对于多闭环调速系统,由于它主要是控制系统的超速,只有在要求调速运行非常平稳的系统中才采用,同时由于结构复杂,技术性强,且投资高,不符合本设计的要求。
控制系统可分为两种:开环控制系统和闭环控制系统。虽然开环系统能够实现平滑无级调速,但其机械特性比较软,稳速能力差。如果生产机械对稳速性能没有什么要求,开环系统可满足范围内平滑调速度额要求。
但是,许多生产机械除需要无极调速外,常还有对静差率的要求。例如本设计中的龙门刨床,由于毛坯表面粗错不平,在加工时负载大小有波动,为了工件的加工精度,加工过程中速度应该比较基本稳定,不能有较大的变化,因此它对拖动的要求较高。
但开环系统如果要满足静差率的要求时,龙门刨床的调速范围就很小了。显然开环系统不满足龙门刨床的调速要求。因此只能引入被控制量的负反馈,将开环系统改为闭环系统。
闭环系统又分为单闭环调速控制系统、双闭环控制系统和多闭环控制系统,对于本设计到底选用哪种闭环系统呢,下面我们就地来进行讨论。
龙门刨床在生产实际中处于经常启动、制动、正转、反转的运行状态。在工作行程中其工作台往复运动,为了避免刀具切入工件时的冲击而使工件崩裂,或损坏刀具,要求切入速度低;在切削结束时,为了避免刀具将工件剥落,要求切出速度低;在返回行程中,为了提高生产率采用高速返回;由于返回速度高,工作台的惯性大,为了减小停车时的超程,要求返回行程结束前贤减速,然后停车。
对于这类生产机械的拖动系统而言,只用稳速阶段才可用于生产,为了提高生产率,应该尽量缩短一个工作周期内的启动时间与制动时间,因此电动机以 大的启动电流起、制动。
如果采用单闭环调速控制系统,那么起、制动电流可到达额定电流的3-5倍,如果不限启动、制动电流,无疑会缩短电机寿命,且当龙门刨床被卡住时,导致电机堵转会烧坏电机,为了防止这类情况的出现,加电流截止负反馈以限制 大启动电流、制动电流、堵转电流。但是加上电流截止负反馈环节的单闭环调速系统只能限制电机的 大的电流,并不能达到令人满意的启动和制动性能,只是因为电流一直都是变化着的,达到 大值后,由于负反馈的作用加强和电机转子中的电势增加,电流又被降下来,电动机转矩也随之减小,从而延长了启、制动时间。
同时单闭环系统的动态响应、启制动性能和抗扰调节能力上也比不上双闭环系统。综合上面的讨论我们知道闭环调速系统满足不了本设计的要求。
从上面各种分析来看,本设计应选用双闭环调速控制系统。
实现变电压调速, 先要有可调的直流电源。
龙门刨床主拖动电动机的供电方式有两种:
(1)采用可控硅整流装置;
(2)采用直流斩波器。在具有恒定直流供电电源的地方,事项脉冲调压调速,即采用直流发电机供电。但由于直流发电机需要原动机拖动,能量要多次转换,故效率低,体积大,占地面积多,噪声大且初始投资大,因此在本设计系统中采用可控硅整流装置的供电方案。