WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |

Глава вторая

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

2.1. ПОНЯТИЕ О РЕГУЛИРОВАНИИ КООРДИНАТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Для выявления того, каким образом электропривод обеспечивает требуемый характер

движения различных исполнительных органов, обратимся к структуре механической

части привода (рис. 2.1), которая включает в себя

двигатель ЭД, механическое передаточное устройство МПУ а исполнительный орган

ИО. Рассмотрим вначале/ наиболее распространенный случай, когда по условиям

производственного процесса должна регулироваться линейная uи,о или угловая wи,о

скорость исполнительного органа. Если и приводе использован наиболее

распространенный ЭД вращательного движения, то его скорость w и скорости uи,о и

wи,о связаны между собой соотношениями

,

где i или р ? соответственно передаточное число или радиус приведения МПУ.

Анализируя (2.1) можно назвать два возможных способа регулирования скорости ИО ():

1) применение МПУ с регулируемым передаточным числом i или радиусом приведения r при нерегулируемой скорости ЭД (i, r=var; w=const);

2) регулирование скорости двигателя w при неизменных параметрах МПУ (w=var; i, r=const).

Первый из названных способов, который обычно называют механическим, использовался на ранней стадии развития электропривода. Этот способ требует использования регулируемых передач (вариаторы и коробки скоростей),отличающихся громоздкостью, невысокой надежностью и сложностью автоматизации.

По мере развития электропривода вместо механического способа стал применяться второй, так называемый электрический способ, при котором функции регулирования движением исполнительного органа возлагаются на электродвигатель и его систему управления. Это позволяет резко улучшить техникоэкономические показатели работы электроприводов и создать благоприятные условия для их автоматизации, в силу чего электрический способ управления движением исполнительного органа в настоящее время занял главенствующее положение. Отметим, что для ряда рабочих машин (например, для металлорежущих станков) применяется комбинированный способ регулирования скорости, сочетающий в себе оба названных способа.

По аналогии с регулированием скорости электрическим способом достигается регулирование линейного aи,о или углового eи,о ускорения и линейного Sи,о или углового (jи,о положения исполнительного органа. Действительно, если e ? угловое ускорение, а w ? угловое положение вала двигателя, то справедливы соотношения Из этих соотношений видно, что, изменяя (регулируя) угловое ускорение двигателя в и положение его вала e при неизменных параметрах МПУ, можно осуществить регулирование соответствующих переменных движения исполнительного органа.

В теории электропривода механические, электрические и магнитные переменные, характеризующие работу двигателя, ? скорость, ускорение, положение вала, момент, ток, мощность, магнитный поток и т. д. ? часто называют координатами.

Иногда их называют также регулируемыми величинами электропривода. Используя этот термин, можно сказать, что управление движением исполнительного органа электрическим способом осуществляется за счет регулирования координат (переменных) электродвигателя.

Существенно отметить, что регулирование координат электропривода должно осуществляться для управления как установившимся, так и неустановившимся движением исполнительного органа. Для пояснения этого положения обратимся к характерному примеру.

На рис. 2.2 показан типовой график движения (тахограмма) кабины пассажирского лифта между двумя соседними остановками. Этот график имеет пять участков. На I участке происходит разгон кабины до рабочей скорости движения up, после чего на II участке имеет место установившееся движение кабины с этой скоростью. Для обеспечения точного останова кабины на участке III происходит торможение кабины до пониженной скорости движения un. На участке IV имеет место кратковременное движение со скоростью un и затем на участке V – полное торможение кабины. Как на участке I разгона, так и на участках III и V торможения ускорение кабины определяется условиями комфортности для пассажиров и должно быть строго определенным. Формирование именно такого графика движения кабины лифта на всех его участках является основной (хотя и не единственной) задачей электропривода, и решается она путем регулирования соответствующих координат электродвигателя. Пользуясь рассмотренным примером, отметим то важное обстоятельство, что часто электропривод должен обеспечить регулирование одновременно нескольких координат: скорости, ускорения и положения исполнительного органа.

2.2. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ Регулированием скорости является принудительное изменение скорости двигателя в целях регулирования скорости движения исполнительных органов рабочих 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 какихлибо 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, которые на рис. B.1 обозначены ПУ.

Регулирование скорости в количественном отношении характеризуется шестью основными показателями.

1. Диапазон регулирования D определяется отношением максимальной и минимальной скоростей при заданных пределах изменения нагрузки на валу двигателя. При использовании понятия искусственных характеристик можно сказать, что диапазон D определяется отношением скоростей на крайних характеристиках.

Различные рабочие машины требуют разных диапазонов регулирования. Так, прокатные станы характеризуются диапазоном D=2050, станки ? от D=34 до D= 1000 и более, бумагоделательные машины D=20 и т.д.

2. Направление регулирования скорости 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 регулирования скорости 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, (2.4) где i, и i1 – скорости на iй и (i–1)й искусственных характеристиках.

