Verfahren und Einrichtung zur Konstanthaltung des Bandzuges bei Bandwalzwerken Beim Walzen von Eisen oder Metallen zu langen Bändern ist es für die Erzielung einer gleichmässigen Qualität nötig, das Walzgut sowohl auf der Einlauf- seite als auch auf der Auslaufseite der Walzen stets unter konstantem Zug zu halten.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bereits verschie dene Vorschläge gemacht worden, die eine Regelung auf konstantem Bandzug nicht nur bei gleichbleiben den Drehzahlen der Walzen, sondern auch bei Be- schleunigungs- und Verzögerungsvorgängen des Walz- vorganges herbeiführen.
Da zur Messung des Bandzuges keine direkten Messmethoden zur Verfügung stehen, ist allen diesen Lösungen gemeinsam, dass dessen Grösse indirekt aus dem Drehmoment der Haspel bzw. aus der Leistung des antreibenden Motors bestimmt wird, wobei in Betracht zu ziehen ist, dass der Bunddurchmesser der Haspel mit dem Fortschritt des Walzens veränderlich ist. Bei konstanter Bandgeschwindigkeit ist die für den Auflaufhaspel erforderliche Motorleistung unab hängig von Bunddurchmesser konstant.
Unter den bekanntgewordenen Lösungen der Auf gabe, einen konstanten Bandzug einzuregeln, beruhen einige auf der sogenannten Konstantstromregelung des Ankerstromkreises des Haspelantriebes in Verbindung mit einer dem Bunddurchmesser proportionalen Feld erregung. Hierbei wird der Bunddurchmesser bei spielsweise aus einem Drehzahlvergleich zwischen den Walzen und dem Auflaufhaspel ermittelt, wobei die Drehzahlmessung mittels Tachodynamos erfolgt.
Eine andere bekanntgewordene Lösung der gleichen Re gelaufgabe geht von der Regelung auf Gleichlauf der Walzen und der Haspeln aus, wo bei konstantem Strom des Haspelmotors eine induzierte Motorspan nung eingeregelt wird, die der Walzenmotordirehzahl proportional ist. Ein weiterer bekanntgewordener Vorschlag basiert auf der Regelung der Motorlei- stung, die bei konstantem Bandzug und konstanter Bandgeschwindigkeit unabhängig vom Bunddurchmes- ser gleichfalls konstant ist.
Um diese genannte Regeleinrichtung, die zunächst nur zur Anwendung bei konstanter Bandgeschwindig keit geeignet ist, auch für Walzvorgänge mit verän derlicher Bandgeschwindigkeit anwenden zu können, hat man einen Sollwert, z. B. den Motorstrom, bei der Konstantstromregelung derart verstellt, dass das zum Beispiel zur Beschleunigung der Massen erfor derliche zusätzliche Motordrehmoment zur Verfügung steht. Solche zusätzlichen Einrichtungen sind aber bei bekannten Ausführungen an ein bestimmtes Beschleu- nigungs- bzw. Verzögerungsprogramm gebunden.
Aber selbst mit dieser Einschränkung ist es nicht immer möglich, Regelfehler und damit Ungleich mässigkeiten des Bandzuges zu vermeiden, weshalb zum Beispiel lange Hochlaufzeiten für notwendig ge halten, worden sind. Ausserdem tragen die bekannten Einrichtungen noch nicht dem Umstand Rechnung, dass das Trägheitsmoment der bewickelten Haspel mit der Grösse des Bunddurchmessers selbst noch veränderlich ist.
Demgegenüber stellt sich die Erfindung zur Auf gabe, eine Regelung auf konstantem Bandzug für einen beliebigen Bewegungszustand des Bandes, also auch für beliebige Geschwindigkeit und ohne ein schränkende Annahmen für die Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgänge durchzuführen, wobei von an sich bekannten Methoden der Regeltechnik unter Be nutzung der Analogierechentechnik zur Ausführung von Multiplikationen, Divisionen und zur Bildung von zeitlichen Ableitungen Gebrauch gemacht wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kon- stanthaltung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, bei dem eine elektrische Grösse zum Beeinflussen des vom Haspelmotor ausgeübten Drehmoments entsprechend dem jeweiligen Bunddurchmesser der Walzenge schwindigkeit, der Beschleunigung und der Verzöge rung selbsttätig geändert wird.
