DE2746322C2

DE2746322C2 - Vorrichtung zum Kompensieren des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors an einem Walzgerüst

Info

Publication number: DE2746322C2
Application number: DE19772746322
Authority: DE
Inventors: Chiaki Miki Hyogo Maehara; Kohichi Kobe Hyogo Ohba; Yusuke Ono Hyogo Tabata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1982-08-05
Also published as: JPS6050523B2; SE445429B; JPS5349689A; DE2746322A1; SE7711545L

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kompensieren des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors an einem Walzgerüst beim Einlaufen des Walzguts in den Walzspalt mit einem Stromfühler zur Messung des durch den Walzenantriebsmotors fließenden Stroms und mit einer auf den vom Stromfühler gemessenen Strom ansprechenden Kompensierschaltung.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 26 115 bekannt Hierbei wird der Ankerstrom des Antriebsmotors eines Walzgerüstes erfaßt und es werden Steuereingriffe vorgenommen, wenn der Ankerstrom beim Erfassen des Walzguts durch das . Walzgerüst zunimmt Dabei erfolgt jedoch die Kompensation erst dann, wenn die Drehzahlabsenkung bereits begonnen hat

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zum Kompensieren des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors an einem Walzgerüst beim Einlaufen des Walzgutes in den Walzspalt der eingangs Erholungszeit An derart zu verbessern, daß die Drehzahl des Walzenantriebsmotors beim Einlaufen des Walzgutes nicht oder nur äußerst geringfügig abfällt

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kompensierschaltung aus dem Stromsignal ein dem zeitlichen Verlauf des Drehzahlabfalls entgegengesetzt verlaufendes Kompensiersignal erzeugt, und daß dieses Kompensiersignal als Sollwert- - korrektursignal einem Drehzahlregler aufgeschaltet ist Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4.

Erfindungsgemäß ist also eine Kompensierschaltung vorgesehen, die aus dem vom Stromfühler stammenden Signal ein dem Kurvenverlauf des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors entgegengesetzt verlaufendes Koinpensationssignal erzeugt und dieses dann dem Drehzahlregler aufschaltet Dabei kann die Erzeugung des Kompensationssignals unmittelbar bei Beginn des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors erfolgen, so daß der Drehzahlabfall des Walzenantriebsmotors vollständig kompensiert wird.

Aus der FR-PS 11 87 299 ist es zwar bekannt, bei einer Walzstraße mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten zur Verringerung der mit dem Drehzahlabfall der Walzenantriebsmotoren verbundenen nachteiligen Erscheinungen beim Anstich ein Kompensiersignal für den Drehzahlabfall als Korrektursignal für den Sollwert einem Drehzahlregler des Walzenantriebsmotors aufzuschalten, jedoch ist doit das Korrektursignal fest vorgegeben und u. a. von den Materialeigenschaften des Walzgutes abhängig; der Drehzahlabfall selbst wird nicht beseitigt oder verringert

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. IA und IB den Verlauf von Drehzahl und Motorstrom eines Walzenantriebsmotors,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.3A und 3B den Fig. IA und IB entsprechende Verläufe für die erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 3C den Verlauf des Kompensationsstroms in der Vorrichtung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 ein Schaltbild zur Verdeutlichung der Einzelheiten des Differenzierglieds in der Vorrichtung gemäß Fig. 2,

F i g. 5 den Verlauf von an verschiedenen Steilen der Schaltung gemäß F i g. 4 erzeugten Potentialen und

Fig.6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 4.

Bei Walzgerüsten mit automatischer Drehzahlregelung ist es bekannt, daß dann, wenn die beiden anfänglich mit einer vorbestimmten, festen Drehzahl angetriebenen Walzen ein Walzgut erfassen und dabei zum Zeitpunkt 2b plötzlich belastet werden, die Drehzahl 1 eines diese Walzen antreibenden Elektromotors auf die in Fig. IA gezeigte Weise abfällt, während der Motorstrom 2 gemäß F i g. 1B ansteigt und dabei bestrebt ist, die abgesunkene Drehzahl wieder auf den ursprünglichen Wert zurückzuführen.

