Hệ thống điều khiển tốc độ DC

Tổng quan Các phương pháp điều khiển tốc độ thường là các phương pháp điều khiển tốc độ cơ, điện, thủy lực, khí nén và cơ và điện chỉ có thể được sử dụng cho các phương pháp điều khiển tốc độ cơ và điện. Cải thiện hiệu suất truyền động, dễ vận hành, dễ điều chỉnh tốc độ vô cấp, dễ đạt được điều khiển đường dài và điều khiển tự động, do đó, được sử dụng rộng rãi trong máy móc sản xuất do động cơ DC có đặc tính điều khiển và hiệu suất chuyển động tuyệt vời, mặc dù nó không phải là cấu trúc như động cơ AC Đơn giản, rẻ tiền, dễ sản xuất và dễ bảo trì, nhưng trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ máy tính, công nghệ điện tử công suất và công nghệ điều khiển, hệ thống điều khiển tốc độ AC đã phát triển nhanh chóng và trong nhiều trường hợp nó đang dần thay thế hệ thống điều khiển tốc độ DC. Nhưng hình thức chính. Trong nhiều lĩnh vực công nghiệp ở Trung Quốc, như thép cán, khai thác mỏ, khoan biển, gia công kim loại, dệt may, sản xuất giấy và nhà cao tầng, lý thuyết và thực hành yêu cầu hệ thống điều khiển tốc độ kéo điện có thể điều khiển hiệu suất cao, từ công nghệ điều khiển. phối cảnh, nó là cơ sở của hệ thống kiểm soát tốc độ AC. Do đó, trước tiên chúng tôi tập trung vào điều chỉnh tốc độ DC 8.1.1 Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC Theo nguyên lý cơ bản của chương thứ ba động cơ DC, từ điện thế cảm ứng, mô men điện từ và phương trình đặc tính cơ học, có ba phương pháp điều khiển tốc độ cho động cơ DC động cơ: (1) Điều chỉnh điện áp nguồn phần ứng U.

Thay đổi điện áp phần ứng chủ yếu là để giảm điện áp phần ứng khỏi điện áp định mức và chuyển tốc độ từ tốc độ định mức của động cơ. Đây là phương pháp tốt nhất cho hệ thống mô men xoắn không đổi. Sự thay đổi gặp phải hằng số thời gian nhỏ và có thể phản hồi nhanh chóng, nhưng cần nguồn điện DC có thể điều chỉnh công suất lớn. (2) Thay đổi từ thông chính của động cơ. Việc thay đổi từ thông có thể thực hiện điều chỉnh tốc độ trơn tru vô cấp, nhưng chỉ làm suy yếu từ thông để điều chỉnh tốc độ (gọi là điều chỉnh tốc độ từ yếu). Hằng số thời gian gặp phải từ lượng động cơ lớn hơn nhiều so với hằng số thời gian gặp phải khi thay đổi và tốc độ phản hồi cũng cao hơn. Chậm hơn nhưng công suất yêu cầu nhỏ. (3) Thay đổi điện trở vòng phần ứng. Phương pháp điều chỉnh tốc độ của điện trở dây bên ngoài mạch phần ứng động cơ rất đơn giản và thuận tiện khi vận hành. Tuy nhiên, nó chỉ có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ theo từng bước; nó cũng tiêu tốn rất nhiều điện năng trên điện trở điều chỉnh tốc độ.

Có nhiều bất cập trong việc thay đổi quy định tốc độ kháng cự. Hiện nay, nó hiếm khi được sử dụng. Ở một số cần cẩu, tời nâng và tàu điện, hiệu suất điều khiển tốc độ không cao hoặc thời gian chạy tốc độ thấp không dài. Tốc độ được tăng lên trong một phạm vi nhỏ trên tốc độ định mức. Vì vậy, việc điều khiển tự động của hệ thống điều khiển tốc độ DC thường dựa trên việc điều chỉnh điện áp và điều chỉnh tốc độ. Nếu cần thiết, dòng điện trong cuộn dây phần ứng của bộ điều chỉnh điện áp và động cơ DC từ tính yếu sẽ tương tác với từ thông chính của stato để tạo ra lực điện từ và chuyển động quay điện từ. Khoảnh khắc, phần ứng do đó quay. Vòng quay điện từ của động cơ DC được điều chỉnh riêng biệt rất tiện lợi. Cơ chế này làm cho động cơ DC có đặc tính điều khiển mô-men xoắn tốt và do đó có hiệu suất điều chỉnh tốc độ tuyệt vời. Việc điều chỉnh từ thông chính nói chung là tĩnh hoặc thông qua bộ điều chỉnh từ tính, cả hai đều cần nguồn DC có thể điều chỉnh. 8.1.3 Các chỉ số hiệu suất của hệ thống kiểm soát tốc độ Bất kỳ thiết bị nào yêu cầu kiểm soát tốc độ đều phải có những yêu cầu nhất định về hiệu suất kiểm soát của nó. Ví dụ, máy công cụ chính xác yêu cầu độ chính xác gia công từ hàng chục micron đến vài tốc độ, với chênh lệch tối đa và tối thiểu gần 300 lần; một động cơ máy cán công suất vài nghìn kW phải chuyển từ dương sang nghịch trong chưa đầy một giây. Quá trình; tất cả các yêu cầu này đối với máy giấy tốc độ cao có thể được chuyển thành các chỉ báo động và trạng thái ổn định của hệ thống điều khiển chuyển động làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống. Yêu cầu kiểm soát tốc độ Các máy sản xuất khác nhau có yêu cầu kiểm soát tốc độ khác nhau đối với hệ thống kiểm soát tốc độ. Ba khía cạnh sau đây được tóm tắt: (1) Điều chỉnh tốc độ.