Das Verfahren besteht darin, dass bei einer Dreh zahlregelung des Walzenmotors nach vorgegebenen Sollwerten die genannte elektrische Grösse laufend als Lösung einer unter Berücksichtigung der von Dreh zahländerungen und Geschwindigkeitsänderungen der bewegten Massen abhängigen Beschleunigungskräfte das jeweils für konstanten Bandzug erforderliche Drehmoment des Haspelmotors bestimmenden Diffe rentialgleichung mit Hilfe elektromechanischer Mittel zur analogen Darstellung von Multiplikationen, Divi sionen und zeitlichen Ableitungen gebildet wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchfüh rung des. Verfahrens bei einer Walzenstrasse, deren Walzen durch einen Gleichstrommotor angetrieben werden, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker und Feldstrom durch getrennte Regler in Abhängig keit von einer gemeinsamen, die Motordrehzahl be stimmenden Führungsgrösse geregelt werden, ist da durch gekennzeichnet, dass zur Bildung der elektri schen Grösse nach.
dem Analogieprinzip arbeitende, aus Potentiometern, Drehfeldgebern, Ferrarissyste- men, Transformatoren, Verstärkern und Hilfsgleich richtern bestehende Rechengeräte zur Darstellung von Multiplikationen, Divisionen und zeitlichen Ableitun gen vorgesehen sind, wobei die ermittelte elektrische Grösse in das Drehmoment eines Gleichstromhaspel motors, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker und Feldstrom je durch einen besonderen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt ist, in der Weise um gesetzt wird, dass bei Einwirken der ermittelten elek trischen.
Grösse auf den Feldstrom diese Grösse als Sollwert für den Stromregler der in Kreuzschaltung angeordneten Stromrichter für den Feldstrom dient, wobei dieser Stromregler ein der elektrischen Grösse annähernd proportionales Magnetfeld einstellt und zur Bildung der elektrischen Grösse die genannten Re chengeräte zur Darstellung von Multiplikationen, Di visionen und zeitlichen Ableitungen verwendet sind,
während weitere Rechengeräte zur Bildung der das tatsächliche Magnetfeld darstellenden elektrischen Grösse als Quotient der elektromotorischen Kraft des Motors und der Motordrehzahl und noch weitere- Rechengeräte zur Bildung einer anderen elektrischen Grösse durch Division der das erforderliche Dreh moment darstellenden, durch die das Magnetfeld dar stellenden elektrischen Grösse, die dem erforderlichen .Wert des Ankerstromes entspricht und dem Regler für den Ankerstrom als Sollwertvorgabe dient, vor gesehen sind.
Eine Anlage dieser Art ist in der Fig. 1 beispiels weise schematisch dargestellt.
Der Anker 1 des Antriebsmotors des Walzenpaa- res 2 wird über einen Stromrichter 3 gespeist, wäh rend die Feldwicklung 1 a des Motors ihren Strom in wechselnder Richtung aus zwei Stromrichtern 4 in Kreuzschaltung erhält.
Von einer Tachometerdynamo 5, deren Span nung den Istwert der Drehzahl darstellt und einer durch den Steuerhebel 8 einstellbaren Sollwertspan- nung werden die Regler 6 und 7 für Feld- und An kerstromrichter so beeinflusst, dass mit dem Steuer hebel jede beliebige Drehzahl vorgegeben werden kann, auf die sich der Motor 1 alsbald einstellt.
Die Auflaufhaspel 17 wird von einem Motor an getrieben, dessen Anker 9 vom Stromrichter 10 und dessen Feldwicklung 9,4 von den Stromrichtern 11 in Kreuzschaltung gespeist wird. Anker- und Feldstrom werden durch die Regler 12 und 13 je für sich nach vorgegebenen Sollwerten geregelt.
Ein in ähnlicher Weise geregelter, nicht darge stellter Antrieb ist für die Ablaufhaspel vorgesehen. Die Bewegungsgeschwindigkeit des aus dien Wal zen 2 auslaufenden Bandes, die mit der Umfangs geschwindigkeit der Walzen nicht übereinstimmt, wird mit Hilfe einer Umlenkrolle 18 bestimmt. Drei mit den Walzen 2, der Umlenkrolle 18 und der Haspel 17 gekuppelte Tachometerdynamos 14, 15 und 16 lie fern Gleichspannungen, die den Drehzahlen bzw. Win kelgeschwindigkeiten dieser Teile proportional sind.
