4.6. Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости Постановка задачи
Есть ряд производственных механизмов, у которых работа электропривода на высоких скоростях происходит с уменьшенными значениями момента статической нагрузки. К таким механизмам относятся, например, продольно-строгальные станки, у которых во время обратного хода резца стружка с обрабатываемой детали не снимается, поэтому обратный ход целесообразно и возможно производить с повышенной скоростью. Далее, на реверсивных станах горячей прокатки последние пропуски прокатываемого слитка происходят с малыми величинами статического момента, длина же слитка в этих пропусках наибольшая. Это также способствует увеличению скорости привода.
В указанных случаях целесообразно регулирование скорости вращения двигателя как изменением напряжения на якоре, так и изменением его потока возбуждения. На рис. 4.22 приведены зависимости установившихся значений некоторых регулируемых величин в электроприводе при изменении уровня напряжения задания UВХ. Чтобы улучшить энергетические показатели привода, регулирование скорости вращения двигателя в пределах от нуля до основной производят только изменением напряжения на якоре UЯ при номинальном потоке возбуждения Ф, а в диапазоне изменения скорости выше основной – изменением только потока возбуждения при постоянном, обычно номинальном напряжении на якоре.
Конечно,
в случае двухзонного регулирования
скорости схема электропривода получается
несколько сложнее, чем при однозонном
(т.е. при постоянном потоке возбуждения)
регулировании. Здесь выгода от применения
ослабления поля двигателя на скорости
выше основной получается за счет снижения
установленной мощности преобразователя
(агрегата Г-Д или вентильного
преобразователя), питающего якорную
цепь двигателя. Габарит, а следовательно,
и стоимость двигателя в обоих вариантах
оказываются одинаковыми, так как они
определяются величиной его номинального
момента.
Функциональная схема электропривода
Схема электропривода с двухзонным регулированием скорости состоит из двух систем регулирования: системы регулирования с воздействием на напряжение на якоре двигателя и системы регулирования с воздействием на поток двигателя (рис. 4.23). Первая система включает в себя контуры регулирования тока якоря и скорости, ничем не отличается от описанной ранее схемы подчиненного регулирования (см. рис. 4.9) и изображена упрощенно. Вторая система выполнена двухконтурной. Внутренний
контур регулирования тока возбуждения включает в себя тиристорный возбудитель ТВ UZ2, нагруженный на обмотку возбуждения двигателя LM, регулятор тока возбуждения РТВ AA2 и датчик тока возбуждения ДТВ UA2. Регулятор РТВ выполняется
обычно интегрально-пропорциональным. Если двигатель имеет большую (единицы секунд) постоянную времени цепи возбуждения, то применяют пропорциональный РТВ.
Внешний контур регулирования напряжения на якоре (иногда – ЭДС двигателя) включает в себя замкнутый контур регулирования тока возбуждения, а также регулятор напряжения (или ЭДС) РН AV и датчик напряжения ДН UV. Регулятор РН обычно интегральный. Максимум выходного напряжения РН ограничен с помощью блока ограничения БО A2 и соответствует номинальному току возбуждения двигателя. Выпрямительный мост, включенный между потенциометром RP и датчиком напряжения ДН, обеспечивает неизменную полярность напряжения на выходе ДН при реверсе привода.
При скорости вращения ниже основной, пока напряжение на выходе ДН ниже напряжения задания UЗН, регулятор РН находится в насыщенном состоянии, благодаря чему ток возбуждения двигателя поддерживается постоянным, равным номинальному. Регулирование скорости вращения двигателя производится только за счет изменения напряжения на якоре двигателя.
Когда напряжение на якоре двигателя увеличится до значения, соответствующего UЗН, регулятор РН уменьшает свой выходной сигнал, снижая тем самым и уставку на входе контура регулирования тока возбуждения двигателя. Поток в двигателе начинает ослабляться, приводя к увеличению скорости вращения двигателя. Так как регулятор РН интегрального типа, то в установившихся режимах работы электропривода на скорости выше основной всегда соблюдается равенство
UДН = UЗН ,
т.е. ослабление потока происходит при постоянном напряжении на якоре двигателя, соответствующем UЗН.
Описываемая схема, в которой ослабление потока двигателя происходит в функции напряжения на якоре, получила название схемы с зависимым управлением полем двигателя. В схемах с независимым управлением полем двигателя сигнал на ослабление потока двигателя дается обычно в функции величины напряжения на выходе задатчика интенсивности ЗИ.