Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Анализ методов выбора мощности асинхронного электропривода режущего аппарата навесной сегментно-палыдевой косилки КН-1.1.
1.1. Особенности режима работы асинхронного электропривода сегментно-пальцевой косилки КН-1.1. 10
1.2. Сравнительная оценка существующих методов выбора электродвигателя для привода режущего аппарата косилки . 12
ГЛАВА ВТОРАЯ. Теоретическое исследование режима работы электропривода режущего аппарата косилки .
2.1. Нагрузочная диаграмма режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки.
2.1.1. Режим работы режущего аппарата. Подходы к рассмотрению нагрузочной диаграммы. 19
2.1.2. Составляющие суммарного момента нагрузочной диаграммы. 20
а) Момент от сил инерции ножа Ми = Дф). 22
б)Момент трения от возвратно-поступательно движущихся инерционных масс режущего ножа, возникающего в кулисом механизме Мта = /(Ф). 23
в) Момент от сил трения режущей планки о неподвижные ножи Мтра =/(ф).
г) Момент статических сопротивлений Мо. 25
д) Суммарный момент, возникающий в кулисном механизме привода режущего аппарата, косилки на холостом ходу. 25
2.1.3. Момент от сил резания растительной массы.
а) Моделирование процесса резания. 29
б) Определение момента от сил резания Мре3 = /(ф). 31
2.1.4. Нагрузочная диаграмма кулисного приводного механизма режущего аппарата косилки.
2.1.5. Определение среднего момента сопротивления режущего аппарата.
2.2. Нагрузочная диаграмма трехфазного приводного асинхронного двигателя с к.з.р. режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки КН-1.1. Обоснование граничных условий, исключающих проявление переходных процессов и резонансных явлений.
2.2.1. Уравнение движения электропривода с учетом электромехани ческого переходного процесса.
а) Решение уравнения движения. 43
б) Определение эквивалентного значения момента двигателя Мдаэ, коэффициента формы его нагрузочной диаграммы Кф и граничных условий. 52
2.2.2. Уравнение движения электропривода с учетом электромеханического и электромагнитного переходных процессов, а также резонансных явлений.
а) Решение уравнения движения. 54
б) Влияние резонансных явлений на работу асинхронного электропривода косилки. 60
в) Определение эквивалентного значения момента двигателя Мдаэ, коэффициента формы его нагрузочной диаграммы Кф и граничных условий.
2.2.3. Механическая характеристика асинхронного электродвигателя привода режущего аппарата косилки.
а) Идеализированная характеристика статического режима (без проявления переходных процессов и резонанса). 61
б) Механические характеристики асинхронного привода косилки с учетом проявления электромеханического и электромагнитного переходных процессов . 62
в) Механические характеристики при резонансных процессах в приводном асинхронном двигателе косилки. 64
2.2.4. Выводы. 68
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Экспериментальное исследование режима работы электропривода режущего аппарата .
3.1. Описание экспериментальной установки с режущим аппаратом КН-1.1 .Постановка задач на эксперимент. 71
3.2. Методика исследования энергетики режущего аппарата экспериментальной установки . 73
3.2.1. Торсиометрирование кулисного привода режущего аппарата косилки.
а) Описание прибора. 75
б) Тарирование прибора 80
3.2.2. Экспериментальное получение нагрузочной диаграммы кулисного механизма режущего аппарата.
а) Диаграмма нагрузочного момента приводного механизма, работающего в режиме холостого хода. 81
б) Нагрузочная диаграмма момент сопротивления приводного механизма с учетом резания растительной массы. 84
3.2.3 Мощностные характеристики режущего аппарата косилки КН-1.1. 89
3.2.4. Анализ результатов экспериментальных исследований нагрузочной диаграммы и мощностных характеристик режущего аппарата косилки КН-1.1. 91
3.3. Экспериментальные исследования режимов работы приводного асинхронного электродвигателя трехфазного тока с коротко-замкнутым ротором.