Aus diesen Spannungen und weiteren je nach den technischen Daten der Anlage eingestellten bzw. mit Änderungen der Walzgeschwindigkeit veränderlichen Grössen werden die Sollwertvorgaben für die Regler 12 und 13 der Stromrichter des Haspelmotors be stimmt.
Zur Erläuterung der Art und Weise, wie dies ge schehen kann, sollen zunächst die theoretischen Grundlagen abgeleitet werden, die für die Lösung der vorliegenden Aufgabe massgebend sind. Dabei werden folgende Bezeichnungen benutzt: R , = Radius der Walzen, 11;;
o = Radius der leeren Haspel, RH = veränderlicher Radius der Haspel mit aufge wickeltem Band, 11z = Radius der Lagerzapfen der Haspel, 11u. = Radius der Umlenkrolle, GHo = Gewicht der leeren Haspel, GFr = veränderliches Gewicht der Haspel mit aufge wickeltem Band, 011" = Trägheitsmoment der leeren Haspel einschliess lich Motoranker, pH - veränderliches Trägheitsmoment der Haspel einschliesslich Motoranker mit aufgewickeltem Band, cow - Winkelgeschwindigkeit der Walzen,
WH = Winkelgeschwindigkeit der Haspel, coU = Winkelgeschwindigkeit der Umlenkrolle, b = Bandbreite, y # spezifisches Gewicht des Bandes, g = Erdbeschleunigung, t = Zeit, A = Walzenabschliff, d. h. Verringerung des Wal zenradius durch Abschleifen nach längeren Betriebszeiten, K = Vor- bzw. Nacheilung des Walzgutes, d. h.
Ver hältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Wal zen zur Geschwindigkeit des ein- bzw. auslau fenden Walzgutes,
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W - Luftwide.rstandskonstante. Das vom Haspelmotor zu leistende Drehmoment muss das Gleichgewicht halten: 1. dem Drehmoment des Bandzuges Ml = Q .
R$ 2. den jeweiligen Beschleunigungsmoment
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3. dem Moment des Luft- und Reibungswiderstandes M3 <I>= W.</I> (vH + ,u <I>- GH .</I> RZ Damit ergibt sich für das Drehmoment des Haspelmotors die Gleichung:
EMI0003.0016
Das Trägheitsmoment der Haspel mit aufgewik- keltem Band ist:
EMI0003.0020
worin zur Kürzung die der Bandbreite b proportionale Hilfsgrösse
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gesetzt ist.
Setzt man weiter
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so ergibt sich:
EMI0003.0024
Das Lagerreibungsmoment kann - da es nur eine verhältnismässig kleine Korrekturgrösse bedeutet mit genügender Genauigkeit als Summe eines konstan ten, das heisst dem mittleren Haspelgewicht entspre chenden Teiles und eines dem Bandzug entsprechen den Teiles ausgedrückt werden!, so dass
EMI0003.0030
wird.
Damit ergibt sich für das einzuregelnde Dreh moment des Haspelmotors die Gleichung:
EMI0003.0033
Zur kontinuierlichen Lösung der Differentialglei chung (2) ist eine Analogie-Rechenvorrichtung 27 vorgesehen, die sich aus bekannten Mitteln zur Dar stellung von Multiplikationen, Divisionen und zeit lichen Ableitungen durch elektrische Grössen zusam mensetzt, wobei dieser Einrichtung weitere aus den Daten der Ansage sich ergebende Grössen zugeführt werden, wie. durch den Pfeil P angedeutet ist.
In der Fig. 2 ist ein Beispiel für die Durchfüh rung der nötigen Rechenoperationen schematisch dar gestellt.
Dem Potentiometer 19 wird die der Winkel- geschwindigkeit w\y der Walzen proportionale Span nun- Tachometerdynamo 14 zugeführt, während am Schleifkontakt<B>19"</B> dieses Potentiometers die der Winkelgeschwindigkeit der Umlenkrolle proportionale Spannung der Tachometerdynamo 15 liegt.
Die Differenz zwischen der am Schleifkontakt 19" abgegriffenen Spannung und der Spannung der Tacho meterdynamo 15 wird über einen Verstärker 20 einem Antrieb 21 zugeführt, welcher den Schleifkontakt 19" so einstellt, dass diese Spannungsdifferenz verschwin- det. Die damit erzielte Einstellung des Schleifkontak- tes <B>19,</B> stellt somit ein Mass für die Grösse
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dar. Eine entsprechende Einstellung erfährt der Schleifkontakt 22" des Potentiometers 22.
