(7.9)
где U - напряжение, подводимое к электродвигателю, В; D - диаметр рабочего органа
машины, м; x
′
- линейная скорость рабочего органа машины м⋅c
-1
.
Большое количество жестких механических характеристик электродвигателя
постоянного тока с независимым возбуждением позволяет на новом уровне решить задачу
кинематики и динамики многих машин и механизмов. В разделе 5.2 на примере
двухмассовой механической системы показано, что изменение интенсивности нарастания
возмущающего воздействия на машину за время кратное периоду свободных колебаний,
позволяет получить минимальные динамические нагрузки. Реализация такого способа
формирования движущего усилия может быть осуществлена и для многомассовых
механических систем.
Рассмотрим закон формирования движущего усилия на примере шахтной подъемной
машины - наиболее мощной и ответственной установки. Для таких установок ускорение в
период основного разгона не должно превышать 1,0 м⋅с
-2
, при этом в начальный момент
трогания ускорение должно быть менее 0,3 м⋅с
-2
. Исходя из условия получения
минимальных динамических нагрузок при пуске, эти уровни ускорений должны
формироваться за время кратное периоду колебаний груженой ветви каната. При этом,
колебательный процесс в порожней ветви каната не будет минимизирован. Так как уровень
нагрузок в порожней ветви примерно в два раза меньше чем в груженой, вопрос о
получении минимальных нагрузок в порожней ветви не ставится. Это возможно при
высоком быстродействии системы формирования движущего усилия. Таким образом, при
создании системы управления двигателем постоянного тока ставится задача ограничения
рывка. Следует заметить, что величина рывка не только формирует динамические нагрузки,
но и оказывает влияние на ощущения человека в кабине лифта или клети. Влияние этого
физиологического фактора зависит не от величины скорости, а также не столько от
величины ускорения, сколько главным образом от темпа изменения ускорения, т. е. от
рывка [32]. Следовательно, ускорение 0,3 м⋅с
-2
должно быть достигнуто за время, кратное
периоду колебаний, оставаясь равным этой величине до тех пор, пока не будет пройден
путь, равный длине разгрузочных кривых. После этого ускорение от величины 0,3 м⋅с
-2
должно возрасти до заданного верхнего предела за время, кратное периоду свободных
колебаний. При приближении скорости машины к максимальной ускорение должно
уменьшиться до нуля, за время, кратное периоду свободных колебаний. При высоких
скоростях движения путь разгона может достигать большой величины. В результате
периоды колебаний в начале процесса и в конце разгона могут отличаться. Этот факт
необходимо учитывать при формировании программы движущего усилия и при численном
интегрировании динамического процесса.
Из уравнения (7.9) видно, что для реализации рассмотренного движущего усилия
необходимо сформировать соответствующий закон изменения напряжения U, подводимого
к электродвигателю. Из-за наличия индуктивности обмоток, привод постоянного тока имеет
электромагнитную постоянную времени. Влияние постоянной времени необходимо учесть
при формировании задания. Электромагнитная постоянная времени электродвигателя
определяется в основном индуктивностью и активным сопротивлением обмотки