Регулирование координат электропривода: основные сведения, поаказатели регулируемого эп. Допустимый момент дпт-нв и ад при двухзонном регулировании скорости.
Для управления движ-ем необходимо регулировать переменныеЭП, которые в пространстве состояний называются фазовыми координатами. Поэтому говорят о регулировании координат электропривода. Наиболее характерными регулируемыми координатами Э.П
являются скорость, момент(ток) и положение.
Известны два способа автоматического регулирования координат:
1)Регулирование по отклонению координаты от заданного значения с помощью отрицательной обратной связи по регулируемой величине
2)Регулирование по возмущению, где с помощью положительной обратной связи компенсируется влияние возмущения на регулируемую величину
Иногда применяется комбинированное управление.
Для оценки свойств регулируемого электропривода вводится ряд показателей: точность, диапазон, плавность, динамические показатели, технико-экономич. показатели, допустимая нагрузка.
Т
очность
регулирования оценивается отношением
наибольшего отклонения Хmax
регулируемой величины к ее среднему
значению Хср
при данном изменении возмущения F
(рис.8.1).
Для замкнутых систем регулирования точность оценивается как отношение абсолютной величины разности между заданным Хз и текущим Х значениями регулируемой величины к ее заданному значению:
В
разомкнутых и замкнутых системах
точность регулирования не должна быть
ниже допустимого значения, т.е.
Д
68
иапазон регулирования D определяется отношением наибольшего Хср.max и наименьшего Хср.min средних значений регулируемой величины:
в данном диапазоне возмущений (рис.8.2). Верхний предел регулируемой переменной Х ограничивается допустимыми значениями, а нижний – чаще всего, допустимой точностью регулирования.
Плавность
регулирования характеризуется числом
дискретных значений регулируемой
величины в заданном диапазоне и
оценивается коэффициентом плавности
Динамические показатели:
а) быстродействие определяет быстроту реакцию электропривода на управляющее воздействие. Быстродействие оценивается по времени пуска и торможении электропривода;
б) время регулирования tр – это время, за которое регулируемая величина Х первый раз достигает установившегося значения Хуст (характерные временные интервалы: tр , tmax , tп.п.) – рис.8.3. Другие временные показатели: время первого максимума tmax , и время переходного процесса tп.п. ;
в
)
перерегулирование
представляет собой динамическую ошибку
и определяется как относительная
величина максимального отклонения
г) колебательность оценивается логарифмическим декрементом затухания
и
числом колебаний N
за время переходного процесса
Технико-экономичпоказ. Определяются капитальными затратами на приобретение эл. оборудования для регулир. ЭП и эксплуатационными расходами на эксплуатацию ЭП, а так же влиянием регулируемого ЭП на питающую сеть и окружающую среду.
69
Допустимая нагрузка электропривода при регулировании скорости определяется наибольшей величиной момента, который двигатель способен развивать длительно при работе на любой искусственной характеристике, не перегреваясь. При работе двигателя на естественной характеристике допустимой нагрузкой является номинальный момент. Если принять допущение, что нагрев двигателя определяется только переменными потерями, то при независимом охлаждении допустимым током на всех характеристиках будет номинальный ток. Так как в электродвигателе электромагнитный момент пропорционален произведению тока на магнитный поток, то допустимый момент будет определятся в зависимости от того, как изменяется магнитный поток при изменении скорости.В целях наглядности дальнейшего рассмотрения возьмем ДПТ НВ, для которого
(8.8)
где Iя – ток якоря;
Ф – магнитный поток;
К – конструктивная постоянная двигателя.
Если магнитный поток Ф=Фном , то на всем диапазоне регулирования скорости при независимом охлаждении двигатель может обеспечивать допустимый момент, равный номинальному
(8.9)
Допустимая по условиям нагрева мощность
(8.10)
будет пропорциональна скорости .
Если магнитный поток изменяется, например, ослабляется (Ф<Фном), то допустимый по условиям нагрева момент уменьшается. Определим магнитный поток из приближенного равенства:
(8.11)
откуда
(8.12)
Подставим (8.12) в (8.8):
(8.13)
Следовательно, при ном (Ф<Фном) допустимый по условиям нагрева момент изменяется обратно пропорционально скорости, а допустимая по условиям нагрева мощность
будет равна номинальной мощности (рис.8.4).
Следует заметить, что аналогичные выводы можно сделать и для асинхронного двигателя (АД), где магнитный поток может быть постоянным или ослабляться с увеличением скорости.
Допустимый по условиям нагрева момент регулируемого самовентилируемого электродвигателя рассчитывается, исходя из уравнения теплового равновесия для данной угловой скорости :
(8.13)
где
(8.14)
(8.15)
70
(8.16)А(=0) – теплоотдача при скорости ротора =0,
А(=ном) – тоже при =ном .
Иногда в уравнение теплового равновесия (8.13) включают только так называемые “греющие потери”, исключая механические и добавочные потери, которые нагревают в основном не обмотки, а другие детали электродвигателя. В этом случае уравнение теплового равновесия записывается в виде:
(8.17)
где
(8.18)
Рст – потери в стали.
Для линейной механической характеристики с модулем жесткости
(8.19)
где N=1 – для ДПТ НВ,
для АД.
Если допустимый момент электродвигателя для любой скорости соответствует статическому моменту, то это означает полное использование номинальной мощности двигателя. К сожалению, это не всегда возможно, так как электродвигателя, как было показано выше, при независимой вентиляции может работать или с постоянным допустимым моментом или с постоянной допустимой мощностью, в то время как статические моменты имеют большое разнообразие (см. главу 1 “Механика электропривода”). Это является причиной завышения габаритной мощности электродвигателя при регулировании скорости. Завышение габаритной мощности можно представить в виде
(8.20)
71