Da dieses Potentiometer auch von der Tachometerdynamo 14 gespeist wird., so stellt die an seinem Schleifkontakt 22" abgegriffene Spannung ein Mass für die Grösse cow - Z dar.
Dieser Spannung entgegengeschaltet ist die am Schleifkontakt 23y des Potentiometers 23 abgegriffene Spannung. Das Potentiometer 23 liegt an der von der Tachometerdynamo 16 erzeugten, also der Winkel geschwindigkeit der Haspel proportionalen Spannung. Die Differenz der an den Schleifkontakten 22, und 23" abgegriffenen Spannungen wird über den Ver stärker 24 dem Antrieb 25 zugeführt, der den Schleif kontakt 23" in eine Stellung bringt, bei der die Span nungsdifferenz auf Null abgeglichen ist.
Wird bei dieser Einstellung das Verhältnis der Spannung des Schleifkontaktes 23" zur Spannung der Tachometerdynamo 16 mit a bezeichnet, so ist a - o)n = (,) - Z und damit
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Die Einstellung<I>a</I> stellt also die Grösse <I>Y</I> in der Differentialgleichung (2) dar.
Hat das Potentiometer 23 entsprechend einer üblichen Bauart eine kreisför mige Widerstandsbahn und einen um den Mittelpunkt drehbaren Arm als Schleifkontakt, so greift bei ent sprechender Lage der Nullstellung der Schleifkontakt eine dem Winkel a proportionale Spannung am Po tentiometer ab.
Mit der Welle des Potentiometers 23 sind fünf Drehfeldsysteme, auch induktive Geber genannt, 26, 27, 28, 30 und 37 gekuppelt, die in bekannter Weise zur Darstellung von Multiplikationen bzw. Divisionen durch elektrische Grössen dienen. Diese Dreh feld- svsteme weisen ähnlich wie die bekannten elektro dynamischen Messinstrumente eine feststehende und eine drehbare Spule auf, wobei jedoch die drehbare Spule nicht einen Zeiger einstellt, sondern selbst durch äussere Einwirkung in eine bestimmte Stellung ein gestellt wird.
Wird der feststehenden Spule eine Wech selspannung E zugeführt, so wird in der drehbaren Spule eine Spannung induziert, die der Grösse E - sin a proportional ist, worin a den Winkel der Spulenstel- lung gegenüber derjenigen Stellung bedeutet, in der die Achsen der beiden Spulen senkrecht aufeinander stehen.
Bei nicht zu grossen Beträgen des Winkels a kann mit guter Annäherung a,-:- sin a gesetzt werden. Im vorliegenden Fall bedeutet dies (da - wie oben ge zeigt wurde - a = Y gesetzt werden kann):
wird dem Drehfeldsystem 26 primär eine am Potentiometer 62 abgegriffene Wechselspannung zugeführt, welche die aus den technischen Daten der Anlage bekannten Grösse B - RÜ darstellt, so liefert das Drehfe,ldsystem eine sekundäre Spannung, die den Ausdruck B - Rü - a bzw.<I>B</I> - RÜ # <I>Y</I> darstellt.
Diese Spannung wird nun der Primärseite des Drehfeldsystems 27 zugeführt, das dann sekundär eine Spannung liefert, die den Aus druck<I>B</I> # RÜ <I>.</I> Y2 darstellt. Durch Weiterleitung die ser Spannung an das Drehfeldsystem 28 ergibt des sen Sekundärspannung ein Mass für den Ausdruck B.Rü.Ys.
Am Schleifkontakt des Potentiometers 29 ist eine Wechselspannung eingestellt, die den konstanten, aus den Daten der Anlage bekannten Ausdruck 011,;-B - R xo [vgl. G1. (2)] darstellt.
Dadurch, dass diese Spannung in Reihe mit der Eingangsspannung eines Verstärkers 31 -an der drehbaren Spule des Drehfeldsystems 30 liegt, dessen feste Spule mit der Ausgangsseite des Verstärkers 31 verbunden ist, ver hält sich diese Ausgangsspannung zu der am Poten- tiometer 29 abgegriffenen Spannung wie 1:
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wenn V den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 31 bezeichnet.
Wird dieser genügend gross gewählt, so wird das genannte Verhältnis mit grosser Annäherung 1 : a und die Summenspannung (gleichzeitig Ein gangsspannung für Verstärker 32) ist damit ein Mass für den Ausdruck
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Die durch Verstärker 32 verstärkte Spannung wird einem weiteren Drehfeldsystem 33 zugeführt, das mit den Potentiometern 19 und 22 gekuppelt ist, dessen Winkelstellung nach dem früher Gesagten die Grösse Z darstellt.
