ระบบควบคุมความเร็วกระแสตรง

ภาพรวม วิธีการควบคุมความเร็วมักจะเป็นวิธีการควบคุมความเร็วทางกล ไฟฟ้า ไฮดรอลิก นิวแมติก และวิธีการควบคุมความเร็วทางกลและไฟฟ้าใช้ได้กับวิธีการควบคุมความเร็วทางกลและไฟฟ้าเท่านั้น ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่าน ใช้งานง่าย ง่ายต่อการได้รับการควบคุมความเร็วแบบ stepless ง่ายต่อการบรรลุการควบคุมระยะไกลและการควบคุมอัตโนมัติ ดังนั้น จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรการผลิตเนื่องจากมอเตอร์กระแสตรงมีประสิทธิภาพการเคลื่อนไหวและลักษณะการควบคุมที่ยอดเยี่ยม แม้ว่าจะไม่เป็นเช่นนี้ โครงสร้างเป็นมอเตอร์กระแสสลับ เรียบง่าย ราคาไม่แพง ผลิตง่าย ดูแลรักษาง่าย แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และเทคโนโลยีการควบคุม ทำให้ระบบควบคุมความเร็วกระแสสลับมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและในหลายโอกาส กำลังทยอยเปลี่ยนระบบควบคุมความเร็วกระแสตรง แต่ฟอร์มหลักๆ ในภาคอุตสาหกรรมจำนวนมากในประเทศจีน เช่น เหล็กแผ่นรีด เหมืองแร่ การขุดเจาะทางทะเล การแปรรูปโลหะ สิ่งทอ การผลิตกระดาษ และอาคารสูง ระบบควบคุมความเร็วลากด้วยไฟฟ้าที่ควบคุมได้ประสิทธิภาพสูงเป็นสิ่งจำเป็นทั้งในทางทฤษฎีและปฏิบัติ จากเทคโนโลยีการควบคุม จาก มุมมองเป็นพื้นฐานของระบบควบคุมความเร็วกระแสสลับ ดังนั้นเราจึงมุ่งเน้นไปที่การควบคุมความเร็ว DC 8.1.1 วิธีการควบคุมความเร็วมอเตอร์ DC ตามหลักการพื้นฐานของมอเตอร์ DC บทที่สาม จากศักย์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า และสมการลักษณะทางกล มีวิธีควบคุมความเร็วสามวิธีสำหรับ DC มอเตอร์: (1) ปรับแรงดันไฟฟ้าของกระดอง U

การเปลี่ยนแรงดันกระดองส่วนใหญ่จะลดแรงดันกระดองจากแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและเปลี่ยนความเร็วจากความเร็วมอเตอร์ที่กำหนด นี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับระบบแรงบิดคงที่ การเปลี่ยนแปลงจะมีค่าคงที่เวลาเล็กน้อยและสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว แต่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC แบบปรับได้ที่มีความจุสูง (2) เปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กหลักของมอเตอร์ การเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กสามารถรับรู้ถึงการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นแบบไม่มีขั้นตอน แต่เพียงทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กอ่อนลงสำหรับการควบคุมความเร็วเท่านั้น (เรียกว่าการควบคุมความเร็วแม่เหล็กแบบอ่อน) ค่าคงที่เวลาที่พบจากจำนวนมอเตอร์มีค่ามากกว่าค่าคงที่ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง และความเร็วการตอบสนองจะสูงกว่า ช้ากว่าแต่ความจุพลังงานที่ต้องการมีน้อย (3) เปลี่ยนความต้านทานของลูปกระดอง วิธีการควบคุมความเร็วของตัวต้านทานแบบสตริงที่อยู่นอกวงจรกระดองของมอเตอร์นั้นง่ายและสะดวกในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม สามารถใช้สำหรับการควบคุมความเร็วแบบควบคุมขั้นเท่านั้น มันยังใช้พลังงานมากกับตัวต้านทานควบคุมความเร็วด้วย