3.3.1. Задачи экспериментального исследования. 92
3.3.2. Методика проведения экспериментов. 93
3.3.3. Измерение мгновенной скорости вращения ротора приводного двигателя в течение одного оборота приводного вала. 98
3.3.4. Экспериментальные нагрузочные диаграммы асинхронного двигателя привода режущего аппарата КН-1.1. 101
3.3.5. Динамическая механическая характеристика приводного электродвигателя М = f(co) с учетом электромеханического, электромагнитного переходных процессов и резонансных явлений 102
3.3.6. Выводы. 104
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Методика расчета мощности электродвигателя для привода режущего аппарата сегментно-палыгевой косилки .
4.1. Методика расчета мощности асинхронного привода рабочего органа косилки.
4.2. Экономическая эффективность применения методики выбора мощности приводного электродвигателя косилки .
4.3. Выводы. 117
Общие выводы. 118
Литература. 121
Приложения. 131
- Сравнительная оценка существующих методов выбора электродвигателя для привода режущего аппарата косилки
- Механические характеристики асинхронного привода косилки с учетом проявления электромеханического и электромагнитного переходных процессов
- Методика исследования энергетики режущего аппарата экспериментальной установки
- Экономическая эффективность применения методики выбора мощности приводного электродвигателя косилки
Введение к работе
Занимая незначительную часть пахотной земли и, имея менее 5% основных фондов земельных угодий, небольшие сельскохозяйственные предприятия, личные приусадебные хозяйства, а также иные подобные производители продукции растениеводства производят более 30% продуктов питания. Однако затраты труда и времени при проведении работ в отмеченных хозяйствах значительны. Поэтому за последнее время получил спрос универсальный электрифицированный агрегат (УЭА) для механизации работ в полеводстве и подсобных хозяйствах. Он имеет шлейф рабочих органов, позволяющих осуществлять разнообразные технологические операции: вспашку, боронование и фрезерование почвы, окучивание растений, скашивание растительной массы, транспортировку грузов. Он может быть также использован в качестве электропривода циркулярной пилы и электропривода насоса [32, 90].
Режимы работы асинхронного электродвигателя привода УЭА с большинством производственных механизмов характеризуются постоянной нагрузкой на валу. Однако работа приводного электродвигателя с навесной сегментно-пальцевой косилкой КН-1.1, входящей в комплект рабочих орудий УЭА, носит квазистатический характер за счет непрерывного проявления в установившемся режиме электромеханического, электромагнитного переходных процессов, а также резонансных явлений.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования УЭА с сегментно-пальцевой косилкой за счет рационального выбора приводного электродвигателя путем воздействия через управляющие факторы системы.
Объектом исследования является асинхронный электропривод режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки КН-1.1.
Предметом исследования выступают электромеханические, электромагнитные переходные процессы и резонансные явления, возникающие при эксплуатации асинхронного электропривода УЭА с режущим аппаратом навесной сегментно-пальцевой косилки КН-1.1. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1.Теоретически обосновать выбор асинхронного электродвигателя СП косилки по мощности и исполнению, работающего в квазистатическом режиме.
2. Получить аналитическое описание нагрузочной диаграммы режущего аппарата косилки.
3. Получить уравнение движения асинхронного электропривода с учетом электромеханического и электромагнитного переходных процессов, а также резонансных явлений.
4. Выявить зависимость динамического коэффициента формы нагрузочной диаграммы асинхронного электродвигателя от интенсивности проявления переходных процессов и резонансных явлений.
5. Определить комплекс воздействующих факторов на рациональный выбор асинхронного электродвигателя привода режущего аппарата СП косилки КН-1.1.
6. Экспериментально подтвердить теоретические исследования в лабораторных и полевых условиях.
7. Разработать методику определения параметров асинхронного электропривода режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки КН-1.1, обеспечивающей рациональный выбор электродвигателя и определить экономический эффект от ее внедрения.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: - разработана методика многофакторного выбора асинхронного электропривода для сегментно-пальцевой косилки КН-1.1, дополнительно учитывающая возможность воздействия через управляемые параметры системы на интенсивность протекания переходных процессов и резонансных явлений; - теоретически получено и экспериментально подтверждено уравнение нагрузочной диаграммы и его составляющих для режущего аппарата СП косилки;
- получено уравнение движения асинхронного электропривода сегментно-пальцевой косилки КН-1.1, обосновывающее граничные условия, соблюдение которых исключает проявление резонансных явлений и сводит к минимуму электромеханические и электромагнитные переходные процессы;
- установленно, что работа электропривода УЭА с СП косилкой КН-1.1 в рекомендуемых зонах частотной динамической характеристики обеспечивает гарантированный срок его службы.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики выбора асинхронного электропривода режущего аппарата СП косилки КН-1.1 по мощности и исполнению через управляющие факторы.