Die Ausgangsspannung dieses Drehfeldsystems ergibt also den Ausdruck
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Diese Spannung wird einem Apparat 34 zuge führt, der die Umkehrung eines Ferraris-Motors ent hält, nämlich eine elektrisch leitende Scheibe oder Trommel und zwei senkrecht zueinander stehende, elektromagnetische Systeme. Befindet sich die Scheibe oder Trommel in Ruhe, so sind die beiden Systeme entkoppelt. Dreht sich aber die Ferraris-Scheibe und liegt das eine Magnetsystem an einer Wechselspan nung, so wird in dem anderen System eine Spannung induziert, die der Spannung des ersten Systems und der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Scheibe proportional ist.
Die Ferraris-Scheibe ist (über ein geeignetes über- setzungsgetriebe) mit dem Steuerhebel 8 (Fig. 1) für den Walzmotor gekuppelt, wobei die Stellung des Steuerhebels der Drehzahl des Walzmotors proportio nal ist.
Wird die Einstellung des Steuerhebels 8 und da mit die Drehzahl des Walzmotors geändert, so ent steht währenddessen in der Sekundärwicklung des Apparates 34 eine Spannung, welche der Spannung in d'er Primärwicklung und der Geschwindigkeit der Drehzahländerung proportional ist, die also den Aus druck
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darstellt. Bedingung hiefür ist, dass der Steuerhebel 8 nur so schnell verstellt wird, dass die Drehzahl des Walz- motors dieser Verstellung unverzögert folgen kann. Es ist daher wesentlich, dass die Drehzahlregelung des Walzmotors mit hoher Regelgeschwindigkeit arbeitet.
Ausserdem ist es zweckmässig, für die Verstellung des Steuerhebels 8 einen Verstellmotor oder einen ähn lichen,. nicht dargestellten Antrieb vorzusehen, der nur eine der obigen Bedingung entsprechende maxi male Verstellgeschwindigkeit zulässt.
An dem Potentiometer 36 wird weiter eine Wech selspannung abgegriffen, die dem gewünschten Band- zug und dem bekannten Radius der Umlenkrolle ent sprechend den Ausdruck Q # Ru darstellt. In dem Drehfeldsystem 37 erfolgt in früher beschriebener Weise die Multiplikation dieser Grösse mit Y, so dass die Ausgangsspannung dieses Drehfeldsystems den Ausdruck<I>Q</I> - Ru # <I>Y</I> aus G1. (2) darstellt.
Schliesslich ist am Potentiomeber 38 eine Span nung eingestellt, welche der Konstanten C1 entspricht. Dieser Spannung wird durch den Transformator 39 eine Spannung hinzugefügt, die bei passend gewähl tem Übersetzungsverhältnis den Ausdruck C2 # Q dar stellt.
Ferner kann noch eine weitere am Widerstand 40 liegende und den Ausdruck W # c)" darstellende Span nung hinzugefügt werden, die mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln gebildet werden kann. Dieser Aus druck kann aber auch wegen seiner Geringfügigkeit vernachlässigt werden, bzw. kann sein Mittelwert durch die Konstante Cl miterfasst werden.
Die resulferende, die der jeweiligen Drehrichtung entgegengerichteten Bewegungswiderstände darstel lende Spannung wird über einen Drehrichtungsum- schalter 41 bekannter Art zu der Ausgangsspannung des Drehfeldsystems 37 und der Ausgangsspannung des Apparates 34, die gegebenenfalls durch einen Verstärker 35 verstärkt ist, addiert.
Bei passender Wahl der Proportionalitätsfaktoren aller Spannungen stellt dann die an den Klemmen 42 und 43 auftretende Summenspannung den Ausdruck der Gleichung (2) dar, nämlich
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Diese Spannung gibt also ein Mass (Sollwert) für das jeweils einzuregelnde Drehmoment des Haspel motors an, und zwar unabhängig vom Abschliff der Walzen und von der jeweiligen Zustellung der Wal zen bzw. von der dadurch bedingten Vor- bzw. Nach- eilung des Walzgutes.
In ähnlicher Weise könnte statt einer Spannung auch eine andere elektrische Grösse, z. B. ein Strom, als Darstellung des einzuhaltenden Drehmomentes des Haspelmotors errechnet werden.
