RU2539631C1 - Electric drive for rolling mill - Google Patents
Electric drive for rolling mill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539631C1 RU2539631C1 RU2013140057/07A RU2013140057A RU2539631C1 RU 2539631 C1 RU2539631 C1 RU 2539631C1 RU 2013140057/07 A RU2013140057/07 A RU 2013140057/07A RU 2013140057 A RU2013140057 A RU 2013140057A RU 2539631 C1 RU2539631 C1 RU 2539631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- sensor
- ingot
- speed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к автоматизированному электроприводу и предназначено для использования в составе промышленных технологических комплексов прокатного производства.The present invention relates to an automated electric drive and is intended for use as part of industrial technological complexes of rolling production.
Известны электроприводы, содержащие электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорная обмотка которого через датчик тока подключена к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с выходом регулятора тока, подключенного суммирующим входом к выходу регулятора скорости, а вычитающим входом к выходу датчика тока, задатчик и датчик угловой скорости двигателя, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам элемента сравнения, выход которого соединен с входом регулятора скорости, и датчик напряжения, подключенный к якорной обмотке двигателя (Патент РФ №2065660. Опубл. 20.08.96, Бюл. №23, МПК H02P 5/06; Тиристорные электроприводы постоянного тока / А.Г. Иванов и др. - Электротехника, 2001, №2, с.10-15, рис.3; Пiвняк Г.Г., Бешта О.С., Фiлькиiн М.П. Автоматизировании електропривод у прокатному виробництвi. - Днiпропетровськ, Нацiональний гiрничий унiверситет. - 2008, с.121, рис.4.11).Known electric drives containing a direct current electric motor of independent excitation, the anchor winding of which is connected through a current sensor to the output of a power amplifier, the input of which is connected to the output of a current regulator connected by a summing input to the output of the speed controller, and by a subtracting input to the output of the current sensor, the adjuster and the angle sensor engine speeds, the outputs of which are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the comparison element, the output of which is connected to the input of the speed controller, and dates voltage transducer connected to the armature winding of the motor (RF Patent No. 2065660. Publ. 20.08.96, Bull. No. 23, IPC H02P 5/06; Thyristor DC drives / A. G. Ivanov et al. - Electrical Engineering, 2001, no. 2, p. 10-15, fig. 3; Pivnyak G.G., Beshta O.S., Filkin MP Automation of an electric drive at the rental virobnosti. .4.11).
В известных электроприводах осуществляется регулирование скорости и подчиненное регулирование тока двигателя. При работе электропривода при захвате слитка в результате приложения нагрузки происходит раскрытие люфта в механической передаче, вызывающее удар и приводящее к увеличению динамических нагрузок.In known electric drives, speed control and subordinate regulation of motor current are carried out. During operation of the electric drive when the ingot is gripped as a result of the load application, the backlash in the mechanical transmission opens, causing a shock and leading to an increase in dynamic loads.
