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 настоящее время все большее применение находит электрическое регулирование скорости, которое имеет ряд преимуществ в отношении технических и экономических показателей.
1. Диапазон регулирования угловой скорости определяется отношением возможных установившихся скоростей максимальной ωтах к минимальной ωmin
,
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 10 000 : 1 и выше. От двигателя требуется возможно больший диапазон регулирования. Однако имеются ограничения по верхней и нижней скорости вращения. Верхняя скорость вращения ограничена условиями механической прочности ротора и самого механизма. Нижний диапазон ограничен точностью поддержания скорости вращения из-за снижения жёсткости механических характеристик.
2. Плавность регулирования 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 ωi ωi-1 угловые скорости соответственно на i-й и (i-1)-й ступенях регулирования.
При плавном регулировании φпл→ 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
,
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.
5. Направление регулирования скорости, т. е. уменьшение или увеличение ее по отношению к основной скорости, зависит от способов регулирования. Основная угловая скорость, например, двигателя постоянного тока независимого возбуждения соответствует номинальным значениям напряжения и магнитного потока.
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.
6. Допустимая нагрузка 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. скорости. 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.
Допустимая нагрузка двигателя ограничивается степенью его нагрева. Степень нагрева в свою очередь зависит от потерь энергии в двигателе, а последние определяются главным образом током, потребляемым двигателем.
Таким образом, условием полного использования двигателя при работе на разных регулировочных характеристиках является постоянство нагрузочного тока. Если при работе на всех характеристиках ток будет равен номинальному току двигателя, то это и будет означать, что двигатель загружен полностью при всех угловых скоростях. Тогда допустимый момент, например, двигателя постоянного тока зависит от способа регулирования.