Регулирование частоты вращения электроприводов

Регулирование частоты вращения ЭП — это изменение частоты вращения вала ЭД в целях регулирования скорости движения ИО рабочих машин механизмов. Регулирование частоты вращения ЭП и поддержание ее скорости на заданном уровне — может осуществляться двумя способами — параметрическим и в замкнутых системах.

При параметрическом способе регулирование частоты вращения вала ЭД достигается изменением параметров электрических цепей двигателей или питающего напряжения за счет включения различных дополнительных элементов: резисторов, конденсаторов, индуктивностей.

Высокие, качественные показатели регулирования частоты вращения вала ЭД имеют замкнутые системы ЭП, в которых воздействие на двигатель обычно осуществляется изменением подводимого к двигателю напряжения или частоты этого напряжения. Для этой цели в структуру ЭП включают различные силовые преобразователи постоянного и переменного тока, которые на рис. 13.1. обозначены ЭПУ.

Регулирование скорости в количественном отношении характеризуется следующими основными показателями.

1. Диапазон регулирования D определяется отношением максимальной со_тах и минимальной co_min частот, получаемых на естественной и искусственной механических характеристиках при заданных пределах изменения нагрузки на валу двигателя. Для разных механизмов по технологическим условиям требуется различный диапазон регулирования:

• 2. Направление регулирования частоты вращения определяется расположением получаемых искусственных характеристик относительно естественной. Если они располагаются выше естественной, то регулирование реализуется вверх от основной, ниже — вниз от основной. Расположение искусственных характеристик как выше, так и ниже естественной обеспечивает так называемое двухзонное регулирование.
• 3. Плавность регулирования частоты определяется числом получаемых в данном диапазоне искусственных характеристик. Чем их больше, тем регулирование частоты будет осуществляться плавнее. Плавность оценивается коэффициентом, который находится как отношение частот вращения на двух ближайших характеристиках,

где соj и coj. j — скорости на z'-й 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 частоты вращения характеризуется изменением частоты вала ЭД при изменении момента нагрузки на его валу. Все основные типы двигателей, за исключением синхронного, имеют (см. рис. 13.7) наклон механической характеристики к оси моментов, вследствие чего при увеличении нагрузки их частота вращения падает. Наибольшую стабильность имеет синхронный двигатель. Чем большее падение частоты вращения при одном и том же изменении момента на валу ЭД, тем менее стабильна частота вращения.
• 5. Экономичность регулирования частоты вращения характеризуется капитальными затратами на создание автоматизированного электропривода и затратами при его эксплуатации. Определение экономичности той или иной системы представляет собой в общем случае сложную технико-экономическую 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 ДР при регулировании и КПД привода — ц. Эти величины связаны известным соотношением.

где Р₂ — полезная мощность на валу двигателя.

6. Допустимая нагрузка двигателя соответствует такому моменту нагрузки, при котором нагрев двигателя не превосходит допустимого (нормативного). При работе на естественной механической 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 механических характеристиках допустимой будет такая нагрузка, при которой ток в двигателе будет равен номинальному, а тем самым и его нагрев будет нормативным. При оценке допустимой нагрузки ЭД следует учитывать условия его охлаждения.