Способы регулирования и их основные показатели

Электропривод обеспечивает требуемый характер движения раз­личных исполнительных органов. Управление движением испол­нительного органа осуществляется путем регулирования пара­метров электропривода — скорости, ускорения, момента, тока, положения того или иного органа привода или машины, э. д. с, магнитного потока двигателя и т. п.

Многие технологические процессы в металлургических цехах требуют регулирования скорости. Например, для каждого про­филя и сорта прокатываемого металла имеются свои наиболее выгодные скорости, определяющие высокую производительность стана и качество проката. Весьма точного регулирования скоро­сти требуют механизмы МНЛЗ, поворота конвертеров, миксе­ров, механизмы перемещения электродов дуговых электропечей

и т. п. Область применения регулируемого электропривода не­прерывно расширяется по мере разработки необходимого для этой цели электрооборудования (преобразователей, бесконтакт­ных систем управления, новых регулируемых типов электродви­гателей и т. п.). Регулируемый электропривод обеспечивает наи­более полную автоматизацию технологических процессов, облег­чает труд операторов, позволяет упростить конструкции рабо­чих механизмов за счет ликвидации громоздких механических передач и т. п.

Под регулированием скорости понимается целенаправленное ее изменение по воле оператора, а также средствами автома­тики, в соответствии с требованиями технологии. В настоящее время в металлургическом производстве используют в основном электрические методы регулирования, которые осуществляются воздействием на параметры электрической цепи двигателя или на параметры источников питания. Наиболее простым является параметрическое регулирование скорости, осуществляемое изме­нением параметров цепи двигателя путем включения резисторов, индуктивностей и т. п. Более совершенные системы регулирова­ния основаны на использовании замкнутых систем управления.

Каждый метод регулирования скорости можно охарактери­зовать совокупностью показателей, основные из которых рассмо­трены ниже.

Диапазон регулирования — отношение максимальной скорости к минимальной при номинальном значении момента статической нагрузки. Диапазон регулирования запи­сывается в виде отношения, например 2:1; 100 : 1 и т. п.

Плавность регулирования оценивается коэффициентом плав­ности, представляющим собой отношение угловых скоростей на двух соседних искусственных механических характеристиках (ступенях регулирования)

где —значения угловых скоростей двигателя на и

ступенях регулировании.

Таким образом, плавность характеризуется числом дискрет­ных значений скорости в заданном диапазоне регулирования. Чем больше это число (число искусственных механических ха­рактеристик в заданном диапазоне регулирования), тем выше плавность.

Точность регулирования определяется способностью электро­привода поддерживать соответствие действительной скорости за­данному ее значению при возможных возмущающих воздейст­виях. Для оценки точности регулирования пользуются величи­ной относительного отклонения скорости от заданного ее значения

Наибольшую точность регулирования обеспечивает электро­привод с замкнутой системой автоматическою управления.

Стабильность скорости на регулировочной характеристике определяется ее жесткостью. При снижении модуля жесткости будет уменьшаться и точность регулирования. Для оценки по­грешности регулирования используют понятие статизм механи­ческой характеристики

S = /

где —изменение⁴ скорости двигателя, вызванное измене-

нием нагрузки от нуля до номинальной; —угловая ско-

рость холостого хода на заданной регулировочной характери­стике.

Направление регулирования скорости (вверх, вниз от основ­ной скорости на естественной характеристике).

Экономичность является одним из важнейших показателей и часто определяет выбор того или иного способа регулирова­ния скорости. Экономичность регулирования будет тем выше, чем меньше стоимость дополнительного оборудования, исполь­зуемого с целью регулирования скорости, и чем меньше эксплуа­тационные расходы. Главной составляющей эксплуатационных расходов является стоимость электроэнергии, затраченной на регулирование.

При автоматическом регулировании важное значение имеют динамические показатели регулирования: быстродействие, ко­лебания и перерегулирование, оцениваемые по характеру пере­ходного процесса при скачкообразном возмущении.

Обеспечение высоких показателей регулирования (диапа­зона, плавности, стабильности) требует использования сложного и относительно дорогого электрооборудования, в то время как при невысоких требованиях может быть использована более про­стая и сравнительно недорогая аппаратура. Показатели регули­рования скорости задаются технологами и от значений этих по­казателей будет зависеть вид применяемого электропривода, его сложность и т. п.

При выборе способа регулирования необходимо решить во­просы о нагрузке, допустимой при длительной работе на регули­ровочных характеристиках, и о необходимой мощности электро­двигателя. Каждому способу регулирования скорости соответ­ствуют наиболее благоприятные условия изменения нагрузки в процессе регулирования. Желательно применять такой способ регулирования, при котором двигатель был бы, полностью за­гружен при всех скоростях.

Допустимая длительная нагрузка двигателя ограничивается его нагревом, который в свою очередь зависит от тока нагрузки и от условий охлаждения. Если двигатель имеет независимую вентиляцию, в качестве критерия допустимой нагрузки при любой скорости можно принять номинальное значение тока.I_н. Таким образом, условием полного использования двигателя при работе на разных регулировочных характеристиках является по­стоянство величины нагрузочного тока I_н — const, который равен при этом номинальному значению I_н