3.2. Регулирование момента и тока

При формировании заданного графика движения исполнитель­ных органов часто бывает необходимо обеспечивать требуемое их ускорение или замедление. В соответствии с выражениями (33) и (34) это достигается регулированием прикладываемого к исполни­тельным органам со стороны ЭП момента или усилия.

В некоторых технологических процессах (прокатка металла, из­готовление проводов и кабелей, бумажное и текстильное производ­ства) требуется, чтобы исполнительные органы рабочих машин со­здавали необходимое натяжение в обрабатываемом материале или изделии. Это также обеспечивается с помощью ЭП регулировани­ем создаваемого им момента или усилия на исполнительных орга­нах соответствующих рабочих машин и механизмов.

В некоторых случаях требуется ограничивать момент ЭП для пре­дотвращения поломки рабочей машины или механизма при внезап­ном стопорении движения исполнительного органа (например, при копании грунта, бурении скважин, заклинивании механической пе­редачи и др.). Основными показателями для оценки того или иного способа регулирования (ограничения) момента являются точность и экономичность.

Каким же образом можно изменять момент ЭП? Для ответа на этот вопрос вспомним, что развиваемый электрическим двигателем момент пропорционален произведению магнитного потока и тока якоря, т. е.

М = С_мФI,

где С_м – конструктивный коэффициент двигателя;

Ф – магнитный поток, I – ток якоря.

Таким образом, изменяя ток якоря или магнитный поток Ф, можно регулировать (ограничивать) момент.

Регулирование тока и момента двигателей требуется также и для обеспечения нормальной работы самих двигателей. Так, при пуске двигателей постоянного тока обычного исполнения для обеспече­ния нормальной работы их коллекторно-щеточного узла ток дол­жен быть ограничен значением 3I_ном. Необходимость ограничения тока возникает и в случае пуска мощных двигателей постоянного и переменного тока, так как их большие пусковые токи могут приве­сти к недопустимому снижению напряжения питающей сети.

Для анализа возможности регулирования тока используется элек­тромеханическая характеристика двигателя (иногда называемая ско­ростной), которая представляет собой зависимость его скорости от тока Ω(I). Для двигателей постоянного тока независимого возбуж­дения при постоянном (нерегулируемом) магнитном потоке электромеханическая характеристика повторяет механическую. Ре­гулирование момента чаще всего производится воздействием на ток двигателя посредством изменения подводимого к нему напряжения или включения в его цепи добавочных резисторов. Отметим, что регулирование тока и момента может осуществляться только в ди­намическом (переходном) режиме работы ЭП, поскольку в устано­вившемся режиме ток и момент двигателя определяются его меха­нической нагрузкой.

На рис. 17, а для примера показаны типовые электромеханичес­кие и механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения, позволяющие регулировать (ограничи­вать) ток I и момент М при пуске с помощью добавочного резисто­ра в цепи якоря. Резистор включается в цепь двигателя на период пуска (прямая 1), а затем с помощью схемы управления выводится (шунтируется) – прямая 2. Видно, что регулирование тока и момен­та производится ступенчато соответственно в пределах I₁–I₂ и М₁–М₂ и характеризуется невысокой точностью. Для повышения точности необходимо использовать несколько ступеней резисторов, в этом случае размах изменения тока I и момента М сузится. Дан­ный способ, получивший название параметрического, характеризу­ется простотой реализации, но недостаточной точностью

Рис.17. Характеристики двигателей при регулировании (ограничении) тока и момента с помощью резистора в разомкнутом ЭП (а) и в замкнутой системе «преобразователь – двигатель» (б)

Изображенная на рис. 17, б характеристика является типовой при регулировании тока и момента в замкнутой системе «преоб­разователь – двигатель». За счет соответствующего воздействия на двигатель с помощью преобразователя формируется близкий к вертикали участок 3 характеристики. Точность регулирования тока и момента в таких ЭП является высокой (участок 3 характе­ристики в пределе может быть получен в виде вертикальной ли­нии).