Zur Umsetzung dieser elektrischen Grösse in das Drehmoment eines Haspelmotors, dessen durch Strom richter gelieferter Anker- und Feldstrom durch je einen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt wird, kann diese elektrische Grösse - gegebenenfalls mit Hilfe eines Umsetzers - dem Regler für den Feldstrom als Führungsgrösse (Sollwert) derart vor gegeben werden, dass der Feldregler ein angenähert dieser Grösse proportionales Magnetfeld einstellt, und dass eine das tatsächliche Magnetfeld darstellende elektrische Grösse entweder direkt (z.
B. mit Hilfe eines Hall-Generators) oder als Verhältnis der elektro motorischen Kraft (Klemmenspannung vermindert um den inneren Spannungsabfall) zur Drehzahl gebildet wird, und dass schliesslich eine weitere elektrische Grösse mittels einer Division der das Drehmoment darstellenden, durch die das Magnetfeld darstellenden Grösse gebildet wird, die dem Ankerstromregler als Sollwertvorgabe dient. In der Fig. 1 ist die hierzu dienende Vorrichtung, die an Hand der Fig. 3 näher erläutert werden soll, bei 45 angedeutet.
An den Klemmen 42, und 43" (Fig. 2) liegt die an den Klemmen 42 und 43 einer Anordnung nach Fig. 2 abgenommene Wechselspannung. Diese Span nung wird einem sogenannten Diskriminator 44 be kannter Art zugeführt und darin gleichgerichtet, und zwar derart, dass die an den Klemmen 44" abzuneh mende gleichgerichtete Spannung ihre Richtung wech selt, je nachdem,
ob die den Klemmen 42a und 43a zugeführte Spannung in Phase oder in Phasenoppo- sition mit einer an den Klemmen 44b liegenden un veränderlichen Vergleichswechselspannung ist.
Die an den Klemmen 44a abgenommene Span nung dient als Führungsgrösse (Sollwert) für den Regler 13 (Fig. 1).
Die Anordnung ist dabei zweckmässig so getrof fen, dass der in Abhängigkeit von der Führungsgrösse einzuregelnde Feldstrom dieser Führungsgrösse nicht proportional ist, sondern ihr nach einer Funktion folgt, die angenähert der Magnetisierungskennlinie der Maschine entspricht, so dass das Magnetfeld des Mo tors näherungsweise der Spannung an den Klemmen 44" sowohl im negativen wie im positiven Sinne pro portional ist.
Zur Erzielung einer solchen Abhängigkeit können zum Beispiel die Gleichrichter des Diskriminators be nutzt werden, indem diese so bemessen werden, dass der ausgenutzte Arbeitsbereich. bereits in der Nähe ihres Spannungsschwellwertes beginnt, so dass die gleichgerichtete Spannung bei kleinen Spannungswer ten zunächst wesentlich langsamer ansteigt als die den Klemmen 42" und 43a zugeführte Wechselspannung.
Statt dessen kann auch ein besonderer Spannungs- umsetzer vorgesehen sein, in dem eine entsprechende funktionelle Abhängigkeit seiner Ausgangsspannung von der Eingangsspannung erzielt wird. Ein solcher Umsetzer kann sinngemäss sowohl in den Stromkreis der den Sollwert als auch der den Istwert darstellen- den, elektrischen Grösse eingefügt werden.
Da bekanntlich bei einer Gleichstrommaschine das im. Luftspalt übertragene Drehmoment gleich dem Produkt aus Magnetfluss und Ankerstrom ist, so kann unter dieser Voraussetzung zur Erzielung eines kon stanten Bandzuges eine elektrische Grösse dann als genaue Sofllwertvorgabe für den Ankerstromregler die nen, wenn sie den Quotienten aus Drehmoment und Magnetfluss darstellt.
Der Magnetfluss 0 des Motors ist - sofern man ihn nicht direkt misst - proportional dem Quotienten aus elektromotorischer Kraft und Drehzahl bzw. Win- kelgeschwindigkeit a,H. Die elektromotorische Kraft kann als Klemmenspannung U vermindert um den inneren Spannungsabfall dargestellt werden, so dass sich die Beziehung ergibt
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worin Ra den Ankerwiderstand, 1a den Ankerstrom des Motors und K1 eine Proportionalitätskonstante bedeutet.
