Понятие о регулировании координат электропривода

Каким же образом в ЭП обеспечивается требуемый характер движения различных ИО?

Рассмотрим структуру механической части ЭП (рис. 9.3).

Рисунок 9.3 - Структура механической части электропривода

На рис.9.3 приняты следующие обозначения:

j, w, w′ - угловое положение вала, угловая скорость и угловое ускоре­ние вала ЭД;

i, r – передаточное число и радиус приведения МПУ;

j_ио, w_ио, w′_ио - угловое положение, угловая скорость и угловое ускоре­ние ИО;

х_ио, n_ио, n′_ио - линейное положение, линейная скорость и линейное ускорение ИО.

Координаты ЭД и ИО связаны соотношениями:

j_ио = j/iх_ио = rj;

w_ио = w/i (9.1) n_ио = rw; (9.2)

w′_ио= w′/i n′_ио= rw′;

Анализируя структуру механической части ЭП и выражения (9.1), (9.2) можно назвать два возможных способа регулирования угловой (w_ио=var) или линейной (n_ио=var) скорости ИО:

1) применение МПУ с регулируемым передаточным числом i или радиусом приведения r при нерегулируемой скорости вращения вала ЭД (i=varили r=var; w=const);

2) регулирование скорости вращения вала двигателя w при неизменных параметрах МПУ (w=var; i=const либо r=const).

Первый способ (механический) использовался на ранней стадии развития ЭП. При этом способе используются регулируемые передачи (вариаторы, коробки скоростей), отличающиеся громоздкостью, невысокой надёжностью и сложностью автоматизации.

По мере развития электропривода вместо механического способа стал применяться второй – электрический способ, при котором функции регулирования движением ИО возлагаются на ЭД и его систему управления. Это позволяет резко улучшить технико-экономические показатели работы ЭП и автоматизировать технологические процессы. В настоящее время именно электрический способ управления движением ИО занял главенствующее положение. Этот способ осуществляется за счёт регулирования координат (переменных) двигателя (w′, w, j, а также электромагнитного момента М,тока якоря I_я,активной мощности Р,магнитного потока Ф и т.д.).

Регулирование скорости ЭД в общем случае может осуществляться двумя способами: параметрическим либо применением замкнутых систем.

При параметрическом способе регулирование достигается изменением каких-либо параметров электрических цепей ЭД или питающего напряжения за счёт включения различных дополнительных элементов: резисторов, конденсаторов, ёмкостей. Качество такого регулирования оказывается невысоким.

При необходимости получения процесса регулирования скорости с высокими качественными показателями используют замкнутые системы ЭП, в которых воздействие на ЭД осуществляется изменением питающих напряжения или частоты, либо того и другого. Для этой цели служат различные силовые преобразователи постоянного и переменного тока.

Регулирование скорости характеризуется следующими основными показателями:

1) диапазоном регулирования, т. е. отношением максимальной и мини-мальной скоростей при заданных пределах изменения нагрузки на валу:

. (9.3)

Заметим, что для ЭП прокатных станов D=20…50, а станков - D=4…1000.

2) стабильностью скорости, которая характеризуется изменением скорости при изменении момента нагрузки на валу. Все основные типы двигателей, за исключением синхронных, имеют наклонные механические характеристики, т. е. при увеличении нагрузки их скорость падает.

3) экономичностью регулирования скорости; при работе двигателя с различными скоростями используется показатель средневзвешенный КПД за регулировочный цикл

(9.4)

где Р_2i, DР_i, t_i - соответственно полезная мощность, потери мощности и время работы двигателя на i – й скорости;

n – число скоростей.