9.3 Втрати потужності і енергії в перехідних режимах роботі еп

Витрати енергії в двигуні за час перехідного процесу взагалі дорівнюють:

, де

і (9.9)

Нагадаємо, що в цих режимах струми двигунів завжди більші за номінальні. Час завжди дуже малий, тому втрати також дуже малі, тому далі вони враховуватися не будуть. Бачимо, що 9.9 використовувати дуже не зручно.

Спростимо наше завдання і розглянемо витрати спершу, коли навантаження ЕП немає, тобто .

9.3.1 Втрати при .

В роторному колі згідно 9.5 і 9.6:

(9.10)

Якщо , то і диференціал часу , оскільки .

У початковий час і , а коли , то . Розв’яжемо рівняння 9.10 з урахуванням усіх цих обставин, тоді:

(9.11)

Вираз 9.11 вже використовувати зручно, тому розглянемо приклади ДПС і АД в різних перехідних режимах. Це можливо зробити з урахуванням висновків по 9.5 і 9.6.

9.3.1.1 Пуск двигуна

Оскільки , то і , тобто і , тоді згідно 9.11.

(9.12)

Отже, витрати енергії чисельно дорівнюють запасу кінетичної енергії, яку накопичують усі механічні частини ЕП к кінцю пуску. Ця енергія розсіюється у вигляді теплоти. Але ж ЕП набув до кінця пуску таку ж кінетичну енергію, тому витрати електричної енергії з мережі будуть .

9.3.1.2 Динамічне гальмування

Як відомо, при цьому ковзання , а і , тобто і

Тоді згідно 9.11 . Весь запас кінетичної енергії, яку мав ЕП при кутовий швидкості перетворився у витрати, які розсіялися у вигляді теплоти.

9.3.1.3 Гальмування противовмиканням

При і , тобто і . Згідно 9.11, одержимо

, тобто ці витрати дорівнюють потрійному запасу кінетичної енергії і втричі перевищують витрати при динамічному гальмуванні.

9.3.1.4 Реверсуваня ЕП

Тут і , тобто і .

Тоді згідно 9.11

9.3.1.5 Витрати у АД

Усі ці витрати згідно 9.5 і 9.6 справедливі для роторних кіл ДПС і АД. Але для останніх слід також визначити витрати в колі статора згідно 9.7 і 9.8: .

Повні витрати у АД будуть:

(9.12)

Як бачимо з 9.13, у АД витрати у колі ротора незалежні від цього опору , а витрати у колі статора обернено пропорційні величині . Витрати визначаються лише механічними параметрами, тобто запасом кінетичної енергії в усталеному режимі і межами зміни швидкості. Витрати не змінюються за прямим пуском, або з використанням пускового резистора. З 9.13 бачимо, що за допомогою резистора у колі ротора не змінюючи можливо зменшити .

9.3.1.6 Пуск дпс

Розглянемо витрати, які існують у цьому режимі за допомогою ідеалізованих графіків, котрі відповідають режиму пуску і показані на рис. 9.2.

Рис. 9.2

На рис. 9.2 - це потужність, яка підведена до двигуна за ас пуску, тобто перехідного процесу . Сумарна енергія за час відповідає прямокутнику oбве.

Потужність холостого ходу ( пуск іде при ) показана прямокутником абвг, вона ж залишається і після часу , тобто відрізки аб і де дорівнюють один одному . Швидкість зростає по прямій ож, вона за час досягає значення . Корисна потужність зростає по прямій Ог і досягає максимуму до кінця пуску, а потім спадає до 0, оскільки . Енергія, яку споживає двигун (його якірне коло) під час пуску – є прямокутник Оаге, але оскільки зростає прямолінійно до точки г, то трикутник Оге – є корисна робота, тоді трикутник Оаг – це витрати у колі якоря.

Отже, заштрихований трикутник Оаг відповідає витратам, які визначені виразом 9.12.

Якщо під час пуску графіки мають складні форми, то площини, які обмежені цими кривими, можливо визначити інтегруванням.

Графіки на рис. 9.2. і вираз 9.12 та ін. дозволяють зробити висновок: зменшення витрат у перехідному режимі можливо, якщо зменшувати момент інерції , або збільшувати швидкість поступово, ступінчасто.