มีข้อบกพร่องมากมายในการเปลี่ยนแปลงการควบคุมความเร็วของความต้านทาน ปัจจุบันไม่ค่อยได้ใช้. ในเครน รอก และรถไฟฟ้าบางรุ่น ประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วไม่สูงหรือระยะเวลาทำงานที่ความเร็วต่ำไม่นาน ความเร็วจะเพิ่มขึ้นในช่วงเล็กน้อยเหนือความเร็วที่กำหนด ดังนั้นการควบคุมระบบควบคุมความเร็วกระแสตรงอัตโนมัติจึงมักขึ้นอยู่กับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการควบคุมความเร็ว หากจำเป็น กระแสไฟฟ้าในขดลวดกระดองของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและมอเตอร์กระแสตรงแม่เหล็กอ่อนจะทำปฏิกิริยากับฟลักซ์แม่เหล็กหลักของสเตเตอร์เพื่อสร้างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและการหมุนของแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะนั้น กระดองจึงหมุน การหมุนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์กระแสตรงสามารถปรับแยกกันได้สะดวกมาก กลไกนี้ทำให้มอเตอร์กระแสตรงมีคุณสมบัติการควบคุมแรงบิดที่ดีและมีสมรรถนะในการควบคุมความเร็วที่ดีเยี่ยม โดยทั่วไปการปรับฟลักซ์แม่เหล็กหลักจะนิ่งหรือผ่านการควบคุมแม่เหล็ก ทั้งสองแบบต้องใช้ไฟ DC แบบปรับได้ 8.1.3 ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของระบบควบคุมความเร็ว อุปกรณ์ใด ๆ ที่ต้องมีการควบคุมความเร็วจะต้องมีข้อกำหนดบางประการสำหรับประสิทธิภาพการควบคุม ตัวอย่างเช่น เครื่องมือกลที่มีความแม่นยำต้องการความแม่นยำในการตัดเฉือนที่ระดับสิบไมครอนจนถึงความเร็วหลายระดับ โดยมีความแตกต่างสูงสุดและต่ำสุดเกือบ 300 เท่า มอเตอร์โรงรีดที่มีความจุหลายพันกิโลวัตต์จะต้องทำให้เสร็จจากบวกไปกลับด้านภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที กระบวนการ; ข้อกำหนดทั้งหมดเหล่านี้สำหรับเครื่องจักรผลิตกระดาษความเร็วสูงสามารถแปลเป็นตัวบ่งชี้สถานะคงที่และไดนามิกของระบบควบคุมการเคลื่อนไหวเพื่อเป็นพื้นฐานในการออกแบบระบบ ข้อกำหนดในการควบคุมความเร็ว เครื่องจักรในการผลิตต่างๆ มีข้อกำหนดในการควบคุมความเร็วที่แตกต่างกันสำหรับระบบควบคุมความเร็ว สรุปได้ 3 ด้านดังนี้ (1) การควบคุมความเร็ว

ความเร็วจะถูกปรับแบบขั้นบันได (แบบขั้นบันได) หรือแบบเรียบ (แบบไม่มีขั้นบันได) ในช่วงความเร็วสูงสุดและต่ำสุด (2) ความเร็วคงที่ การทำงานที่เสถียรที่ความเร็วที่ต้องการพร้อมความแม่นยำในระดับหนึ่ง โดยไม่มีผลกระทบจากภายนอกที่อาจเกิดขึ้น (เช่น การเปลี่ยนแปลงโหลด ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของโครงข่าย ฯลฯ) (3) การควบคุมการเร่งความเร็วและการชะลอตัว สำหรับอุปกรณ์ที่สตาร์ทและเบรกบ่อยครั้ง จำเป็นต้องเพิ่มและลดความเร็วโดยเร็วที่สุด เพื่อลดระยะเวลาสตาร์ทและเบรกลงเพื่อเพิ่มผลผลิต บางครั้งจำเป็นต้องมี 3 ประการขึ้นไปที่ไม่รุนแรง บางครั้งก็ต้องมี 1 หรือ 2 ประการเท่านั้น บ้างก็ยังขัดแย้งกันอยู่ เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพของปัญหาในเชิงปริมาณ ตัวบ่งชี้สถานะคงที่ ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของระบบควบคุมการเคลื่อนไหวเมื่อทำงานอย่างเสถียรเรียกว่าตัวบ่งชี้สถานะคงตัวหรือที่เรียกว่าตัวบ่งชี้แบบคงที่ ตัวอย่างเช่น ช่วงความเร็วและอัตราคงที่ของระบบควบคุมความเร็วระหว่างการทำงานในสภาวะคงตัว ข้อผิดพลาดความตึงในสภาวะคงตัวของระบบตำแหน่ง และอื่นๆ ด้านล่างนี้เราจะวิเคราะห์ดัชนีสถานะคงที่ของระบบควบคุมความเร็วโดยเฉพาะ (1) ช่วงการควบคุมความเร็ว D อัตราส่วนของความเร็วสูงสุด nmax และความเร็วต่ำสุด nmin ที่มอเตอร์สามารถทำได้เรียกว่าช่วงการควบคุมความเร็วซึ่งระบุด้วยตัวอักษร D นั่นคือโดยที่ nmax และ nmin โดยทั่วไปอ้างถึง ความเร็วที่โหลดที่กำหนดสำหรับการโหลดเพียงไม่กี่ครั้ง เครื่องจักรที่เบามาก เช่น เครื่องเจียรที่มีความแม่นยำ ก็สามารถใช้ความเร็วโหลดจริงได้เช่นกัน ตั้งนโนม. (2) อัตราข้อผิดพลาดคงที่ S เมื่อระบบทำงานที่ความเร็วหนึ่ง อัตราส่วนของความเร็วที่ลดลงซึ่งสอดคล้องกับความเร็วรอบขณะไม่มีโหลดในอุดมคติ เมื่อโหลดเปลี่ยนจากอัตราไม่มีโหลดในอุดมคติไปเป็นโหลดที่กำหนดเรียกว่าคงที่ และผลต่างคงที่จะแสดงออกมา

