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 ω_max максимальной к минимальной ω_min.

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.

Контрольные вопросы для закрепления изученного материала:

1. Дайте чёткое определение понятие регулирования скорости электропривода.

2. Почему в настоящее время наибольшее распространение получило электрическое регули-

рование скорости электропривода?

3. Какие основные способы регулирования скорости электропривода Вы знаете? Каков принцип

каждого из этих способов?

4. Перечислите основные параметры, характеризующие различ­ные способы регулирования

скорости электроприводов.

5. Объясните, как Вы понимаете параметр «диапазон регулирования скорости».

6. Объясните, как Вы понимаете параметр «плавность регулирования скорости».

7. Объясните, как Вы понимаете параметр «экономичность регулирования».

8. Объясните, как Вы понимаете параметр «стабильность скорости».

9. Объясните, как Вы понимаете параметр «направление регулирования скорости».

10. Объясните, как Вы понимаете параметр «допустимая нагрузка двигателя».