Методика исследования основана на теории математического анализа возникновения переходных процессов и резонансных явлений в асинхронном электроприводе косилки с гармоническим графиком нагрузки; компьютерном моделировании резания растительной массы, а также их экспериментальном подтверждении в лабораторных и полевых условиях.
На основании проведенных исследований разработанны рекомендации по выбору асинхронного электропривода класса СП косилок, которые внедрены в ГОКБ НИИ СХ Юго-Востока. Экономический эффект составляет 1334,2 руб.
Настоящая работа выполнена на кафедре "Применения электрической энергии в сельском хозяйстве" Саратовского ГАУ им.Н.И.Вавилова.
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Большую организационно-методическую помощь при написании диссертационной работы оказал коллектив кафедры "Применение электрической энергии в сельском хозяйстве", которому автор выражает глубокую благодарность. Особая благодарность научному руководителю, к.т.н., профессору С.Н.Любайкину, а также научному консультанту, к.т.н., доценту Ю.Н. Глубокому.
Сравнительная оценка существующих методов выбора электродвигателя для привода режущего аппарата косилки
Навесная СП косилка КН-1.1 по своей ширине захвата 1.1 м входит в перечень минимального шлейфа навесных рабочих орудий многофункционального электрифицированного агрегата (Рис. 1.1).
Универсальный электрифицированный агрегат (УЭА) для выполнения различных технологических операций имеет сменные рабочие орудия, выполняющие такие полевые работы, как, например, вспашка и культивация почвы, боронование, окучивание сельхозкультур, а также покос луговых трав, некоторых лекарственных растений. Электропривод УЭА может быть использован также для электропривода циркулярной пилы и для электропривода центробежного насоса. Агрегат базируется на самодвижущемся лафетном станке с ручным управлением. Приводной асинхронный коротко-замкнутый электродвигатель получает питание от системы трехфазного напряжения 380/ 220 В с частотой сети 50 Гц посредством четырехпроводного гибкого кабеля с медными жилами, уложенным на специальное устройство -кабелеукладчик.
В процессе эксплуатации навесной сегментно-пальцевой косилки ее асинхронный привод подвергается разнообразным эксплуатационным воздействиям. Надежность асинхронного электродвигателя в значительной степени определяется надежностью его обмоток, которая, в свою очередь, зависит от состояния изоляции.
В отличие от электроприводов различных рабочих орудий УЭА электропривод режущего аппарата косилки КН-1.1 имеет на своем валу знакопеременную нагрузку от возвратно-поступательного движения режущей планки, а также резкопеременную нагрузку от резания растительной массы и других статических сопротивлений в режущей аппарате.
Если нагрузка и скорость ротора изменяются в течении одного периода с большой частотой и в широких пределах, а постоянная времени электромагнитного переходного процесса в двигателе сравнима, а иногда и больше периода нагрузки, то токи в обмотках статора и ротора, а, следовательно, и вращающий момент двигателя не успевают принимать установившихся значений, соответствующих мгновенному значению скорости ротора [37,38,93,95].
Квазистатический режим работы может усугубляться проявлением резонанса. Вид механической характеристики электродвигателя будет резко отличаться от статической. Знакопеременная нагрузка на валу асинхронного электропривода приводит к перегрузке электродвигателя по току. В результате чего увеличивается тепловой износ изоляции, снижается сопротивление изоляции, что способствует развитию ее локальных дефектов.
Таким образом, этот вопрос требует проведения углубленного теоретического и экспериментального исследований в этом направлении и разработки методики выбора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя электропривода режущего аппарата навесной сегментно-пальцевои косилки КН-1.1 , как по мощности, так и по исполнению.