Diese Gleichung versagt bei Stillstand des Motors, da sie dann den unbestimmten Ausdruck 0 liefert. Sie wird daher nur bei endlichen, nicht zu kleinen Drehzahlen als Grundlage für eine Analogierechnung benutzt, während bei kleinen Drehzahlen der Magnet fluss als proportional dem Erregerstrom angenommen wird.
Bei der weiteren Beschreibung der Anordnung nach Fig. 3 sei zunächst angenommen, dass die Um schalter 45 und 46 sich in der gezeichneten Stellung befinden. Durch die Tachometerdynamo 16 (v-l. Fig. 1) wird dem Potentiometer 51 eine der Winkel geschwindigkeit des Haspehnotors proportionale, in dem Richtelement 50 (z. B. einem Trockengleichrich ter in Brückenschaltung) drehrichtungsunabhängig ge machte Gleichspannung zugeführt.
Am Widerstand 47 wird ein Teil der Klemmen spannung des Haspelmotors 9 abgegriffen. In Reihe mit dieser Spannung liegt der Widerstand 48, in dem ein dem Ankerstrom proportionaler Strom fliesst. Bei entsprechender Bemessung der Widerstände 47 und 48 ist die dem Richtelement 49 zugeführte und darin richtungsunabhängig gemachte Gleichspannung der elektromotorischen Kraft des Motorankers propor tional.
Die Differenz zwischen dieser Spannung und der am Schleifkontakt 51" des Potentiometers 51 abge griffenen Spannung wird über den Verstärker 52 dem Antrieb 53 zugeleitet, der den Schleifkontakt 51a so einstellt, dass diese Differenz zu Null wird. Bezeichnet man den Einstellwinkel des Potentiometers, der zu gleich das Verhältnis der am Schleifkontakt abgegrif fenen zur vollen Potentiometerspannung angibt, mit ss, so ist
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Mit der Welle des Potentiometers 51 ist das Dreh feldsystem 54 gekuppelt.
Mit Hilfe dieses Systems und des Verstärkers 55 erfolgt ein Nullabgleich, bei welchem dem Transformator 56 eine Spannung zu geleitet wird, die nach der früher zu den Pos. 29, 30 und 31 der Fig. 2 gegebenen Erläuterung den Aus druck
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darstellt, also als genaue Sollwertvorgabe für den Ankerstromregler 12 (Fig. 1) dienen kann.
Bei Drehzahlen in der Nähe des Wertes Null, bei denen, wie früher gesagt wurde, ein Abgleich der Spannung des Ankers 9 und der Tachometerdynamo 16 nicht mehr brauchbar ist, werden die Umschalter 45 und 46 selbsttätig umgelegt, wozu drehzahlabhän gige oder spannungsabhängige Einrichtungen bekann ter Art dienen können. Am Potentiometer 51 liegt dann die konstante Spannung einer Batterie oder son stigen Gleichstromquelle 59, welcher der Spannungs abfall im Widerstand 60, der im Richtelement 61 richtungsunabhängig gemacht ist, entgegen-geschaltet ist. Der Widerstand 60 liegt im Feldstromkreis des Haspelmotors.
Wird der Spannungsabfall in diesem Widerstand als proportional mit dem Magnetfluss angenommen, was bei ungesättigtem Magnetkreis mit genügender Genauigkeit möglich ist, so erfolgt die Einstellung des Schleifkontaktes 51, wieder derart, dass seine Winkel stellung ein Mass für den Magnetfluss darstellt und die Spannung an den Klemmen 58 als Sollwert für die Ankerstromregelung dienen kann.
Die beschriebene Regelung eines Haspelmotors ist sowohl für das Abwickeln wie für das Aufwickeln des Walzgutes unverändert in richtiger Weise wirksam. Für die selbsttätige Regelung des Bandzuges beider seits der Walzen ist daher für jede der beiden Haspeln eine entsprechende Regelanordnung vorzusehen.
Damit die beschriebene Anordnung einwandfrei arbeitet, ist es notwendig, die Änderungsgeschwindig keit des Drehzahlsollwertes und die Rechengeschwin digkeit sowie die Regelgeschwindigkeiten aufeinander abzustimmen. Die Rechengeschwindigkeit wird zweck mässig gleich oder grösser gewählt als die Regel geschwindigkeit. Die Sollwertvorstellung für die Dreh zahlregelung soll wie gesagt nur mit solcher Geschwin digkeit erfolgen, dass die Rechen- und Regelgeschwin digkeit ohne nennenswerte Nacheilung folgen können.
