Реостатное регулирование момента

ВОПРОС 62 Регулирование момента (тока) электропривода.

(нормальный)

Регулирование момента двигателей является одной из наиболее общих функций автоматизированного электропривода. Необходимость регулирования момента диктуется предъявляемыми к электроприводу техническими и технологическими требованиями.

Для нормального функционирования электропривода необходимо при его работе ограничивать момент и ток двигателя допустимыми значениями в переходных процессах пуска, торможения и приложения нагрузки. Для механизмов, испытывающих при работе значительные перегрузки вплоть до стопорений рабочего органа, возникает необхо­димость непрерывного регулирования момента электропривода в це­лях ограничения динамических ударных нагрузок механического обо­рудования. Во многих практических случаях требуется точное дозирование усилий на рабочем органе. Наиболее характерны в этом отношении промышленные манипуляторы и роботы, в частности ма­нипуляторы, обслуживающие реакторы на атомных электростанциях, манипуляторы с отражением усилий, создаваемых на рабочем органе, и т. п. Указанные требования обеспечиваются точным регулированием момента электропривода.

В результате изучения материалов данной главы необходимо знать способы и возможности регулирования момента в разомкнутых и замкнутых электромеханических системах, научиться оценивать основные показатели регулируемого по моменту электропривода, учитывать влияние основных нелинейностей и рассчитывать пара­метры, обеспечивающие выполнение предъявляемых к электроприводу требований. Необходимо изучить влияние способов регулирования момента на динамические свойства упругих электромеханических систем и уметь оценивать направления, в которых изменения параметров обеспечивают повышение демпфирующей способности электро­привода и минимизацию колебательности механической части системы. Методы расчета параметров и показателей регулируемого по моменту электропривода иллюстрируются приведенными в главе практическими примерами.

Реостатное регулирование момента

Значения момента М и скорости со при данной нагрузке Мд на каждом этапе работы электропривода определяются его механической характеристикой. Изменяя параметры и воздей­ствия, от которых зависит механическая характеристика, мож­но изменять в требуемом направлении момент, развиваемый двигателем при данной скорости, и таким образом регулиро­вать момент электропривода, а также связанные с ним ток силовой цепи и ускорение движущихся масс системы.

Анализируя уравнение статической механической харак­теристики обобщенного двигателя с линейной механической характеристикой

можно заключить, что при данных параметрах отклонения момента от требуемого значения тем больше, чем выше мо­дуль жесткости b. Иными словами, при регулировании момента электромеханическая связь является сильным возмущением, и с точки зрения регулирования момента наиболее эффективны изменения параметров, позволяющих неограниченно умень­шать модуль статической жесткости b. Таким параметром является сопротивление якорной (роторной) цепи двигателя.

Схемы реостатного регулирования момента и тока пред­ставлены на рис. 6.1, а и б. На рис. 6.1, в построены естествен­ная характеристика М = ¦(w) (прямая 1) и реостатная характе­ристика 2, соответствующая определенному добавочному ре­зистору в силовой цепи. Точность регулирования момента при характеристике 2 определяется при заданных пределах изме­нения скорости электропривода Dw_max = w_max - w_min соотноше­нием

Следовательно, при этих условиях относительная точность регулирования момента остается при увеличении R_доб неизмен­ной, а абсолютные ошибки уменьшаются.

Практически требуется при широких пределах изменения скорости (пуск, реверс) поддерживать изменения момента и тока в заданных пределах от M_max = M₁ до М_min = М₂ (I_max = I₁, I_min = I₂) Для выполнения этого условия требуется ступенчатое или плавное изменение R_доб по мере изменения скорости.

Необходимый закон изменения сопротивления R_S =R_дв + R_доб обеспечивающий постоянство момента и тока при ши­роких пределах изменения скорости, определяем с помощью (6.1), учитывая, что

Где R_Se- суммарное сопротивление силовой цепи на естествен­ной характеристике; R_Sи — то же при введении R_доб, при этом

откуда при М = M₁ = const

Следовательно, для поддержания момента постоянным не­обходимо увеличивать сопротивление силовой цепи в линейной зависимости от скорости по мере ее снижения. Характеристи­ка R_Sи = ¦(w) при М = М₁ = const (прямая 1), естественная механическая характеристика (прямая 2) и характеристика M₁ = const (прямая 3) построены для двигателя с линейной механической характеристикой на рис. 6.2, а. Там же показаны аналогичные характеристики при М = М₂ = const (соответ­ственно 4 и 5).