Сравнительная оценка существующих методов выбора электродвигателя для привода режущего аппарата косилки. При выборе мощности асинхронного двигателя для привода режущего аппарата косилки, сложность физических процессов, определяющих его поведение при нестационарных режимах работы, заставляет пользоваться приближенными математическими выражениями, в результате чего расчетная потребная мощность привода зависит от целого ряда неучтенных факторов и может оказаться либо завышенной, либо заниженной. В первом случае это ухудшает энергетические показатели электрифицированного агрегата: коэффициент мощности и к.п.д. и увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. Во втором случае перегрузка двигателя по току вызывает его перегрев и заметно сокращает нормативный срока службы двигателя. Все это говорит о необходимости проведения научных исследований режимов работы таких электроприводов с целью разработки уточненной методики выбора мощности асинхронного электродвигателя для привода режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки КН-1.1. Рассмотрим существующие подходы к выбору мощности такого электропривода. Одним из подходов к определению потребной мощности привода с резко-переменной нагрузкой является выбор двигателя по среднему моменту за цикл работы. Так А.Т. Шаповалов предлагает определять мощность приводного двигателя косилки следующим образом [99]: где Мер - суммарный момент статических сопротивлений, Нм; со - угловая скорость двигателя, рад/с; г\- к.п.д. передачи. Как уточняет автор, для косилки данного типа величина МсР представляет собой среднее значение статических сопротивлений за двойной ход ножа режущего аппарата при скашивании растительной массы. Аналогичный подход к решению этого же вопроса делается и А.П.Фоменковым [96]. Он прелагает определять потребную мощность двигателя валковой сегментно-пальцевой косилки по выражению:
Механические характеристики асинхронного привода косилки с учетом проявления электромеханического и электромагнитного переходных процессов
В каждом случае правильно выбранный приводной электрический двигатель должен удовлетворять двум основным требованиям: развивать номинальный вращающий момент и не перегреваться сверх допустимой температуры для данного класса изоляции. Если по вращающему моменту электродвигатель всегда имеет запас в виде перегрузочной способности, которая для серии 4А остается не менее 2.2 , то по теплу двигатель спроектирован так, что уже при своей номинальной загрузке он будет нагрет до значения предельно допустимой температуры, установленной ГОСТом для данного класса изоляции. Следовательно, наиболее уязвимым звеном в двигателе является изоляция его обмоток.
Обоснуем это следующими статистическими данными: основные отказы обмоток приходятся на межвитковые замыкания, что составляет 93%, пробой изоляции на корпус - 2% и межфазный пробой изоляции 5%. Возникновению витковых замыканий способствуют возможные разрывы бандажей, деформация частей обмотки, появление трещин возникающих при перегреве изоляции, что приводит к снижению сопротивления изоляции при попадании в образованные дефекты влаги, масла и пыли. Вследствие виткового замыкания возрастает ток, а это в свою очередь вызывает перегрев двигателя ( закон Джоуля-Ленца ). В конечном итоге изоляция выходит из строя вследствие перегрева. Поломки подшипников и других деталей электродвигателя наблюдаются достаточно редко ввиду большого запаса по механической прочности [6]. Таким образом, тепловой режим двигателя остается доминирующим в определении его срока службы.
Считается, что при работе электродвигателя в номинальном режиме с неизменяющейся нагрузкой срок его эксплуатации составляет 15 лет. Перегрев же изоляции на каждые 8 С приводит к сокращению срока службы электродвигателя по температуре в 2 раза [38]. Необходимо еще раз подчеркнуть, что достижение предельно допустимой температуры обмоток двигателя будет иметь место при постоянной и неизменной нагрузке на валу. Это наблюдается у таких производственных механизмов, как, например, центробежный вентилятор или насос при постоянной производительности и т.п.
Режущий аппарат СП косилки КН-1.1 имеет большие маховые массы возвратно-поступательно движущейся режущей планки, приводимой в движение через кулисный механизм. Рабочий орган косилки можно представить как механизм с переменным в функции угла поворота кулисы от 0...2к моментом инерции, который и обуславливает возникновение инерционных сил [8].
