Регулирование скорости электроприводов

Регулированием скоростиявляется принудительное изменение скорости двигателя в целях регулирования скорости движения исполнительных органов машин и механизмов. В общем случае регулирование скорости двигателей – а под этим понимается также и поддержание скорости на заданном уровне – может осуществляться двумя способами – параметрическим и в замкнутых системах.

При параметрическом способе регулирование достигается изменением каких-либо параметров электрических цепей двигателей или питающего напряжения за счет включения, например, различных дополнительных элементов: резисторов, конденсаторов, индуктивностей. Качество такого регулирования скорости обычно оказывается не очень высоким.

При необходимости получения процесса регулирования скорости с высокими качественными показателями переходят к замкнутым системам электропривода, в которых воздействие на двигатель обычно осуществляется изменением подводимого к двигателю напряжения, или частоты этого напряжения, или того и другого. Для этой цели служат различные силовые преобразователи постоянного и переменного тока.

Регулирование скорости в количественном отношении характеризуется шестью основными показателями [1,3,4].

1. Диапазон регулированияопределяется отношением максимальной и минимальной скоростей: при заданных пределах изменения нагрузки на валу двигателя.

Различные рабочие машины требуют разных диапазонов регулирования. Так, прокатные станы характеризуются диапазоном , станки от до и более, бумагоделательные машины и т.д.

2. Направление регулированияскорости определяется расположением получаемых искусственных характеристик относительно естественной. Если они располагаются выше естественной, то говорят о регулировании скорости вверх от основной, если ниже – вниз от основной. Расположение искусственных характеристик как выше, так и ниже естественной обеспечивает так называемое двухзонное регулирование.

3. Плавность регулированияскорости определяется числом получаемых в данном диапазоне искусственных характеристик: чем их больше, тем регулирование скорости будет осуществляться плавнее. Плавность оценивается коэффициентом, который находится как отношение скоростей на двух ближайших характеристиках

, (3.1)

где и – скорости на и искусственных характеристиках.

Наибольшая плавность достигается в замкнутых системах с ис­поль­зованием преобразователей напряжения и частоты, небольшая плавность обычно соответствуетпараметрическим способам регулирования. При плавном регулировании скорости качественно протекает технологический процесс, улучшается качество выпускаемой продукции, повышается производительность работы электропривода и т.д.

4. Стабильность в поддержании заданной регулировочной скорости технологом зависит от жесткости механической характеристики ЭД. Более жесткую механическую характеристику возможно получить только в замкнутых электроприводах. В разомкнутом электроприводе и при слишком пониженной скорости и колебаниях момента сопротивления будут происходить большие колебания скорости, что недопустимо.

5. Допустимая нагрузка на двигатель при регулировании скорости зависит от протекающего тока в силовой части. Этот ток не должен превышать номинального значения. В противном случае двигатель будет перегреваться. Допустимый ток зависит от вида механической характеристики исполнительного органа и примененного способа регулирования скорости.

6. Экономичность регулирования определяется капитальными и эксплуатационными затратами на регулируемый электропривод. Капитальные затраты должны быть по возможности минимальными, или в противном случае такими, чтобы срок окупаемости электропривода не превысил нормативного.

Эксплуатационные затраты обычно оцениваются средневзвешенным коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности ЭД:

; (3.2)

. (3.3)

В формулах (3.2) и (3.3):

– количество регулируемых скоростей в диапазоне регулирования:

– активные мощности на валу двигателя при различных скоростях;

– потери мощности при различных скоростях;

– время работы электродвигателя на каждой регулируемой скорости;

и – активные и реактивные мощности, потребляемые электродвигателем.

Чтобы приведенные коэффициенты были не слишком малы, необходимо выбрать верный способ регулирования скорости.