Наибольшая плавность достигается в замкнутых системах с использованием преобразователей напряжения и частоты, небольшая плавность обычно соответствует параметрическим способам регулирования.

4. Стабильность скорости характеризуется изменением скорости двигателя при изменении момента нагрузки на его валу. Все основные типы двигателей, за исключением синхронного, имеют (см. рис. 1.3) наклонные механические характеристики, вследствие чего при увеличении нагрузки их скорость падает.

5. Экономичность регулирования скорости характеризуется капитальными затратами на создание автоматизированного электропривода и его эксплуатацию. Определение экономичности той или иной системы представляет собой в общем случае сложную техникоэкономическую задачу, при решении которой должны учитываться повышение производительности рабочей машины и качество выпускаемой ею продукции, надежность привода при эксплуатации, дефицитность материалов и изделий, идущих на изготовление электропривода и т. д.

Важнейшими показателями процесса регулирования скорости являются потери мощности при регулировании и КПД привода. Эти величины связаны известным соотношением, (2.5) где P2 – полезная мощность на валу двигателя.

При работе двигателя с различными скоростями используется понятие средневзвешенного КПД за регулировочный цикл (2,6) где P2i, DРi, ti – соответственно полезная мощность, потери мощности и время работы двигателя на iй скорости; п – число скоростей.

Регулирование скорости оценивается и таким важным экономическим показателем, как коэффициент мощности, определяемый соотношением потребляемой электроприводом активной Р и реактивной Q мощностей, (2.7) По аналогии с КПД для цикла работы рассчитывается средневзвешенный коэффициент мощности (2.8) 6. Допустимая нагрузка двигателя соответствует такому моменту нагрузки, при котором нагрев двигателя не превосходит допустимого (нормативного). При работе на естественной характеристике такой нагрузкой является номинальный момент, при котором по двигателю протекает номинальный ток и его нагрев равен нормативному.

Поскольку нагрев двигателя определяется главным образом протекающим по нему током, то при работе на искусственных характеристиках допустимой будет такая нагрузка, при которой ток в двигателе будет равен номинальному, а тем самым и его нагрев будет нормативным. Отметим следующее важное обстоятельство: так как нагрев двигателя зависит еще и от условий его охлаждения, то при оценке допустимой нагрузки двигателя следует учитывать и этот фактор.

2.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОКА И МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЕЙ Наряду с регулированием основной выходной координаты электропривода – его скорости очень часто требуется регулировать ток и момент двигателя. Такая необходимость возникает при регулировании ускорения исполнительного органа, ограничении тока и момента двигателя, регулировании натяжения обрабатываемого материала и в некоторых других случаях.

Регулирование ускорения. При рассмотрении диаграммы движения кабины лифта (рис.

2.2) отмечалось, что на участках ее разгона и торможения ускорение должно находиться на заданном уровне. Аналогичное требование характерно и для многих других рабочих машин, к числу которых относятся подъемные краны, экскаваторы, конвейеры и т. п. Регулирование ускорения исполнительных органов в этих случаях в соответствии с (1.11) может быть реализовано соответствующим изменением момента (или усилия) электропривода. В свою очередь, изменение момента или усилия электродвигателя осуществляется регулированием тока якоря двигателя.

Ограничение тока и момента двигателей. Подавляющее большинство двигателей по условиям своей нормальной работы требуют ограничения тока и момента. В первую очередь это относится к двигателям постоянного тока обычного исполнения, для которых по условиям нормальной работы коллекторнощеточного узла и допустимым механическим и тепловым нагрузкам ток не должен превышать даже кратковременно более чем в 1,5–2 раза номинальный. Необходимость в ограничении токов и моментов возникает и для других типов двигателей, чаще всего в переходных процессах, когда токи и моменты могут существенно превосходить допустимые значения.

Задача по ограничению тока и момента возникает также для электроприводов рабочих машин, у которых по условиям технологического процесса может возникнуть режим стопорения исполнительного органа. Такой режим соответствует короткому замыканию (останову) двигателя, в котором, если не предпринять соответствующих мер, по цепям двигателя будут протекать недопустимо большие токи. Двигатель при этом будет развивать значительный момент, который может вызвать поломку элементов кинематической цепи электропривода. Ограничение момента необходимо также для уменьшения динамических нагрузок на элементы кинематической цепи в переходных процессах.

Регулирование тока и момента. Рабочие машины, для которых по условиям технологического процесса должно обеспечиваться регулирование натяжения в обрабатываемом материале, требуют регулирования тока и момента. К таким машинам относятся, например, моталки прокатных станов, бумагоделательные и ткацкие машины, механизмы по изготовлению электрических проводов и кабелей. Так как создаваемое исполнительным органом этих машин натяжение пропорционально прикладываемому к нему со стороны электропривода моменту или усилию, то регулированием тока и момента двигателя достигается регулирование натяжения.

Pages:     || 2 | 3 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.