Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
СУАЭ / № 3.docx
Скачиваний:
32
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
29.63 Кб
Скачать

Дисциплина: ПП.03.05 «Системы управления автоматизированного

электропривода»

Блок модулей 1 (ПП.03.05.01) «Механические характеристики электроприводов,

принципы регулирования скорости электропри-

водов»

Модуль 1.1 (3 ПФ.С.11.ЗР.З.01.01) «Механика электропривода»

Лекция № 3

«Общие сведения о регулировании скорости електропривода.

Способы регулирования скорости электропривода.

Основные параметры регулирования скорости»

План:

1. Общие сведения о регулировании скорости електропривода. Способы регули-

рования скорости электропривода.

2. Основные параметры регулирования скорости.

Пункт 1 - Общие сведения о регулировании скорости електропривода. Способы

регулирования скорости электропривода.

В современной промышленности используется большое количество производственных механизмов, рабо­тающих с различной, изменяющейся скоростью. К этой мно­гочисленной группе относятся металлообрабатывающие станки, прокатные металлургические станы, подъемные краны и транспортные устройства, а также различные ме­ханизмы бумажной, угольной, текстильной и других отрас­лей промышленности. Так, в металлорежущих станках скорость электропривода должна регулироваться в зависи­мости от рода обрабатываемого металла, качества резца, размеров обрабатываемых изделий и других факторов. В прокатных станах для каждого профиля прокатываемого металла также имеются свои наиболее благоприятные ско­рости, определяющие производительность стана и качество продукции. Снижение скорости при прокатке ведет к умень­шению производительности и увеличению расхода энергии вследствие охлаждения металла, а чрезмерное увеличение скорости ухудшает качество продукции и даже приводит к появлению брака, так как при чрезмерных скоростях металл не успевает заполнить углы калибров прокатных валков.

В лифтах, подъемных и транспортных механизмах ско­рость необходимо снижать по мере подхода к пункту оста­новки, чтобы обеспечить плавное замедление и точную оста­новку в нужном месте. Скорость, при которой должен рабо­тать дымосос в котельной, определяется качеством топлива, его влажностью, зольностью, условиями процесса горения и требуемой производительностью котла. Во всех этих меха­низмах, как и во многих других, для достижения высокой производительности и требуемого качества работы необхо­димо осуществлять регулирова-ние скорости.

Регулированием скорости называется принудительное изменение скорости электропривода в зависимости от тре­бований технологического процесса. Понятие регулирования скорости не следует смешивать с естественным изменением скорости, возникающим в электроприводах в силу изме­нения нагрузки на валу работающей машины.

Регулиро­вание скорости осуществляется дополнительным воздей­ствием на приводной двигатель; оно может быть произ­ведено человеком или специальным автоматическим устрой­ством.

В принципе регулирование ско­рости движения элементов исполнительных органов может быть достигнуто тремя способами:

1 - воздействием на механическую передачу;

2 - воздействием на сам электродвигатель;

3 - воздействием на то и другое одновременно.

Первый способ связан с изменением передаточного числа или радиуса приведения механической передачи при постоян­ной скорости двигателя и поэтому получил название механиче­ского способа регулирования. Для его реализации могут быть ис­пользованы коробки передач (при ступенчатом регулировании), вариаторы, электромагнитные и гидравлические муфты (для плав­ного регулирования). Этот способ применяется ограниченно из-за сложности автоматизации технологических процессов, малого набора регулируемых механических передач указанного типа и невысоких надежности и экономичности их работы.

Второй способ, получивший название электрического, пре­дусматривает воздействие на двигатель при неизменных парамет­рах механической передачи. Этот способ нашел основное приме­нение в современном ЭП вследствие его широких регулирово­чных возможностей, простоты и удобства использования в общей схеме автоматизации технологических процессов и экономично­сти.

Третий способ, комбинированный, сочетает в себе электри­ческий и механический способы, находит применение главным образом в ЭП металлообрабатывающих станков.

Пункт 2 - Основные параметры регулирования скорости.

Как уже было сказано ранее, в настоящее время широко применяется электрическое регулирование скорости, которое имеет ряд преимуществ в отношении технических и экономических показателей. Основными ппараметрами, характеризующими различ­ные способы регулирования скорости электроприводов, являются:

1) Диапазон регулирования - определя­ется отношением возможных установившихся скоростей ωmax максимальной к минимальной ωmin.

Обычно диапазон регулирования выражается в числах в виде отношения, например: 2:1, 4:1, 10:1, 20:1 и т.д. Современные системы автоматического регулирования элек­троприводов с обратными связями позволяют существенно расширить диапазон регулирования скорости. Различные производственные машины требуют разных диапазонов регулирования. Например, главные механизмы металлорежущих станков в зависимости от их назначения работают с диапазонами регулирования D = (4:1) ÷ (100:1) и выше; для механизмов подач универсальных станков требуется диапазон до 10000:1 и вышe. При изго­товлении бумаги для газет бумагоделательная машина ра­ботает с диапазоном регулирования D = 3:1, а при изго­товлении высших сортов бумаги D = 20:1. Некоторые прокатные металлургические станы имеют диапазон регулирования D = (20:1) ÷ (25:1).