Все это в сумме определяет режим работы такого электропривода, как квазистатический с явно выраженным гармоническим характером при постоянно проявляющихся электромеханических и электромагнитных переходных процессов, а также резонансных явлений. Известно, что в любом асинхронном электроприводе имеются три вида инерционностей: тепловая, электромеханическая и электромагнитная. Вследствие значительного превалирования тепловой постоянной времени над временем цикла нагрузки, ее влияние во внимание не принимается. Однако электромеханическая и электромагнитная постоянные времени оказываются соизмеримыми с продолжительностью рабочего цикла режущего аппарата, поэтому их влияние должно учитываться при исследовании режима работы такого электропривода. Кроме того возможно наложение на протекающие переходные процессы резонансных явлений, когда возмущающая частота гармонической нагрузки совпадает или же будет близка к частоте собственных колебаний электропривода. Это может существенно усугубить режим работы асинхронного электродвигателя [2].
Решение задачи по определению уравнения движения электропривода с учетом электромеханического и электромагнитного переходных процессов, а так же резонансных явлений для режущего аппарата навесной электрифицированной узкозахватной косилки КН-1.1 дает возможность детально проанализировать воздействие этих факторов и выявить степень их влияния на режим его работы, тем самым, оптимизировать выбор электродвигателя как по мощности, так и по исполнению.
Мобильные сельскохозяйственные агрегаты - это сложные динамические системы. Они работают в условиях изменяющихся внешних воздействий, главными из которых являются: физико-механические свойства почвы (влажность, плотность, механический состав), ее рельеф ( дорожные условия, определяющие энергозатраты на передвижение агрегата и на производство работ ), свойства растений ( урожайность, упругость и т.д.), климатические факторы ( температура и влажность воздуха, запыленность и т.д.). Указанные факторы влияют на неравномерность загрузки ходовой части и органов привода сельскохозяйственного агрегата, а также на показатели качества технологического процесса, выполняемого машиной [10,52,55,101]. В настоящее время для заготовки основных видов трав и других растительных культур с учетом их специфики скашивания технологический комплекс машин достаточно разнообразен.
Рассмотрим влияние внешних воздействий на мобильный сельскохозяйственный агрегат на примере навесной сегментно-пальцевой косилки КН-1.1, предназначенной для скашивания естественных и сеяных трав.
Методика исследования энергетики режущего аппарата экспериментальной установки
При этом, как показали предварительные расчеты, период колебаний суммарного момента оказывается соизмеримым с электромеханической и электромагнитной постоянными времени близкого по потребной мощности ряда асинхронных электродвигателей. Поэтому расчет нагрузочной диаграммы двигателя необходимо производить с учетом электромеханического и электромагнитного переходных процессов [14].
В подходе к исследованию переходных процессов в электрических системах переменного тока есть существенная особенность. При быстрых электромагнитных процессах, происходящих со скоростью, соизмеримой с синусоидальными изменениями тока и напряжения необходимо рассмотрение мгновенных значений тока и момента [33,43,70,79,80,85,86].
В работах Янко-Триницкого А.А. , Пинчука И.С. , Шаповалова А.Т. , Лю-байкинаС.Н. [54,56,65,105] рассматриваются переходные процессы с учетом изменения скорости вращения машины. Опытные исследования переходных явлений, известные из опубликованных работ, были, как правило, выполнены для крупных машин, и поэтому в этих работах не были выявлены особенности поведения в переходных режимах электрических машин с небольшой массой ротора [16,17]. Эти особенности сводятся к следующим: а) активные сопротивления обмоток маломощных асинхронных двига телей, соизмеримы с индуктивными R=(0.5-1.0)X5, и поэтому играют существенную роль в переходных режимах; б) маховые массы вращающихся частей относительно малы, и поэтому машины резко реагируют на изменение момента нагрузки; в) скорости изменения электромагнитных и электромеханических явле ний при пуске будут близки между собой. Асинхронный двигатель представляет собой сложную систему магни 45 тосвязанных контуров, расположенных на статоре и роторе, причем взаимоиндуктивность между отдельными контурами при вращении ротора изменяется. При подключении к сети переменного тока такой сложной цепи, в ее контурах возникают переходные токи, которые могут существенно отличаться от их установившихся значений. Электромагнитный момент двигателя в переходном процессе также будет отличаться от своего установившегося значения. Так как нагрузка и скорость ротора приводного асинхронного двигателя с КЗР для электрифицированной косилки изменяются в течении одного периода с большой частотой и в широких пределах, то токи в обмотках ротора и статора, а следовательно, и электромагнитный момент двигателя не успевают принимать установившиеся значения, соответствующие мгновенному значению скорости ротора, вследствие того, что постоянные времени электромагнитного переходного процесса в двигателе сравнимы, а иногда и больше периода нагрузки [37,38,93,95]. Поэтому при выборе приводного двигателя для таких механизмов необходимо учитывать электромагнитный переходный процесс, вызываемый изменением скорости ротора в пределах периода нагрузки.
