ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДОВ

Основными показателями регулируемых. приводов являются диапазон регу­лирования (Д); крутящий момент (М); жесткость механических характеристик (Ап); погрешность по нагрузке, нагреву, неравномерность вращения, несиммет-

рия при реверсе; коэффициент полезного действия (КПД) и коэффициент мощ­ности (%); динамические характеристики; надежность; размеры и масса.

1 Диапазон регулирования Д“rtmax/nmin' г? е rtmax —максимальная и пт;п— мкнимальная частоты вращения вала двигателя. Оба значения частоты враще­ния соответствуют номинальной нагрузке двигатедр.

При определении вращающего момента привода необходимо учитывать, что расчетной величиной является номинальный момент двигателя: УИпр ~ Л/нДф,

где /Сф — коэффициент формы тока, зависящий от схемы выпрямления и опре­деляющий степень использования двигателя. Номинальное значение момента двигателя Мн=(9750Р„)/пн, где Рн — номинальная мощность двигателя, кВт.

Жесткость механических характеристик или процент уменьшения частоты вращения при номинальной нагрузке относительно частоты вращения ненагру - женного двигателя Дп=(пхх—пн) 100/пср, где пх%—частота вращения йена - груженного двигателя; пн — частота вращения нагруженного двигателя;

«ср = (^хх ^н)/2.

Изменение частоты вращения при колебаниях напряжения сети от —15 до + 10% относительно номинального Ду = 100 (я0_85—где —

частота вращения при понижении напряжения на 15%; пІ7і — частота враще­ния при увеличении напряжения на 10%.

На точность поддержания заданной частоты вращения влияет температура окружающей среды. Погрешность (в процентах) от изменения температуры А* = («ад —и*тах)/я<тах. гДе гаго — частота вращения при 20°С; ntmах — час­тота вращения при максимальной температуре для конкретных условий работы.

Для приводов вводятся еще два вида погрешности: неравномерность и не­симметричность вращения вала двигателя. Дело в том, что частота вращения характеризуется степенью равномерности, т. е. способностью сохранить одинако­вую частоту вращения в течение продолжительного времени и даже в течение одного оборота. Степень неравномерности Др = 2 (птах — ятіП)/(«тах+ ятіп) где пщах и nmm — максимальное и минимальное значения частоты вращения в течение одного оборота вала ненагруженного двигателя. Легко убедиться, что в идеальном случае Др = 0.

Если при направлении вращения вала по часовой стрелке частота враще­ния равна частоте вращения против часовой стрелки, то симметричность вра­щения идеальна. На практике ояа отличается от идеальной. Для расчета откло­нения от симметричности существует выражениеДс= 100 (пх—я2)/ггі, где nt — частота вращения по часовой стрелке; и2 — частота вращения против часовой стрелки.

Так как двигатель является основной частью электропривода, надо остано­виться на понятии и определений КПД двигателей. Для двигателя постоянного тока, так же как для других видов устройств КПД — это отношение полезной мощности на валу двигателя к потребляемой из сети. Если Р — полезная мощ­ность, ДР — потери, то КПД

Потери в двигателе в основном зависят от величины тока, сопротивления в цепи якоря и сопротивления щеточного контакта. Эти потери для двигателей мощностью до 2 кВт составляют 80% общих потерь. Остальные 20% прихо­дятся на потери из-за питания якоря пульсирующим током, в стали, обмотке возбуждения и механические потери. Потери можно считать независимыми от частоты вращения ДР=1,2/я2Ря, где /я и R„ — ток и сопротивление цепи якоря двигателя. Так как полезную мощность, развиваемую двигателем, мож­но подсчитать как произведение момента на частоту вращения, то КПД двига­теля постоянного тока т)дв=УИдвп/(Мдвп4-1,2/дРя). При неизменном возбужде­нии Мдв—сш1я, после чего КПД двигателя (рис. 3) г)Дв = , где

сып

см — постоянный коэффициент двигателя.

Теперь можно вернуться к КПД всего привода. Очевидно, что к потерям в двигателе добавятся потери в силовом трансформаторе и преобразователе. Потери в трансформаторе слагаются из потерь в трансформаторе и стали сер­дечника. Для практических расчетов можно принять, что потери в трансфор-Рис. Зависимость КПД двигателя по­стоянного тока от его частоты вра­щения при номинальной нагрузке

маторе составляют 3—5 % от его но­минальной мощности. Потери в преоб­разователе также слагаются из потерь в силовых элементах (диодах, тирис­торах и транзисторах) и потерь мощ-‘ ности для питания цепей управления. Для практических расчетов этими по­терями можно пренебречь.

Остановимся на другом показателе электроприводов — коэффициенте мощ­ности. Этот показатель отражает отношение активной мощности к полной мощ­ности, потребляемой электроприводом из сети. Разница в этих мощностях со­стоит в том, что полезная мощность, развиваемая двигателем, определяется ак­тивной мощностью, которая зависит от тока и активного сопротивления цепи якоря двигателя. Но якорь имеет еще индуктивное сопротивление, на которое дополнительно затрачивается реактивная мощность. Таким образом, полная мощность двигателя учитывает активную и реактивную мощности. Для при­ближенных расчетов коэффициент мощности %=P&jPi, где Ра — активная мощ­ность; Pi — полная мощность.