ความเสถียรของระบบควบคุมความเร็วภายใต้การเปลี่ยนแปลงโหลดนั้นสัมพันธ์กับความแข็งของลักษณะทางกล ยิ่งลักษณะยากขึ้น อัตราความผิดพลาดแบบคงที่ก็จะน้อยลง แผนภาพคงที่ของความเร็ว 8.3 อัตราคงที่ที่ความเร็วที่แตกต่างกัน (3 ) ระบบควบคุมแรงดัน ความสัมพันธ์ระหว่าง D, S และ D ในระบบควบคุมความเร็วของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์กระแสตรงคือความเร็วที่กำหนดของมอเตอร์ ถ้าความเร็วลดลงที่โหลดที่กำหนด อัตราคงที่ของระบบและความเร็วต่ำสุดที่โหลดที่กำหนดจะได้รับการพิจารณา ในสมการ (8.4) สามารถเขียนสมการ (8.5) ได้เนื่องจากช่วงความเร็วคือการแทนที่สมการ (8.6) ลงในสมการ (8.7) และสมการ (8.8) แสดงออกระหว่างช่วงความเร็ว D อัตราคงที่ S และความเร็วที่ลดลง ความสัมพันธ์ที่ควรพอใจ สำหรับระบบควบคุมความเร็วเดียวกัน ยิ่งความแข็งของลักษณะเฉพาะยิ่งน้อย ช่วงความเร็ว D ที่ระบบอนุญาตก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ความเร็วที่กำหนดของมอเตอร์ควบคุมความเร็วบางตัวคือ nnom=1430r/min และความเร็วที่ลดลงนั้นเป็นเช่นนั้นหากอัตราข้อผิดพลาดคงที่คือ S≤10% ช่วงการควบคุมความเร็วจะเป็นเพียงดัชนีประสิทธิภาพของไดนามิกเท่านั้น ระบบควบคุมการเคลื่อนที่ของดัชนีระหว่างกระบวนการเปลี่ยนผ่าน ตัวบ่งชี้แบบไดนามิก รวมถึงตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพแบบไดนามิกและตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการป้องกันการแทรกแซง (1) ตามดัชนีประสิทธิภาพ ภายใต้การกระทำของสัญญาณที่กำหนด (หรือสัญญาณอินพุตอ้างอิง) R(t) การเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตของระบบ C(t) จะถูกอธิบายโดยตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพดังต่อไปนี้ สำหรับตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การตอบสนองเริ่มต้นจะเป็นศูนย์ และระบบตอบสนองต่อการตอบสนองเอาต์พุตของสัญญาณอินพุตขั้นตอนหน่วย (เรียกว่าการตอบสนองขั้นตอนหน่วย) รูปที่ 8.4 แสดงดัชนีประสิทธิภาพดังต่อไปนี้ เส้นโค้งการตอบสนองขั้นตอนหน่วย 1 เวลาที่เพิ่มขึ้น tr เวลาที่ต้องใช้เพื่อให้เส้นโค้งการตอบสนองขั้นตอนหน่วยเพิ่มขึ้นจากศูนย์เป็นครั้งแรกเป็นค่าสถานะคงตัวเรียกว่าเวลาที่เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงความรวดเร็วของการตอบสนองแบบไดนามิก 2 เกินเลย