Следовательно, недостатком известных технических решений являются высокие динамические нагрузки при прокатке металлов.Therefore, the disadvantage of the known technical solutions are high dynamic loads during rolling of metals.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является электропривод прокатного стана, содержащий двигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорная обмотка которого через датчик тока подключена к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с выходом регулятора тока, подключенного первым суммирующим входом к выходу регулятора скорости, а вычитающим входом к выходу датчика тока, выходы задатчика и датчика угловой скорости двигателя подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого элемента сравнения, выход которого через блок ограничения подключен к первому суммирующему входу регулятора скорости и непосредственно соединен с первым входом нелинейного функционального преобразователя, реализующего функциюOf the known technical solutions, the closest to the proposed result is an electric drive of a rolling mill containing an independent excitation DC motor, the anchor winding of which is connected through a current sensor to the output of the power amplifier, the input of which is connected to the output of the current regulator, connected by the first summing input to the output of the regulator speed, and subtracting the input to the output of the current sensor, the outputs of the master and the sensor of the angular velocity of the motor are connected respectively to the summing to it and the subtracting inputs of the first comparison element, the output of which through the restriction unit is connected to the first summing input of the speed controller and is directly connected to the first input of the nonlinear functional converter that implements the function
где ε, u2 - первый и второй входные сигналы; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы,where ε, u 2 - the first and second input signals; U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit,
второй вход которого через масштабирующий усилитель подключен к выходу задатчика скорости, а выход соединен с управляющим входом управляемого ключа, присоединенного между суммирующим входом регулятора скорости и выходом второго элемента сравнения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика скорости, а вычитающий вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к якорной обмотке двигателя (Патент РФ №2254665, МПК H02P 5/06. - Опубл. 20.06.2005, Бюл. №17).the second input of which is connected to the output of the speed controller through a scaling amplifier, and the output is connected to the control input of a controlled key connected between the summing input of the speed controller and the output of the second comparison element, the summing input of which is connected to the output of the speed controller, and the subtracting input is connected to the output of the voltage sensor connected to the armature winding of the motor (RF Patent No. 2254665, IPC H02P 5/06. - Publish. 20.06.2005, Bull. No. 17).
В известном электроприводе осуществляется регулирование скорости и напряжения на якорной обмотке и подчиненное регулирование тока двигателя. При работе электропривода в результате приложения нагрузки происходит раскрытие люфта в механической передаче, вызывающее удар и приводящее к увеличению динамических нагрузок.In the known electric drive, speed and voltage are regulated on the anchor winding and subordinate regulation of the motor current. When the drive is operating as a result of the load, the backlash in the mechanical transmission opens, causing a shock and leading to an increase in dynamic loads.
Следовательно, недостатком известных технических решений являются высокие динамические нагрузки при прокатке металлов.Therefore, the disadvantage of the known technical solutions are high dynamic loads during rolling of metals.
Цель предлагаемого изобретения - снижение динамических нагрузок при прокатке металлов.The purpose of the invention is to reduce dynamic loads during rolling of metals.
Поставленная цель достигается тем, что в известный электропривод, содержащий двигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорная обмотка которого через датчик тока подключена к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с выходом регулятора тока, подключенного суммирующим входом к выходу регулятора скорости, а вычитающим входом к выходу датчика тока, выходы задатчика и датчика угловой скорости двигателя подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого элемента сравнения, выход которого соединен с объединенными входом блока ограничения и первым входом нелинейного функционального преобразователя, второй вход которого подключен через масштабирующий усилитель к выходу задатчика, суммирующий и вычитающий входы второго элемента сравнения подключены к выходам соответственно задатчика скорости и датчика напряжения, а выход через первый управляемый ключ соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу блока ограничения, а выход соединен с входом регулятора скорости, управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом нелинейного функционального преобразователя; вход датчика напряжения подключен к якорной обмотке двигателя дополнительно введены датчик скорости прокатки, датчик перемещений слитка, управляемый таймер, формирующий задержку длительностьюThis goal is achieved by the fact that in a known electric drive containing a DC motor of independent excitation, the anchor winding of which is connected through a current sensor to the output of the power amplifier, the input of which is connected to the output of the current regulator, connected by a summing input to