2) Плавность регулирования - характеризует скачок ско­рости при переходе от одной скорости к ближайшей воз­можной. Плавность тем выше, чем меньше этот скачок. Число скоростей, получаемых в данном диапазоне, определяется плавностью регулирования. Её можно оценить коэффициен­том плавности регулирования, который находится как отношение двух соседних значений угловых скоростей при регулировании. Плавность регулирования во многих случаях определяет качество продукции. В практике электропривода наимень­шей плавностью регулирования обладают двухскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Высокая плавность регулирования угловой скорости достигается, например, в двигателе постоянного тока неза­висимого возбуждения при регулировании изменения по­тока или подводимого к якорю двигателя напряжения.

3) Экономичность регулирования характеризуется затра­тами на сооружение и эксплуатацию электропривода. Необходимо отметить, что экономически выгодным ока­зывается такой регулируемый электропривод, который обес­печивает большую производительность приводимого им в действие механизма при высоком качестве технологиче­ского процесса и сравнительно быстро окупается. При оценке экономичности регулируемого электропри­вода следует принимать во внимание надежность его в экс­плуатации, а также учитывать дефицитность материалов и оборудования, затрачиваемых на сооружение того или иного привода. Существенное значение имеют потери энергии в процессе регулирования. Важным экономическим показателем электропривода является коэффициент мощности и потребление реактивной энергии за рабочий цикл. В случае двигателя переменного тока сдвиг фаз между током и напряжением сети обусловливается потреблением реактивной мощности, затрачивае­мой на создание магнитного потока. Номинальный коэффициент мощности для большинства двигателей составляет cos φ ном - 0,8 ÷ 0,9 и зависит от мощности двигателя. С ростом мощности и номинальной уг­ловой скорости двигателя повышается номинальный коэф­фициент мощности. Коэффициент мощности асинхронного двигателя в сильной степени зависит от нагрузки; при хо­лостом ходе коэффициент мощности мал вследствие значи­тельной реактивной мощности, затрачиваемой на создание потока, и малой активной мощности, связанной лишь с по­стоянными потерями. По мере роста нагрузки примерно до номинальной активная мощность растет быстрее реактивной и cos φ возрастает до номинального значения.

Коэффициент мощности синхронного двигателя также за­висит от нагрузки, однако он может быть изменен при регу­лировании тока возбуждения. При меньшем токе возбужде­ния синхронный двигатель является потребителем реактив­ной мощности. С увеличением тока возбуждения возрастает cos φ. При дальнейшем увеличении тока возбуждения син­хронный двигатель может работать в качестве генератора реактивной мощности.

4) Стабильность скорости характеризуется изме­нением угловой скорости при заданном отклонении момента нагрузки и зависит от жестко­сти механической характеристи­ки; она тем выше, чем больше жесткость характеристики.

5) Направле­ние регулирования скорости (уменьшение или увеличение её относительно основной скорости) зависит от способов регулирования скорости.

Различают однозонное регулирование вверх от основной ско­рости и двухзонное регулирование, когда имеется возмож­ность получать характеристики выше и ниже естественной. При регулировании с помощью резисторов в цепи якоря двигателя постоянного тока или в цепи ротора асинхрон­ного двигателя угловая скорость в двигательном режиме при данной нагрузке по мере увеличения сопротивления резисторов уменьшается. Это означает, что регулирование изменением сопротивления резисторов может быть осуще­ствлено только вниз по отношению к основной скорости. Напротив, регулирование уменьшением магнитного по­тока ведет в пределах нормальных нагрузок к увеличению угловой скорости, т. е. в этом случае осуществляется однозонное регулирование вверх от основной скорости.

6) Допустимая нагрузка при различных скоростях. т. е. наибольшее значение момента, который двигатель способен развивать длительно при работе на регулировочных характеристиках, определяется нагревом двигателя и для разных способов регулирования будет различной.

Изменение нагрузочного момента в зависимости от ско­рости у различных производственных механизмов различно. Например, многие механизмы требуют регулирования при постоянном моменте. К ним относятся: подъемные краны, лебедки, некоторые прокатные станы и т, и. С другой сто­роны, существуют механизмы, у которых регулирование скорости производится с постоянной мощностью. В ка­честве примеров подобного механизма можно привести токарный станок, у которого в процессе обработки данной детали желательно поддержание постоянства линейной скорости (или скорости резания) и усилия резания. При этих условиях произведение скорости резания на усилие даст постоянство мощности. Поддержание постоянства скорости резания достигается плавным регулированием угловой скорости электропривода. Однако в таком случае регулирование угловой скорости двигателя может оказаться неэкономичным, так как двигатель на разных угловых скоростях будет исполь­зован неодинаково и при работе на некоторых из них будет недогружен. Недогрузка двигателя ведет к ухудшению эксплуата­ционных показателей привода, так как при этом умень­шается КПД двигателя, а при переменном токе, кроме того, уменьшается и коэффициент мощности. Желательно поэтому применять такой способ регулирования, при кото­ром двигатель был бы по возможности полностью загру­жен при всех угловых скоростях.

Соседние файлы в папке СУАЭ