2.1. Показатели, характеризующие процесс регулирования скорости

В современной промышленности используется большое количество производственных механизмов, работающих с различной, изменяющейся скоростью.

Во всех этих механизмах, как и во многих других, для достижения высокой производительности и требуемого качества работы необходимо осуществлять регулирование скорости.

В настоящее время все большее применение находит электрическое регулирование скорости, которое имеет ряд преимуществ в отношении технических и экономических показателей.

Основными показателями, характеризующими различные способы

регулирования скорости электроприводов, являются:

1) 2) 3) 4)

диапазон регулирования;

плавность;

экономичность;

стабильность скорости;

направление регулирования скорости (уменьшение или увеличение ее относительно основной скорости);

допустимая нагрузка при различных скоростях.

Диапазон pегyлиpования угловой cкоpоcmи определяется отношением возможных установившихся скоростей максимальной соmax к минимальной соmin

D Wm ax- Wm in

при заданной точности регулирования (с заданным статическим падением скорости электропривода) для установленных пределов изменения момента нагрузки и других возмущений.

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 выше. 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).

Плавно^ьpегyлиpования характеризует скачок скорости при переходе от данной скорости к ближайшей возможной. Плавность тем выше, чем меньше этот скачок. Число скоростей, получаемых в данном диапазоне, определяется плавностью регулирования. Ее можно оценить коэффициентом плавности регулирования, который находится как отношение двух соседних значений угловых скоростей при регулировании

где со i и со i-j - угловые скорости соответственно на i -й и (i-J) -й ступенях регулирования.

При плавном регулировании ф пл®1 , а число скоростей z®°° . В случае ступенчатого регулирования коэффициент плавности регулирования может существенно отличаться от единицы. Число скоростей, диапазон регулирования D и коэффициент плавности регулирования при таком регулировании связаны между собой равенством

D=jm

z-J

Плавность регулирования во многих случаях определяет качество продукции. В практике электропривода наименьшей плавностью регулирования обладают двухскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором ( фпл =2). Высокая плавность регулирования угловой скорости достигается, например, в двигателе постоянного тока независимого возбуждения при регулировании изменением потока или подводимого к якорю двигателя напряжения.

3. Экономичность pегyлиpования 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.

Потери мощности DP, возникающие при регулировании скорости, определяют КПД привода:

h=P2/(P2+DP)

где P2 - мощность на валу двигателя.

При работе двигателя на разных угловых скоростях следует подсчитывать так называемый средневзвешенный КПД за регулировочный цикл, состоящий из m ступеней, по выражению

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.

Зная потребляемые двигателем активную Pa и реактивную Рр мощности, можно определить коэффициент мощности, с которым в данный момент работает двигатель:

cos ф = Ра/Ф2а+Р2р,

и средневзвешенный cos фр при работе на разных угловых скоростях с разным временем и с различными нагрузками в течение цикла регулирования:

COS jp=SPaqtq /S(VP2aq+ P2pq) tq.

Номинальный коэффициент мощности для большинства двигателей составляет cos фном =0,8 -г- 0,9 и зависит от мощности двигателя. С ростом мощности и номинальной угловой скорости двигателя повышается номинальный коэффициент мощности.

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

Набавление pегyлиpования скоpости, т.е. уменьшение или увеличение ее по отношению к основной скорости, зависит от способов регулирования.

Различают однозонное регулирование вниз от основной скорости, однозонное регулирование вверх от основной скорости и двухзонное регулирование, когда имеется возможность получать характеристики выше и ниже естественной.

До^стимая на^зка двигателя, 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.


Рассмотрим в качестве примера двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Он может иметь две зоны регулирования, как это показано на рис. 2.2. Зона I отвечает регулированию с постоянным моментом. Действительно, если регулирование осуществляется изменением сопротивления или напряжения главной цепи при неизменном номинальном магнитном потоке двигателя, то при номинальном токе якоря допустимый момент будет постоянным:

Мдоп=кФ Іном=СОПБІ=Мном

Мощность на валу двигателя в этой зоне изменяется по линейному закону, так как она пропорциональна угловой скорости

P2=Mw

Зона II отвечает регулированию с постоянной мощностью, когда оно производится изменением магнитного потока двигателя.

В этом случае при неизменном токе якоря, равном номинальному, магнитный поток с увеличением угловой скорости необходимо регулировать по закону гиперболы.


 

'М,Р2

 

Зона I

ЗонаП

 

 

 

N. М

 

О

Рис.2.2 - Характеристики двух зон регулирования двигателя постоянного тока

независимого возбуждения


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я