Die Drehzahl 1 fällt zunächst um den größten Drehzahlabfall ΔΝ ab, um sodann zum Zeitpunkt t_r wieder ihren ursprünglichen Wert zu erreichen. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten fo und r_r wird als die Erhoiungszeit Tr bezeichnet Der durch den größten Drehzahlabfall ΔΝ und die Erholungszeit Tr bestimmte, in F i g. IA durch einen schraffierten Abschnitt angegebene Bereich 3 stellt einen der Parameter dar, welche die Regelleistung bei Walzgerüstantrieben bestimmen. Im Hinblick auf die Walzguteigenschaften ist es günstig, den Bereich 3 klein zu halten. Außerdem hängen die Drehzahl 1 und der Motorstrom 2 von der auf den Motor einwirkenden Belastung ab. Wenn der Motor beispielsweise einer größeren Belastung unterworfen wird, ändern sich Drehzahl und Motorstrom auf die in F i g. 1A und 1B durch die gestrichelten Kurven 4 bzw. 5

angedeutete Weise.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Kompensiervorrichtung an einem das Walzgut 21 bearbeitenden Walzgerüst mit Stützwalzen 22 und Arbeitswalzen 20 ist ein Drehzahlregler 26 mit einer Thyristor-Ansteuerung 33 verbunden, die ihrerseits über einen Stroinfühler 34 an den Walzenantriebsmotor 23 angeschlossen ist, um diesen unter der Regelung durch den Drehzahlregler 26 mit Gleichstrom zu speisen. Dem Drehzahlregler 26 sind ein Drehzahlsollwertsignal 27 und das Ausgangssignal eines Drehzahlmeßgeräts 25 zugeführt. Der Stromfühle' 34 mißt einen durch den Elektromotor 23 fließenden Strom und liefert den gemessenen Stromwert zu einem Differenzierglied 35, in welchem er unvollständig differenziert wird Ein anderer Eingang r, des Differenzierglieds 35 ist mit einem Obergrenzwertgeber 37 verbunden, während sein Ausgang über einen normalerweise geschlossenen Schalter 36 mit dem Drehzahlregler 26 verbunden ist Der Obergrenzwertgeber 37 setzt vorübergehend einen oberen Grenzwert für den Strom und er ermöglicht dem Diff jrenzierglied 35 die Differentiation des Stromwertes innerhalb eines vorbestimmten, durch diesen oberen Grenzwert bestimmten Bereichs.

Nachstehend ist die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß F i g. 2 anhand der F i g. 3A, 3B und 3C erläutert Die Fig.3A und 3B entsprechen den Fig. IA bzw. IB. Fig.3C veranschaulicht einen als Funktion der Zeit dargestellten Kompensationsstrom.

Zum Zeitpunkt to (F i g. 3) läuft das Walzgut unter Belastung des Walzenantriebsmotors 23 zwischen die Arbeitswalzen 20 ein, wodurch die Drehzahl des Motors 23 auf die durch die Kurve 11 in F i g. 3A gezeigte Weise verändert wird, wenn das an den Drehzahlregler 26 angelegte Drehzahlsollwertsignal 27 eine vorbestimmte feste Größe besitzt Wenn jedoch dem Drehzahlregler 26 eine Drehzahlkompensierkurve 14 (F i g. 3C) zugeführt wird, welche dieselbe Form besitzt wie die Drehzahlabfallkurve 11 im Zeitintervall Tr zwischen dem Zeitpunkt ίο, zu welchem der Motor 23 belastet 4» wird, und dem Zeitpunkt t_n zu welchem die Drehzahl auf ihren ursprünglichen Wert zurückgekehrt ist (F i g. 3A) und dieser entgegengesetzt ist, so entspricht der resultierende Drehzahlabfall praktisch der Kurve 15 gemäß Fig.3A, so daß der Bereich 13, der durch den größten Drehzahlabfall ΔΝ und die Erholungszeit Tr bestimmt wird und der in Fig.3A bei 13 schraffiert dargestellt ist, verkleinert wird, wie dies in Fig.3A durch den in Gegenrichtung schraffierten Bereich 18 dargestellt ist hn Idealfall entspricht dieser Bereich 18 NuIL

Zur Festlegung der Drehzahlkompensierkurve 14 wird eine unvollständige Differentiation des über den Walzenantriebsmotor 23 fließenden Stroms durchgeführt

Es ist allgemein bekannt, daß die mit der Anlegung der Belastung an den Motor 23 beginnende Erholungszeit 7Tr durch die Ansprechgeschwindigkeit des Drehzahlreglers 26 bestimmt ist Eine Zeitkonstante für die unvollständige Differentiation des Laststroms kann daher ohne weiteres durch die Ansprechgeschwindigkeit des Drehzahlreglers 26 bestimmt werden.

