3.2. Регулирование тока и момента двигателей

Регулирование тока и момента двигателей производится в тех случаях, когда ЭП должен обеспечить требуемое ускорение или замедление движения исполнительных органов или создать необходимое натяжение в обрабатываемом материале или изделии.

Сюда же относятся и случаи, когда требуется ограничивать момент ЭП для предотвращения поломки рабочей машины или механизма при внезапном стопорении ИО (например, при копании грунта, бурении скважин, заклинивании механической передачи и т.д.).

Регулирование (ограничение) тока и момента двигателей требуется также для обеспечения нормальных условий работы самих двигателей. Так, при пуске двигателей постоянного тока обычного исполнения по соображениям нормальной работы их коллекторно-щеточного узла ток должен быть ограничен на уровне 2…3 I_ном. Необходимость ограничения тока возникает и при пуске мощных двигателей постоянного и переменного тока, когда большие пусковые токи двигателей могут привести к недопустимому снижению напряжения питающей сети.

3.3. Регулирование положения электроприводов

Регулирование положения характеризуется процессом перемещения исполнительных органов рабочих машин и механизмов (механизмы подач станков, роботы, клапаны, задвижки и т.д.) в заданную точку пространства или плоскости и их установку там (фиксирование) с заданной точностью. Такое их перемещение называется позиционированием и обеспечивается соответствующим регулированием положения вала двигателя.

В разомкнутых электроприводах в начальной и конечной точках движения исполнительного органа устанавливают конечные выключатели. Конечный выключатель производит отключение электропривода от источника питания. Исполнительный орган тормозится и с невысокой точностью останавливается (например, останов кабины лифта).

При необходимости получения высокой точности регулирования положения и обеспечения качественного характера движения исполнительного органа используется замкнутый электропривод с обратной связью по положению. В этом случае система автоматически вырабатывает сигнал на начало торможения и обеспечивает заданную точность останова исполнительного органа (например, останов механической руки робота).

На рисунке 3.2 показан идеализированный рациональный график движения электропривода при отработке единичного перемещения (шага) исполнительного органа.

Рис. 3.2. Рациональный график движения электропривода

Этот график имеет в общем случае три участка – разгон, установившееся движение, торможение. В конечной точке, когда , скорость движения и его момент равны нулю, что соответствует состоянию покоя исполнительного органа [2,4].

Регулирование положения чаще всего требуется при реализации следящего и программно-управляемого движения исполнительного органа.

0. 3.4. Режимы работы электроприводов

Электрический привод может работать в одном из двух режимов – установившемся или переходном. Установившийся режим характеризуется тем, что все механические координаты (переменные) электропривода не изменяются во времени. Математическим условием установившегося режима является равенство нулю всех производных механических координат. К установившемуся режиму электропривода относится его движение с постоянной скоростью.

Переходный или динамический режим имеет место, когда хотя бы одна из производных механических координат электропривода отлична от нуля. Эти режимы описываются дифференциальными уравнениями. Типовыми переходными процессами для электропривода являются пуск, реверс, торможение, сброс и наброс нагрузки, регулирование скорости.

Основной целью рассмотрения переходных процессов является определение зависимости изменения во времени тока, момента, скорости, угла поворота вала двигателя. Нахождение этих зависимостей имеет большое практическое значение, так как они позволяют определить соответствие динамических характеристик электропривода требованиям технологического процесса, оценить допустимость возникающих в динамике тока и момента двигателя, определить правильность выбора двигателя и аппаратуры управления, рассчитать потери энергии и т.д.

Физическая причина наличия переходных процессов заключается в способности элементов электропривода накапливать и отдавать энергию – механическую, электромагнитную и тепловую. Поскольку процессы накопления и отдачи протекают не мгновенно, а постепенно в течение определенного времени, то изменения ЭДС, тока, момента, скорости, угла поворота отличаются инерционностью [1,3,4].

В зависимости от вида накапливаемой и отдаваемой энергии в электроприводе различают механические, электромагнитные и тепловые переходные процессы, которые взаимосвязаны между собой. Тепловые процессы протекают очень медленно, и рассматриваются отдельно.

В свою очередь механическая и электромагнитная инерционности элементов реального электропривода могут существенно различаться. В тех случаях, когда механическая инерционность значительно превышает электромагнитную, последнюю обычно не учитывают, и в этом случае переходные процессы называют механическими (они рассмотрены в теме 2). При сопоставимых механической и электромагнитной инерционностях имеют место электромеханические переходные процессы.

На рисунке 3.3 все электрические элементы электропривода объединены в электрическую часть электропривода (ЭЧЭП), а механические – в механическую часть (МЧЭП).

Рис. 3.3. Электрическая и механическая части электропривода

К электрической части отнесены все элементы системы управления и электрическая часть двигателя (его обмотки), а к механической – все элементы, участвующие в механическом движении, в том числе и ротор двигателя.

Электромагнитная постоянная времени (в секундах) характеризует инерционность обмоток двигателя и элементов силового преобразователя и схемы управления.

Электромеханическая постоянная времени (в секундах) является мерой инерционности механической части электропривода.

Для построения графиков изменения во времени координат электропривода должны быть предварительно известны следующие исходные данные:

1. вид рассматриваемого переходного процесса;

2. начальные и конечные значения тока, момента, скорости и других координат. Эти данные определяются с помощью статистических характеристик, на которых находятся начальная и конечная точки переходного процесса;

3. параметры электропривода, к числу которых относятся коэффициенты усиления (передачи) элементов и их постоянные времени.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000