В электроприводе с резкопеременной нагрузкой, на протекающие в нем переходные процессы, оказывают влияние различные виды инерции: а) Инерция механическая вращающихся и движущихся поступательно частей рабочей машины, двигателя, промежуточных передач, характеризующаяся электромеханической постоянной времени То, которая зависит как от механических параметров системы приводной двигатель -режущий аппарат, то есть от маховых масс и характера статического момента, так и от механических свойств двигателя, определяемых сопротивлениями его цепей. Физический смысл электромеханической постоянной времени То заключается в следующем: эта постоянная представляет собой время разбега двигателя без нагрузки до установившейся скорости при неизменном на валу двигателя вращающем моменте, возникающем мгновенно и равным моменту короткого замыкания. Математический смысл То - это выражение производной скорости вращения двигателя по времени в диффенренциальном уравнении 1-го порядка, разрешенного относительно скорости вращения. Для асинхронного двигателя электромеханическая постоянная времени имеет смысл лишь для устойчивой части характеристики, так как для скольжений, больших критических значений электромеханическая постоянная времени окажется меньше нуля. б) Инерция электромагнитная, характеризуется электромагнитной посто янной времени Тэ. Величина ее зависит от соотношения индуктивности электрической цепи L и ее активного сопротивления г обмоток двигате ля (T3=L/r). в) Инерция тепловая электродвигателя и некоторых элементов аппара туры управления. Каждый вид инерции оказывает влияние на характер переходных процессов, замедляя их протекание. Степень влияния того или иного вида характеризуется соответсвующими, инерционными постоянными.
Тепловая инерция характеризуется постоянной времени нагрева Тт, которая представляет отношение теплоемкости С рассматриваемого электродвигателя к его теплоотдаче А (Тт= С/А) [6]. Каждый элемент, входящий в систему электродвигатель - рабочий орган, имеет свою постоянную времени нагрева, характеризующую протекание переходных процессов, т.е. изменение во времени температуры меди и активной стали. Нагрев обмоток влечет за собой увеличение их активного сопротивления и соответствующее изменение электромагнитной постоянной времени. Таким образом, принципиально, тепловые процессы необходимо учитывать при анализе переходных процессов электропривода. Но работа электропривода режущего аппарата сегментно-пальцевой косилки сопровождается быстро протекающими переходными процессами. Поэтому на построение нагрузочных диаграмм приводного механизма в пределах одного поворота кулисы изменение теплового состояния не оказывает существенного влияния вследствие ничтожно малого изменения температуры за время переходного процесса. Следовательно, при рассмотрении характера переходного процесса в электроприводе электрифицированной косилки, тепловыми переходными процессами можно пренебречь, так как время нагрева приводного двигателя очень большое. Из вышесказанного следует, что при рассмотрении нагрузочных диаграмм электропривода с переменной нагрузкой необходимо учитывать лишь электромеханическую и электромагнитную инерции.
Экономическая эффективность применения методики выбора мощности приводного электродвигателя косилки
Электромеханическая постоянная времени То - это величина производной скорости вращения двигателя по времени в дифференциальном уравнении первого порядка (2.47), разрешенного относительно скорости вращения. Для асинхронного приводного двигателя сегментно-пальцевой косилки То имеет смысл лишь для устойчивой части характеристики, так как для скольжений, больших критических электромеханическая постоянная времени меньше нуля.
Электромагнитная постоянная времени Тэ характеризуется обратной величиной произведения угловой скорости вращения двигателя на значение критического скольжения l/o)sK. Таким образом, влияние электромагнитного переходного процесса будет тем больше, чем больше угловое ускорение ротора электродвигателя косилки. При неизменной частоте нагрузки ускорение зависит от величины маховых масс привода и амплитуды переменной составляющей момента нагрузки.
