Расчет и исследование автоматизированного электропривода, страница 3

                                                     

                                  или   ,

где  - скорость идеального холостого хода;

       - падение скорости;

       

При отсутствии   уравнение  представляет собой прямую линию смещённую относительно начала координат на величину  и имеющую небольшой наклон к оси моментов (небольшой наклон определяется малы сопротивлением обмотки якоря  ) (рис. 2.2, х-ка). Эта характеристика называется естественной. 

12                                                                                 

Рисунок 2.2 – Механические характеристики при изменении  при
U = const,  Φ = const

Из уравнения ( 2.1) следует, что  не зависит от величины , а  пропорционально . Следовательно, все характеристики (искусственные) при изменении  будут выходить из точки , а их наклон увеличиваться с увеличением  за счет добавочного сопротивления .

Таким образом, регулирование скорости двигателя постоянного тока при неизменной нагрузке на валу двигателя достигается путем изменения величины добавочного сопротивления  , включаемого  в цепь якоря.

Оценим этот способ регулирования, основываясь на указанных выше критериях:

1.  Диапазон не большой ;

2.  Плавности низкая при дискретном изменении  и высокая при непрерывном изменении ;

13

3.  Направление регулирования – вниз;

4.  Экономичность низкая – чем меньше скорость, тем больше потери мощности  ().

Ценим влияние напряжения прикладываемого к якорю двигателя при  const и Ф =const.

Скорость пропорциональна напряжению U,падение скорости  не зависит от напряжения. Следовательно, при изменении U характеристики смещаются относительно друг друга, не меняя своего наклона (рис.2.3.)

Рисунок 2.3 – Механические характеристики при изменении напряжения U (= const, Ф = const)

Таким образом, регулирование скорости может быть осуществлено путем изменения прикладываемого к якорю напряжения. При этом способе регулирования:

1.  Диапазон определяется отношениеми составляет порядка 10:1 в системах привода без обратных связей;

2.  Плавность регулирования определяется плавностью изменения напряжения питания;

14

3.  Направление регулирования – вниз, т.к. напряжение, прикладываемое к якорю,  может изменяться только вниз от номинального;

4.  Вследствие малых потерь мощности в цепи якоря этот способ регулирования экономичен.

И, наконец, оценим влияние изменения потока двигателя (путем изменения тока возбуждения) на вид механической характеристики при   const, U=const.

В этом  случае изменяется скорость в сторону увеличения по отношению к естественной характеристике (поток можно только уменьшать относительно номинального ), изменяется и . Наклон характеристики увеличивается с уменьшением потока ( рис.2.4)

Рисунок 2.4-механсческие характеристики               при изенении потока Ф ( const, Uconst.)

M

Рисунок 2.4 – Механические характеристики при изменении потока Ф
(= const, U = const)

Следовательно, и изменением магнитного потока можно регулировать скорость вращения двигателя. При этом:

1.  Диапазон составляет 3:1. Верхний предел скорости ограничивается условиями коммутации и механической прочностью якоря.

15

2.  Плавность высокая, т.к. регулировочные сопротивления включаются в цепь возбуждения, потребляющую незначительную мощность ( от ) и выполнение сопротивлений с большим числом ступеней не вызывает затруднений.

3.  Направление регулирования – “вверх”.

4.  Экономичность высокая.

Проведенный анализ показал, что с точки зрения качественного регулирования скорости предпочтительным является способ регулирования скорости путем изменения питающего двигатель напряжения. В замкнутых системах регулирование (с обратными связями) этой способ позволяет достичь еще более высоких показателей (диапазон  и более).

Именно этот способ и принят к дальнейшему рассмотрению в проекте.

16

3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

3.1  Принцип построения замкнутой системы ЭП.

На индивидуальный электропривод возлагаются две важнейшие взаимно связанные функции: электромеханическое преобразование энергии и управление технологическим процессом установки. При управлении технологическим процессом установки необходимо управлять потоком электрической энергии таким образом, чтобы механические переменные (момент двигателя, скорость, ускорение, положение его рабочего органа и т.п.) либо поддерживались на требуемом уровне, либо изменялись по заданным законам с требуемой по условиям технологии точностью.

Так как электрическая энергия генерируется и распределяется главным образом в виде переменного тока промышленной частоты, то для питания электродвигателей постоянного тока от сетей переменного тока необходим управляемый тиристорный  преобразователь, с помощью которого осуществляется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока и регулируется её величина.

Регулирование перечисленных выше координат можно осуществить, как указывалось в 2.1, простейшими средствами − путём изменения параметров , φ,  в разомкнутой системе электропривода. Однако точность этого способа регулирования ограничена, поэтому во многих случаях такое регулирование не может обеспечить требуемые режимы работы и соответствующие показатели. В связи с совершенствованием технологий и автоматизацией рабочих процессов требования к точности и качеству регулирования непрерывно возрастают, которые могут быть достигнуты применением более совершенных систем регулирования электропривода замкнутых различными обратными связями, так называемых замкнутых систем регулирования.