the output of the speed controller, and by a subtracting input to the output the current sensor, the outputs of the master and the sensor of the angular velocity of the motor are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the first comparison element, the output of which is connected with the combined input of the limiting unit and the first input of a nonlinear functional converter, the second input of which is connected through a scaling amplifier to the output of the master, summing and subtracting the inputs of the second comparison element are connected to the outputs of the speed master and voltage sensor, respectively, and the output through the first controlled key is connected to one of the inputs of the adder, the other input of which is connected to the output of the restriction unit, and the output is connected to the input of the speed controller, the control input of the controlled key connected to the output of a nonlinear functional converter; the input of the voltage sensor is connected to the armature winding of the motor; an additional rolling speed sensor, an ingot displacement sensor, a controllable timer forming a delay
где τ0 - константа; V - линейная скорость слитка на входе в клеть, L - расстояние от датчика линейных перемещений до рабочей клети, формирователь импульсов, а регулятор тока оснащен вторым суммирующим входом, соединенным через формирователь импульсов с выходом управляемого таймера, управляющий и установочный входы которого соединены с выходами соответственно датчика скорости прокатки и датчика перемещений слитка.where τ 0 is a constant; V is the linear speed of the ingot at the entrance to the stand, L is the distance from the linear displacement sensor to the working stand, a pulse shaper, and the current regulator is equipped with a second summing input connected through a pulse shaper to the output of a controlled timer, the control and installation inputs of which are connected to the outputs, respectively rolling speed sensor and ingot movement sensor.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый электропривод прокатного стана имеет следующие новые признаки:Compared with the closest similar technical solution, the proposed electric rolling mill has the following new features:
- датчик скорости прокатки;- rolling speed sensor;
- датчик перемещений слитка;- ingot displacement sensor;
- управляемый таймер;- controlled timer;
- формирователь импульсов;- pulse shaper;
- регулятор тока оснащен вторым суммирующим входом.- the current controller is equipped with a second summing input.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
При реализации предлагаемого изобретения обеспечивается снижение динамических нагрузок и повышение качества регулирования скорости за счет снижения динамической нагрузки, вызванной раскрытием люфта, путем упреждающего увеличения электромагнитного момента приводного двигателя постоянного тока. Увеличение электромагнитного момента осуществляется путем подключения к второму суммирующему входу регулятора тока сигнала амплитудой U0 и длительностью Δτ с выхода формирователя импульсов по сигналу управляемого таймера за интервал времени τ0 до приложения нагрузки. В результате этого инициализируются переходные процессы в якорной обмотке электропривода, которые приводят к кратковременному росту тока якоря и, соответственно, электромагнитного момента. Захват слитка происходит при повышенном моменте, развиваемом двигателем. Раскрытия люфта в этом случае не происходит, а колебания скорости не развиваются. Таким образом, динамическая нагрузка снижается, качество процессов регулирования повышается.When implementing the present invention, it is possible to reduce dynamic loads and improve the quality of speed control by reducing the dynamic load caused by the opening of play by proactively increasing the electromagnetic moment of the DC motor. The increase in the electromagnetic moment is carried out by connecting a signal of amplitude U 0 and duration Δτ to the second summing input of the current regulator from the output of the pulse shaper by the signal of a controlled timer for the time interval τ 0 until the load is applied. As a result of this, transients in the armature winding of the electric drive are initialized, which lead to a short-term increase in the armature current and, accordingly, the electromagnetic moment. Capture of the ingot occurs at an increased moment developed by the engine. Backlash disclosure in this case does not occur, and speed fluctuations do not develop. Thus, the dynamic load is reduced, the quality of regulatory processes is improved.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики и электропривода.For each distinguishing feature, a search is made for well-known technical solutions in the field of electrical engineering, automation, and electric drive.
Известны регуляторы тока, оснащенные несколькими входами (суммирующими и вычитающими) в электроприводах (Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.246-247, рис.7.34; Тиристорные электроприводы постоянного тока / А.Г. Иванов и др. - Электротехника, 2001, №2, с.10-15, рис.3).Known current regulators equipped with several inputs (summing and subtracting) in electric drives (Handbook of an automated electric drive / Under the editorship of VA Eliseev and AV Shinyansky. - M .: Energoatomizdat, 1983, p. 246-247, fig. .7.34; Thyristor DC electric drives / A.G. Ivanov et al. - Electrical Engineering, 2001, No. 2, pp. 10-15, Fig. 3).
В известных технических решениях и предлагаемом устройстве регуляторы с несколькими входами выполняют аналогичные функции.In known technical solutions and the proposed device, regulators with several inputs perform similar functions.