Второе слагаемое вышеприведенного уравнения (2.99) определяет форму механической характеристики асинхронного привода режущего аппарата косилки. Если положить, что электромагнитная постоянная времени обращается в бесконечность Тэ —» оо , тогда выражение (2.99) приобретает вид уравнения с учетом одного лишь электромеханического переходного процесса (2.70). Другими словами, можно говорить о наложении электромагнитного переходного процесса на электромеханический переходный процесс. в) Механические характеристики при резонансных процессах в приводном асинхронном двигателе косилки. Из вышеизложенного следует, что наличие электромеханического и электромагнитного переходного процесса при работе привода приводит к значительному изменению его частотной характеристики. При совпадении приведенной собственной частоты колебания ротора двигателя f0 с частотой нагрузки fH возникают резонансные явления. Частота нагрузки приводного двигателя определяется возвратно-поступательным движением массы режущей планки сегментно-пальцевой косилки через кулисный механизм, а также моментом сопротивления от резания растительной массы [54, 60, 66, 67]. Резонансный режим работы привода при Шо о)«шс будет характеризоваться максимальным использованием двигателя по его перегрузочной способности. Диапазон возможных отклонений от Мн режима в допустимых пределах будет определять статическую устойчивость электропривода. Возможность отстроиться от резонанса является наилучшим выходом на благоприятный режим работы приводного асинхронного двигателя сегментно-пальцевой косилки. Поэтому для исследуемого привода желательно использовать двигатель с повышенным скольжением sK, что позволяет снизить эквивалентный момент двигателя МдвЭ и уменьшить коэффициент формы нагрузочной кривой Кф. Однако чрезмерное увеличение значения критического скольжения нежелательно, так как это приводит к большому изменению скорости привода от номинального значения при неравномерной нагрузке, или же при колебаниях напряжения сети, что приводит к увеличению потерь в меди двигателя и как следствие - дополнительный нагрев обмоток. Электромеханическая постоянная вермени Т0 определяется произведением момента инерции системы J на значение критического скольжения sK (J-sK). Корректируя их величину, можно изменять значение То, а также значение коэффициента формы нагрузочной диаграммы приводного двигателя. При постоянной частоте вращения запас кинетической энергии вращающегося тела пропорционален его моменту инерции. Поэтому двигатель с большим моментом инерции значительно легко преодолевает толчки нагрузки. Например, для привода такой косилки целесообразно применять двигатели с повышенным скольжением: 4АС80А4УЗ, 4АС80В4УЗ, 4АС80А2УЗ и др.[44]. Проявление резонансных явлений рессмотрено на примере асинхронного электропривода СП косилки. Предварительный расчет его мощности 1.5 кВт был проведен по величине среднего момента сопротивления Мер нагрузочной диаграммы косилки. Рассчитывались четыре электродвигателя различного ис полнения - 4А100Ь8УЗ,4А90Ь6УЗ, 4А80В4УЗ, 4А80А2УЗ с синхронными час тотами вращения от 750 об.мин до 3000 об.мин. Трехфазный двигатель серии 4А80А2УЗ с наименьшим значением момента инерции ротора 1др=0.0018 кг-м и синхронной скоростью вращения равной 3000 об/мин имеет отношение электромеханической и электромагнитной постоянных времени намного больше, чем у других рассматриваемых электродвигателей (То/Тэ = 6.4). Это помогает ему спокойно отстроиться от резонанса. Напротив, двигатель серии 4А100В4УЗ с синхронной скоростью вращения 750 об/мин и моментом инерции ротора равным Jp=0,013 кг-м2 имеет То/Тэ = 0.15, т.е. он оказывается в области резонанса для диапазона частот нагрузок 4...12 Гц данной косилки (Рис. 2.17). Итак, дополнительные маховые массы, увеличивая отношение электромеханической и электромагнитной постоянных времени двигателя Т0/Тэм 2, уменьшая резонансную частоту и амплитуду электромагнитного момента двигателя сегментно-пальцевой косилки, что позволяет отстроиться от резонанса. Исходя из расчетов, при соотношении возмущающей частоты нагрузки fH к собственной яастоте f0 колебаний электропривода равно единице fH/fo = 1, динамический коэффициент достигает значений m = 1,4...2,6 (Рис.2.17).