Tốc độ được điều chỉnh từng bước (bước) hoặc trơn tru (vô cấp) trong phạm vi tốc độ tối đa và tối thiểu. (2) Tốc độ ổn định. Vận hành ổn định ở tốc độ yêu cầu với độ chính xác nhất định, không có các nhiễu loạn bên ngoài có thể xảy ra (chẳng hạn như thay đổi phụ tải, dao động điện áp lưới, v.v.) (3) điều khiển tăng tốc và giảm tốc. Đối với thiết bị thường xuyên khởi động, phanh thì cần phải tăng giảm tốc độ càng sớm càng tốt, rút ​​ngắn thời gian khởi động và phanh để tăng năng suất; đôi khi cần phải có ba khía cạnh trở lên mà không bị nặng nề, đôi khi chỉ cần một hoặc hai khía cạnh, một số khía cạnh có thể còn mâu thuẫn. Để phân tích định lượng hiệu suất của vấn đề. Đèn báo trạng thái ổn định Các đèn báo hoạt động của hệ thống điều khiển chuyển động khi nó hoạt động ổn định được gọi là đèn báo trạng thái ổn định hay còn gọi là đèn báo tĩnh. Ví dụ: phạm vi tốc độ và tốc độ tĩnh của hệ thống điều khiển tốc độ trong quá trình vận hành ở trạng thái ổn định, sai số lực căng ở trạng thái ổn định của hệ thống định vị, v.v. Dưới đây chúng tôi phân tích cụ thể chỉ số trạng thái ổn định của hệ thống kiểm soát tốc độ. (1) Phạm vi điều chỉnh tốc độ D Tỷ lệ giữa tốc độ tối đa nmax và tốc độ tối thiểu nmin mà động cơ có thể đáp ứng được gọi là phạm vi điều chỉnh tốc độ, được biểu thị bằng chữ D, nghĩa là trong đó nmax và nmin thường đề cập đến đến tốc độ ở mức tải định mức, đối với một số tải Máy móc rất nhẹ, chẳng hạn như máy mài chính xác, cũng có thể sử dụng tốc độ tải thực tế. Đặt nnom. (2) Tỷ lệ lỗi tĩnh S Khi hệ thống đang chạy ở một tốc độ nhất định, tỷ số giảm tốc độ tương ứng với tốc độ không tải lý tưởng khi tải thay đổi từ không tải lý tưởng sang tải định mức được gọi là tĩnh, và sự khác biệt tĩnh được thể hiện.

Độ ổn định của hệ thống điều tốc dưới sự thay đổi của tải trọng liên quan đến độ cứng của đặc tính cơ học, đặc tính càng cứng thì tỷ lệ sai số tĩnh càng nhỏ, biểu đồ ổn định tốc độ 8.3 tốc độ tĩnh ở các tốc độ khác nhau (3 ) hệ thống điều chỉnh áp suất Mối quan hệ giữa D, S và D trong hệ thống điều chỉnh tốc độ điều chỉnh điện áp động cơ DC là tốc độ định mức của động cơ nnom. Nếu tốc độ giảm ở tải định mức bằng thì tốc độ tĩnh của hệ thống và tốc độ tối thiểu ở tải định mức sẽ được xem xét. Đối với phương trình (8.4), phương trình (8.5) có thể được viết dưới dạng dải tốc độ để thay thế phương trình (8.6) thành phương trình (8.7), và phương trình (8.8) biểu thị giữa dải tốc độ D, tốc độ tĩnh S và độ giảm tốc độ định mức. Mối quan hệ cần được thỏa mãn. Đối với cùng một hệ thống điều khiển tốc độ, độ cứng đặc trưng càng nhỏ thì phạm vi tốc độ D được hệ thống cho phép càng nhỏ. Ví dụ: tốc độ định mức của một động cơ điều khiển tốc độ nhất định là nnom=1430r/min và tốc độ giảm định mức sao cho nếu tỷ lệ lỗi tĩnh là S 10% thì phạm vi điều chỉnh tốc độ chỉ là chỉ số hiệu suất của động cơ điều khiển tốc độ. hệ thống điều khiển chuyển động chỉ số trong quá trình chuyển đổi. Các chỉ báo động, bao gồm các chỉ báo hiệu suất động và các chỉ báo hiệu suất chống nhiễu. (1) Chỉ số hiệu suất sau Dưới tác động của tín hiệu nhất định (hoặc tín hiệu đầu vào tham chiếu) R(t), sự thay đổi ở đầu ra hệ thống C(t) được mô tả bằng các chỉ số hiệu suất sau. Đối với các chỉ báo hiệu suất khác nhau, phản hồi ban đầu bằng 0 và hệ thống phản hồi với phản hồi đầu ra của tín hiệu đầu vào bước đơn vị (được gọi là phản hồi bước đơn vị). Hình 8.4 cho thấy chỉ số hiệu suất sau. Đường cong phản ứng bước đơn vị 1 thời gian tăng tr Thời gian cần thiết để đường cong phản ứng bước đơn vị tăng từ 0 lần đầu tiên đến giá trị trạng thái ổn định được gọi là thời gian tăng, biểu thị tốc độ của phản ứng động. 2 vượt mức