Известны формирователи импульсов в электрических приводах (Перельмуттер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.40-45). В известных устройствах формирователи импульсов используются для управления тиристорами. В предлагаемом техническом решении формирователь импульсов используется по новому назначению - для формирования корректирующего сигнала для контура тока регулируемого электропривода.Known pulse shapers in electric drives (Perelmutter V.M., Sidorenko V.A. Control systems of thyristor electric drives of direct current. - M.: Energoatomizdat, 1988, p.40-45). In known devices, pulse shapers are used to control thyristors. In the proposed technical solution, the pulse shaper is used for a new purpose - to form a correction signal for the current loop of an adjustable electric drive.
Управляемые таймеры, датчики скорости прокатки и датчики перемещений слитка в известных устройствах аналогичного назначения не обнаружены.Managed timers, rolling speed sensors, and ingot displacement sensors have not been found in known devices of a similar purpose.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема электропривода, на фиг.2 представлена зависимость максимального момента нагрузки при прокатке от величины корректирующего сигнала, подаваемого на второй суммирующий вход регулятора тока 10; на фиг.3 приведены результаты моделирования электрического привода прокатного стана.The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the functional diagram of the electric drive, figure 2 shows the dependence of the maximum load moment during rolling on the value of the correction signal supplied to the second summing input of the
Электрический привод прокатного стана (фиг.1) содержит задатчик 1 угловой скорости двигателя, масштабирующий усилитель 2, первый 3 и второй 4 элементы сравнения, нелинейный функциональный преобразователь 5, реализующий функциюThe electric drive of the rolling mill (Fig. 1) contains a motor
управляемый ключ 7, блок ограничения 8, регулятор скорости 9, регулятор тока 10, усилитель мощности 11, датчик тока 12, двигатель постоянного тока независимого возбуждения 13, датчик напряжения 14, датчик угловой скорости двигателя 15, датчик скорости прокатки 16, датчик 17 перемещений слитка 6, управляемый таймер 18, формирующий задержку длительностьюcontrolled key 7,
где τ0 - константа; V - линейная скорость слитка на входе в клеть, L - расстояние от датчика линейных перемещений до рабочей клети, формирователь 19 импульсов амплитудой U0 и длительностью Δτ; рольганги 21.where τ 0 is a constant; V is the linear speed of the ingot at the entrance to the stand, L is the distance from the linear displacement sensor to the working stand, the shaper 19 pulses of amplitude U 0 and duration Δτ; live rolls 21.
В предлагаемом электрическом приводе прокатного стана якорная обмотка двигателя постоянного тока 13 через датчик тока 12 подключена к выходу усилителя мощности 11, вход которого соединен с выходом регулятора тока 10, подключенного первым суммирующим входом к выходу регулятора угловой скорости 9 двигателя, а вычитающим входом к выходу датчика тока 12, выходы задатчика 1 и датчика 15 угловой скорости двигателя 13 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого элемента сравнения 3, выход которого через блок ограничения 8 подключен к первому суммирующему входу регулятора скорости 9 и непосредственно соединен с первым входом нелинейного функционального преобразователя 5, реализующего функциюIn the proposed electric drive of the rolling mill, the anchor winding of the
где ε, u2 - первый и второй входные сигналы; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы,where ε, u 2 - the first and second input signals; U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit,
второй вход которого через масштабирующий усилитель 2 подключен к выходу задатчика скорости 1, а выход соединен с управляющим входом первого управляемого ключа 7, присоединенного между суммирующим входом регулятора скорости 9 и выходом второго элемента сравнения 4, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика скорости 1, а вычитающий вход соединен с выходом датчика напряжения 14, подключенного к якорной обмотке двигателя 13, второй суммирующий вход регулятора тока подключен через формирователь импульсов 19 к выходу управляемого таймера 18, формирующего задержку длительностьюthe second input of which, through the
где τ0 - заданная постоянная длительность интервала времени от начала формирования корректирующего сигнала до момента вхождения слитка 6 в клеть 20; V - линейная скорость слитка на входе в клеть, L - расстояние от датчика 17 перемещений слитка 6 до рабочей клети 20, управляющий и установочный входы управляемого таймера соединены с выходами соответственно датчика скорости прокатки 16 и датчика 17 перемещений слитка 6.where τ 0 - a given constant duration of the time interval from the beginning of the formation of the correction signal until the ingot 6 enters stand 20; V is the linear speed of the ingot at the entrance to the stand, L is the distance from the sensor 17 of the movement of the ingot 6 to the working stand 20, the control and installation inputs of the controlled timer are connected to the outputs of the sensor for rolling speed 16 and the sensor 17 of the movements of the ingot 6.