Es ist auch bekannt, daß der maximale Drehzahlabfall ANdtm durch den Antriebsmotor 23 fließenden Strom 12 (Fig.3B) proportional ist Außerdem weist der Motorstrom 12 zum Zeitpunkt to eine Änderungsge schwindigkeit entsprechend einem Anstieg 16 (F i g. 3B) auf, die der Größe des Motorstroms proportional ist. Es ist somit ersichtlich, daß eine vollständige Differentiation des Motorstroms zum Einkaifzeitpunkt Ib einen Maximalwert ANc ergibt, welcher dem größten Drehzahlabfall ΔΝ proportional ist

Bei der auf diesen Prinzipien beruhenden Vorrichtung nach Fig.2 bewirkt das Differenzderglied 35 eine unvollständige Differentiation des Stroms vom Stromfühlfcr 34, wobei der differenzierte Strom bei geschlossenem Schalter 36 aL Kompensiersignal an den Drehzahlregler 26 angele_fe. wird. Dies ergibt eine Kompensation der Drehzahlabfallkurve 11 auf beschriebene Weise.

F i g. 4 veranschaulicht die Einzelheiten des Differenzierglieds 35 und des daran angeschlossenen Obergrenzwertgebers 37. Beim Differenzierglied 35 ist eine Reihenschaltung aus einem Eingangswiderstand 351 und einer Halbleiter-Diode 352 zwischen den Stromfühler 34 und Masse geschaltet, wobei die Diode 352 mit ihrer Kathode an Masse liegt Die Verzweigung zwischen dem Widerstand 351 und der Diode 352 ist über ein den Obergrenzwertgeber 37 bildendes Potentiometer an Masse geschaltet, wobei der Schleifer des Potentiometers über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 353 und einem Widerstand 354 an einen Eingang eines Operationsverstärkers 355 mit Rückkopplungswiderstand 356 angeschlossen ist Der Operationsverstärker 355 ist mit seinem Ausgang über den Schalter 36 an den Drehzahlregler 26 angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 4 ist im folgenden anhand der F i g. 5 und 6 beschrieben, in denen an verschiedenen Stellen der Schaltung als Funktion der Zeit entstehende Potentiale dargestellt sind. Ein Potential vom Stromfühler 34 wird an einem Punkt P\ an den Widerstand 351 angelegt Am Punkt P\ liegt somit ein Potential proportional der Last am Motor 23, wie durch die Kurve P\ gemäß Fig.5 veranschaulicht, während ein Potential an der Verzweigung P2 zwischen Widerstand 351 und Diode 352 auf einen maximalen Wert entsprechend dem Durchlaß-Spannungsabfall über die Diode 352 ansteigen kann und auf diesem Höchstwert gehalten wird, wie dies durch die Kurve P2 in F i g. 5 veranschaulicht ist Das am Schleifer des Potentiometers liegende Potential am Punkt P₃ ist dabei auf einen oberen Grenzwert im Bereich von Null bis zum Höchstpotential am Punkt P₂ einstellbar (Kurve />3 in F i g. 5). Unter diesen Umständen liegt an einem mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 355 verbundenen Punkt A ein Potential an, das durch die im folgenden zu erläuternde Kurve P* in F i g. 5 veranschaulicht ist.

Anhand von Fig.6 sei angenommen, daß ein Potential von Null zu einem Zeitpunkt fo=0 über der Zeit t linear ansteigt und an einem Punkt U einen Höchstwert erreicht, um dann, wie durch die Kurve P'3 in F i g. 6 dargestellt, konstant zu bleiben. Das Potential besitzt somit einen Anstieg A bis zum Punkt fi (F i g. 6). Diese Potentialkurve /"3 entspricht der Kurve Pj gemäß F i g. 5 und kann wie folgt ausgedrückt werden:

V_n-

V,η =

S²

für 0 < t < t,

für />/,

worin Seinen Laplaceschen Operator bedeutet

Andererseits nimmt der Operationsverstärker 355 mit dem Rückkopplungswiderstand 356 das Potential Vp j am Punkt Pi über die Reihenschaltung aus dem Kondensator 353 und dem Widerstand 354 ab und liefert ein Potential V_p4 am Punkt Pa, so daß die Beziehung zwischen V_P3 und V_p 4 wie folgt ausgedrückt werden kann:

