Основные показатели электропривода

В большинстве практических применений электропривода требуется изменять частоту вращения вала электродвигателя либо в установившихся, либо в переходных режимах.

Регулированием скорости называется принудительное изменение скорости электропривода в зависимости от требований технологического процесса.

Изменение частоты вращения вала двигателя вызванное изменением нагрузки на валу не является регулированием.

Изменение частоты вращения исполнительного органа может быть осуществлено различными способами: применением коробок передач, вариаторов, муфт скольжения и т. д. Но наиболее эффективным по экономическим и техническим показателям является электрическое регулирование скорости.

Основными показателями, характеризующими различные способы регулирования скорости электроприводов, являются:

1) диапазон регулирования;

2) плавность;

3) экономичность;

4) стабильность скорости;

5) направление регулирования скорости (выше или ниже основной);

6) допустимая нагрузка при различных скоростях.

1. Диапазоном регулирования называется отношение максимальной установившейся частоты вращения к минимальной установившейся частоте вращения, при которых обеспечивается заданная точность поддержания скорости, то есть

D = ,

но формула эта неудачна, так как не отражает требований по точности. То есть можно достигать и больших и меньших частот вращения, но при этом не будет обеспечиваться требуемая точность.

Для станочных приводов говорят о максимальном диапазоне 10000 : 1 (при точности δ = 25%), но при точности δ = 1% тот же привод будет иметь диапазон 400 : 1. То есть, нет смысла говорить о диапазоне, не указывая необходимой точности поддержания скорости.

Электродвигатели, предназначенные для значительного изменения их частоты вращения, отличаются от нерегулируемых электродвигателей своей системой охлаждения, то есть чаще всего имеют вентиляторы с независимым приводом, либо для них вынужденно завышается установленная мощность.

2. Плавность регулирования.

При ступенчатом регулировании скорости плавность характеризуется коэффициентом плавности

φ_ПЛ = = = 2.

Диапазон регулирования в этом случае

D = (φ_ПЛ)^Z-1 ,

где Z - количество установившихся скоростей.

При плавном регулировании Z → ∞ , а φ_ПЛ → 1.

3. Экономичность регулирования характеризуется затратами на приобретение и эксплуатацию электропривода.

В расходы на эксплуатацию следует включать как стоимость потребляемой электроэнергии, так и стоимость обслуживания систем управления (пример конд. фабрики АВК). Если привод часто включается и отключается или же переключается с одной скорости на другую, то нельзя оценивать его экономичность только по номинальному КПД из паспортных данных для установившихся частот вращения. (Колесніченко С.П. Выбор типа электродвигателя для приводов с динамичным режимом работы. // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту. - 1997 -№ 4(8). - С. 126-129.)

4. Стабильность угловой скорости характеризуется изменением угловой скорости при заданном отклонении момента сопротивления (нагрузки). Лучше всего этот показатель характеризуется относительной точностью поддержания скорости или статизмом (статической неравномерностью частной или общей).

5. По направлению регулирования скорости различают однозонное регулирование, когда частота вращения изменяется вниз от основной и двухзонное регулирование, при котором частота вращения может изменяться как вниз, так и вверх от основной.

Такое регулирование возможно как в машинах постоянного, так и в машинах переменного тока.

6. Допустимая нагрузка двигателя, то есть наибольшее значение момента, который двигатель способен развивать длительно при работе на регулировочных характеристиках, определяется нагревом двигателя и для разных способов регулирования будет различной.

Если вентилятор находится на валу двигателя, то при снижении частоты его вращения надо снижать допустимую нагрузку, так как скорость и объём охлаждающего воздуха уменьшаются пропорционально частоте вращения, и при номинальном моменте двигатель может перегреться. При повышении частоты вращения выше номинальной, несмотря на увеличение скорости охлаждающего воздуха (V_ОХЛ), возрастает сопротивление охлаждающего тракта, и объем охлаждающего воздуха возрастает медленнее, чем растет частота вращения, кроме этого наступает так называемое насыщение системы охлаждения, то есть тепло отводится тем же объемом воздуха менее эффективно, так как воздух не успевает нагреться до той же температуры, что и при меньшей скорости.

Очень часто в таком режиме принимают мощность на валу Р₂ = const, но так как

М = ,

то с ростом частоты вращения приходится снижать момент нагрузки. На механической характеристике линия постоянной мощности имеет вид гиперболы.