б) метод эквивалентных значений тока, момента, мощности.

Сущность метода средних потерь заключается в том, что превышение температуры двигателя при неизменной теплоотдаче определяется средними потерями за цикл.

(а)

где Pi - мощность потерь на i-м интервале;

ti - продолжительность i-го интервала;

m - число интервалов в цикле;

ty - время цикла.

Рассчитанные средние потери сравниваются с номинальными, которые определяются по формуле:

(б)

Потери Pi находят для каждого значения P с помощью графика дв=f(Р) даваемого в каталоге по уравнению

Найденные средние потери за цикл сопоставляются с номинальными и, если выполняется условие Pср <= Pном , то двигатель выбран правильно, т.е. среднее превышение температуры не больше допустимого значения, т.е. ср<=ном<=доп. Если средние потери за цикл Pср>Pном, то двигатель будет перегреваться и наоборот, если Pср<Pном, двигатель недоиспользуется по нагреву. В обеих случаях необходимо для другого двигателя повторить расчет.

26. Система подчиненного регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока. П, ПИ – регуляторы.

Применение комбинированных ОС расширяет возможности электрического привода в отношении диапазона регулирования.

Организация системы с несколькими ОС осуществляется по принципу подчиненного регулирования. Структурная схема системы, организованная по такому принципу имеет вид ( рис.4 ):

Рис.4 Структурная схема системы подчиненного регулирования частоты вращения.

Система подчиненного регулирования состоит из ряда контуров, число которых равно числу переменных. Эта подчиненность выражается в том, что заданное значение регулируемой переменной любого внутреннего контура определяется выходным сигналом регулятора следующего контура. В результате все внутренние контуры работают как подчиненные задаче регулирования выходной координаты системы. Для каждого внешнего контура внутренний контур ( или несколько внутренних контуров ) входит в состав объекта регулирования.

В системе подчиненного регулирования есть возможность раздельно регулировать переменные и раздельно производить настройку контуров. Это упрощает расчеты системы и практическую ее отладку.

Каждый контур регулирования имеет, как правило, свой усилитель ( регулятор ).

Наиболее часто используется два типа регуляторов: пропорциональный ( П - регулятор ), пропорционально - интегральный ( ПИ - регулятор ) - которые опираются на базе операционных усилителей ( ОИ ).

а) б)

Рис.5 Схемы а) П - регулятора, б) ПИ - регулятора

Сигнал на выходе П - регулятора пропорционален входному, т.е.

Uвых=kUвх , где k=Rос / R1

Сигнал на выходе ПИ - регулятора пропорционален входному сигналу и интегралу от входного сигнала:

;

Сигнал на выходе ПИ - регулятора перестанет изменяться во времени и будет сохранять некоторые значения, только когда входной сигнал равен нулю. Если на входе такого регулятора поступает разность задающего сигнала и сигнала ОС, то в установившемся статическом режиме эти сигналы равны, что соответствует принципу астатического регулирования - сигнал управления изменяется регулятором до тех пор, пока не будет достигнуто равенство задающего сигнала и сигнала ОС, т.е. пока не будет устранена ошибка регулирования.

Настройку контура ( расчет и выбор элементов последовательных корректирующих цепей), т.е. выбор типа регулятора и расчет его параметров проводят так, чтобы получить технически оптимальный переходный процесс.

Технически оптимальным называется такой переходный процесс, при котором время t1 ( смотри рис.5 ) изменения регулируемой величины от 0 до установившегося значения было бы минимально возможным при перерегулировании  xвых не превышающим допустимого значения примерно 410%.

Рис.5