₌ / R_FCS \
⁴ V 1+R₁CSj

(D

wobei /?! und /J_fdie Widerstandswerte der Widerstände 354 und 356 und C die Kapazität des Kondensators 353 bezeichnen. Durch Berechnung von

IV = ^ "⁴ S²

für 0</S/|

läßt sich das Potential V₁, ₄ am Punkt P_t wie folgt ausdrucken:

V_pt=AR_FC\\-e ^Ä'^C7 für 0 < / Für t > /, ergibt sich außerdem

S²

₁CS

Zur Berechnung des Potentials V₁, ₄ am Punkt P₄ ausgedrückt durch

V_pA ^ARrCyi-i^J-ARrCyi-e"^)

Das so berechnete Potential V_p 4 ist in der Kurve PU in F i g. 6 dargestellt, und dieses Potential entspricht der Kurve P« gemäß F i g. 5.

Aus den Gleichungen (2) und (3) ist ersichtlich, daß der größte Drehzahlabfall ΔΝ aufgrund der Belastung beim Einlaufen des Walzgutes durch die Neigung A der Potentialkurve P'% (Fig.6) entsprechend einer Änderung des Motorstroms bestimmt wird, und daß die eindeutig durch die Ansprechgeschwindigkeit des Drehzahlreglers bestimmte Drehzahl-Erholungszeit Tr auf der Basis einer in den Gleichungen (2) und (3) angegebenen Zeitkonstante 1 /Ri C erhalten werden

kann. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Übergangsfunktion (1) die unvollständige Differentiation eines Eingangssignals durchführt, während das Differenzierglied 35 für /?, =0 eine vollständige Differentiation durchführt.

κ, Das vorstehend beschriebene System entspricht praktisch einer Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit des Drehzahlreglers 26. Die ständige Aktivierung des Differenzierglieds 35 bedeutet also, daß das Ansprechverhalten des Systems beim Walzvorgang dauernd auf dem hohen Wert belassen wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird der Schalter 36 geöffnet, um dadurch zum Zeitpunkt t\ nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne Ti, beginnend mit der Einführung der Belastung, das Differenzierglied 35 vom Drehzahlregler 26 zu trennen. Die in F i g. 3C gezeigte Zeitspanne Tl ist etwas größer als die Erholungszeit Tr.

Entsprechend den Walzbedingungen kann der Strom feingeregelt werden. Infolgedessen führt die Differentiation des Motorstroms 12 zu einer entsprechenden Variation der Drehzahlkompensation. Zur Vermeidung dieser Variation ist das Differenzierglied so ausgelegt und aufgebaut, daß es nur den Teil einer Änderung des Motorstroms bis zu einer vorbestimmten und durch die Stellung des Schleifers des Potentiometers 37 eingestell ten Größe /1, wie durch die waagerechte gestrichelte Linie 19 in Fi g. 3B gezeigt, differenziert Aus diesem Grund kann die Kompensierschaltung durch eine über den vorbestimmten, festen Wert /1 hinausgehende Änderung des Motorstroms nicht beeinflußt werden.

Das für eine Ableitung des Laststroms repräsentative Signal kann auch an eine Stromregelvorrichtung anstelle des Drehzahlreglers angelegt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kompensieren des Drehzahlabfalls des Walzenantriebsmotors an einem Walzge- s rust beim Einlaufen des Walzguts in den Walzspalt mit einem Stromfühler zur Messung des durch den Walzenantriebsmotor fließenden Stroms und mit einer auf den vom Stromfühler gemessenen Strom ansprechenden Kompensierschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensierschaltung (35,37) aus dem Stromsignal ein dem zeitlichen Verlauf des Drehzahlabf alls entgegengesetzt verlaufendes K.ompensiersignal erzeugt und daß dieses Kompensiersignal als Sollwertkorrektursignal einem Drehzahlregler (26) aufgeschaltet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensierschaltung (35, 37) ein Differenzierglied mit Verzögerung (D-Ti-G'aed 35) zur Durchführung einer unvollständigen Differentiation des beim Eintritt des Walzguts (21) in die Arbeitswalzen (20) fließenden Motorstroms aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (35) eine unvollständige Differentiation des Motorstroms nur innerhalb eines vorbestimmten Strombereichs durchführt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Kompejisiersignal von dem Zeitpunkt, zu welchem das Walzgut (21) zwischen die Arbeitswalzen (20) einläuft, bis über den Zeitpunkt hinaus erzeugt wird, zu welchem der Motorstrom auf einen festen Wert zurückgekehrt ISU

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