Статическое и динамическое устойчивость электроприводов

При установившемся режиме работы , механические характеристики двигателя и рабочей машины пересекаются. Но это не значит, что электропривод будет устойчиво работать. Под устойчивостью понимают способность его автоматически восстанавливаться в устойчивый режим работы. Если привод выведен из состояния равновесия под действием возмущения (нагрузки на валу) и снова возвращаться в равновесное состояние после снятия возмущения (нагрузки на валу), то такое состояние установившегося движения называется устойчивым.

Если скорость привода после снятия возмущения продолжает изменятся, то такое состояние движения называется неустойчивым.

Устойчивость определяется положением механических характеристик в расчетной точке. Если в точке пересечения механических характеристик коэффициент жесткости электродвигателя меньше, чем коэффициент жесткости рабочей машины, то электропривод считается устойчив:

(2.22)

Однако сравнивать коэффициенты жесткости неудобно. Гораздо нагляднее можно определить устойчивость по изменению динамического момента.

Критерий следующий: если при увеличении скорости динамический момент меняет знак с плюса на минус, то привод устойчив. Если продолжительность действия возмущения соизмерима с продолжительностью переходного процесса, то следует рассматривать динамическую устойчивость электропривода.

Для динамической устойчивости требуется, чтобы продолжительность динамического момента было больше продолжительности действия возмущения и после снятия возмущения он возвращался в начальное положение.

Рисунок 2.10. К вопросу о статической устойчивости электропривода

На рисунке 2.10 изображены три точки пересечения механических характеристик асинхронного электродвигателя (линия 1) и рабочей машины (линия 2). В какой точке привод устойчив? Изобразим изменение динамического момента (линия 3).

(2.23)

Из рисунка 2.10 видна, что динамический момент в точке 2 изменяется со знака минус на знак плюс. Значит в точке 2 электропривод не устойчив. В точках 1 и 3 знак Мдин. Меняется с плюса на минус, значит в точках 1 и 3 привод устойчив. Следует отметить, что допускается работа асинхронного электродвигателя на рабочем участке характеристики (в точке 3). Работа в точке 1 является для асинхронного двигателя аварийной (при пусковых токах).

Например, при ударных нагрузках и значительном приведенном моменте электропривода наблюдается непрерывный переходной процесс в электроприводе (рисунок 2.11). Время действия возмущения составляет t1. Скорость двигателя падает, момент растет. После прекращения возмущения наступает время t2, в течении которого момент движения двигателя уменьшается до начального значения, а скорость восстанавливается до скорости холостого хода.

Обратите внимание, что хотя момент двигателя Мд.кон в конце времени t1 меньше Мс.мах нагрузки, но электродвигатель не останавливается. Ему помогает динамический момент значительных инерционных масс электропривода. В период t2 спад нагрузки, электродвигатель тратит больший момент, чем Мс.хх, для разгона вращающихся масс электропривода. Таким образом, динамический момент вращающихся масс электродвигателя более продолжительное время и способствует динамической устойчивости электропривода.

Рисунок 2.11. К вопросу о динамической устойчивости электропривода