Um also hohe RegelLyeschwindigkeiten zu erhalten, verwendet man zweckmässig stromrichtergespeiste An triebe, welche von Röhren- oder Transistorenreglern hoher Regelgeschwindigkeiten gesteuert werden. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist jedoch insbesondere hinsichtlich des Walzmotors nicht auf diese Art der Stromlieferung beschränkt.
Die elektromechanische Analogie-Rechenvorrich- tung lässt sich durch Geringhalten der bewegten Mas sen leicht für genügend hohe Rechengeschwindigkei ten herstellen.
Die Erfindung ist grundsätzlich nicht an das be schriebene Beispiel gebunden, vielmehr sind mancher lei Abwandlungen möglich.
Die Grösse Z ist nur von einer Änderung des Wal zendurchmessers (Abschliff) und von der Zustellung der Walzen, das heisst von der Vor- bzw. Nacheilung des Walzgutes, abhängig. Während eines Arbeitsgan ges ändert sich daher diese Grösse im allgemeinen nicht. Man kann daher auch auf die beschriebene selbst tätige Errechnung dieser Grösse verzichten und statt dessen eine entsprechende feste Potentiometereinstel- lung vorsehen, welche bei einer Änderung der die Grösse Z bildenden Komponenten zum Beispiel nach vorausberechneten Tabellen von Hand geändert wird.
Die erforderlichen Rechenvorrichtungen können dadurch vereinfacht werden, und die Tachometer dynamo an der Umlenkrolle fällt weg.
Die Umsetzung der das erforderliche Drehmoment bestimmenden Grösse in ein wirkliches Drehmoment des Haspelmotors kann auch in anderer Weise ge schehen, als in der Fig. 3 gezeigt ist. Grundsätzlich ist es zum Beispiel möglich, den Magnetfluss des Motors durch eine geeignete Regeleinrichtung konstant zu halten, wobei auch die Rückwirkung des Ankerstro mes auf das Magnetfeld berücksichtigt werden kann. Die von der Anordnung nach Fig. 2 gelieferte Span nung kann dann unmittelbar - eventuell nach Gleich richtung durch einen Diskriminator - als Sollwert vorgabe für den Ankerstrom dienen, der ja in diesem Fall dem Drehmoment proportional ist.
Um dabei eine stetige Änderung des Ankerstromes auch bei Drehrichtungsumkehr zu ermöglichen, wird man bei einer solchen Einrichtung zwei Stromrichter in Kreuz schaltung für den Ankerstrom vorsehen, wogegen für die Lieferung des Feldstromes nur ein Stromrichter erforderlich ist. Ferner können auch die Vorrichtun gen zur Ausführung der verschiedenen Rechenopera tionen anders gestaltet sein, als an Hand des Bei spieles beschrieben wurde.
Beispielsweise kann zur Darstellung einer Multi plikation das Messsystem eines normalen, elektrodyna mischen Messinstrumentes dienen, dessen Ausschlag bekanntlich dem Produkt der in den beiden Wicklun gen des Instrumentes fliessenden Stromes proportional ist. Von dem Drehsystem des Instrumentes kann ein Potentiometer so eingestellt werden, dass an seinen Schleifkontakten eine Spannung abgegriffen wird, die dem Ausschlag des Instrumentes proportional ist.
Zur Vermeidung von Reibungsfehlern kann dabei die Einstellung des Potentiometers mit Hilfe einer Nach laufsteuerung bekannter Art abhängig vom Ausschlag des Instrumentes durchgeführt werden..
In ähnlicher Weise kann ein Kreuzspuleninstru- ment, das heisst ein sogenannter Quotientenmesser, zur analogen Ausführung von Divisionen dienen.
Auch mit sogenannten Hallgeneratoren, das sind Halbleiterplättchen, die einen besonders grossen Fall effekt zeigen, können Divisionen und Multiplikationen durchgeführt werden.
Zur Bildung des Differentialquotienten der Walz- motordrehzahl nach der Zeit kann beispielsweise auch eine mit dem Steuerhebel 8 über ein geeignetes Ge triebe gekuppelten Tachometerdynamo dienen, die eine der Verstellgeschwindigkeit proportionale Span nung liefert, welche etwa der einen Spule eines zur Darstellung einer Multiplikation in der beschriebenen Weise vorgesehenen elektrodynamischen Messinstru- mentes zugeleitet wird.