10. Выбор системы электропривода и методов управления скоростью механизма

Важнейшая задача современного ЭП - экономич­ное и плавное регулирование скорости и широких пределах, с высокой надежностью. Эффективность производства, качество про­дукции, производительность и себестоимость неразрывно связанны с автоматизацией производственных процессов. Обеспечение рационального хода технологического процесса в значительной степени зависит от угловой скорости машины-орудия. Скорость может изменяться при изменении параметров ЭД (сопротивления, индуктивности) или источника питания (напря­жения, частоты).

Регулировочные свойства ЭП оцениваются несколь­кими показателями:

Диапазон регулирования где — верхний и нижний пределы регулирования. Малым считают диапазон 2:1, большим — 5:1, но можно получить и еще больший — 100 : 1. Это зависит как от возможностей самого ЭД, так и от способа регулирования скорости.

Плавность регулирования характеризуется коэффициентом плавности , где — угловая скорость на некоторой n-й сту­пени; — меньшая угловая скорость на ближайшей ступени регулирования. Например, двухскоростной АД имеет коэффициент плавкости . Это соответствует очень низкой плавности. ДПТ может иметь ко­эффициент плавности, близкий к единице, в зависимости от количества ступеней регулировочного реостата.

Стабильность скорости при изменении нагрузки зависит от жесткости механической характеристики. У ДПТ независимого и параллельного возбуждения, и особенно у АД с увеличением нагрузки скорость уменьшается незначительно. Синхронный ЭД обладает абсолютной стабильностью.

ЭД последовательного возбуждения имеют низкую стабильность скорости, так как их механические характеристики мягкие. Это считается существенным недостатком, но применяя тиристорное управление, стабильность даже этих ЭД можно повысить.

Экономичность регулирования скорости часто определяет спо­соб регулирования. Включение резисторов в цепь якоря или ротора вызывает бесполезный нагрев и затрату электрической энергии. Тиристорное управление является весьма эффективным, но требует дорогого и сложного оборудования. Регулирование скорости ДПТ изменением потока возбуждения экономич­но, но имеет другие недостатки. Как правило, с увеличением диапазона регулирования снижается его экономичность.

Направление регулирования скорости может быть вверх или вниз от основной, т. е. в большую или меньшую сторону относи­тельно номинального значения. Это достигается различными спо­собами.

В процессе регулирования скорости мощность и момент, раз­виваемые ЭД, могут изменяться, но в любом случае они не должны превышать номинального значения. Рассмотрим зависи­мость между скоростью двигателя, допустимой мощностью и до­пустимым моментом на валу,

Из формулы следует, что если , то при номи­нальной скорости мощность, развиваемая ЭД, будет номи­нальной, а сам он будет нагреваться до своей допустимой температуры.

Таким образом, ЭП в процессе регулирования скорости может работать в двух режимах:

1. При постоянном моменте;

2. При постоянной мощности.

В первом режиме работают подъемные устройства, прокатные станы, механизмы вспомога­тельного движения на металлорежущих станках, конвейерные уста­новки, а во втором - главные механизмы металлорежущих стан­ков при условии их полного использования.

Существует и третья группа механизмов (вентиляторы, центро­бежные насосы, гребные винты), у которых регулирование ско­рости вверх от основной недопустимо вообще, так как с увеличе­нием скорости момент растет пропорционально квадрату, а мощ­ность пропорционально кубу скорости, т. е. получается большая перегрузка.

Существует несколько способов регулирования угловой скорости вращения ДПТ:

1.Изменением сопротивления в цепи якоря;

2. Изменением потока возбуждения;

3. Изменением подводимого напряжения на якорь.

Применяют и другие способы, яв­ляющиеся разновидностью вышеперечисленных.

Регулирование угловой скорости изменением подводимого напряжение на якорь осуществляется следующим образом.

При уменьшении напряжения пропорцио­нально уменьшается и угловая скорость, причем изменяется и скорость холостого хода. Такая особенность выгодно отличает этот способ от остальных, так как жесткость характеристик при этом не изменяется рисунке 14.

Рисунок 14 -Механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при регулировании угловой скорости изменением напряжения на якоре.

Напряжение, подаваемое на якорь, можно изменять:

1. Индиви­дуальным генератором (системой генератор — двигатель);

2. Последо­вательно-параллельным включением нескольких электродвигателей;

3. Регулировочным трансформатором или автотрансформатором с выпрямителем;

4. Электромашинным усилителем;

5. Системой с дроссе­лями насыщения;

6. Тиристорным преобразователем.

Возможно применение этих способов в совокупности друг с другом, а также использование обратных связей. Эти факторы в значительной мере определяют свойства ЭП: эко­номичность регулирования, плавность, диапазон, жесткость характеристик и даже возможность изменения формы механических характеристик.