Электрический привод прокатного стана работает следующим образом. Якорная обмотка двигателя постоянного тока независимого возбуждения 13 подключена к выходу усилителя мощности 11. Регулирование скорости Ω двигателя осуществляется изменением напряжения на якорной обмотке. Угловая скорость двигателя 13 измеряется датчиком 15 угловой скорости двигателя, например тахогенератором. Ток двигателя 13 измеряется с помощью датчика тока 12, например шунта. Измерение напряжения на якорной обмотке двигателя 13 производится датчиком напряжения 14.Electric drive rolling mill operates as follows. The armature winding of the independent
На суммирующий вход первого элемента сравнения 3 с выхода задатчика 1 угловой скорости двигателя поступает сигнал u1, пропорциональный требуемому значению скорости двигателя 13. На вычитающий вход первого элемента сравнения 3 поступает выходной сигнал u15 датчика 15 угловой скорости двигателя, пропорциональный скорости Ω вращения ротора двигателя 13. В элементе сравнения производится вычисление ошибки регулирования ε=u1-u15. Сигнал ε с выхода элемента сравнения 3 поступает на объединенные первый вход нелинейного функционального преобразователя 5 и вход блока ограничения 8. На втором входе нелинейного функционального преобразователя 5 действует сигнал u2 с выхода масштабирующего усилителя 2, пропорциональный сигналу задания u1. На выходе нелинейного функционального преобразователя 5 формируется сигналThe signal u 1 proportional to the required value of the
где ε, u2 - первый и второй входные сигналы;where ε, u 2 - the first and second input signals;
Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы. Выходной сигнал блока ограничения 8 имеет видU e is the voltage corresponding to the level of a logical unit. The output of
где εм - максимальное значение выходного сигнала блока ограничения.where ε m is the maximum value of the output signal of the restriction block.
Второй элемент сравнения 4, на суммирующий и вычитающий входы которого поступают сигналы с выходов соответственно задатчика 1 угловой скорости двигателя и датчика напряжения 14, вычисляет рассогласование u4=γ=u1-u14. В электроприводе постоянного тока скорость двигателя прямо пропорциональна напряжению и на якорной обмотке и моменту сопротивления нагрузки Mc:The second comparison element 4, to the summing and subtracting inputs of which the signals from the outputs of the
где c - конструктивная постоянная двигателя;where c is the structural constant of the engine;
r - сопротивление якорной обмотки.r is the resistance of the armature winding.
Поэтомуtherefore
следовательно, рассогласование по напряжению в системе электропривода отличается от рассогласования по скорости на величину, пропорциональную моменту нагрузки Mc.therefore, the voltage mismatch in the electric drive system differs from the speed mismatch by a value proportional to the load moment M c .
Сигнал u4 с выхода второго элемента сравнения 4 через первый управляемый ключ 7 поступает на один из входов сумматора, на втором входе которого действует выходной сигнал блока ограничения 8. Первый управляемый ключ 7 в соответствии с алгоритмом (1) работы нелинейного функционального преобразователя 5 замкнут при |ε|≥|u2| и разомкнут при |ε|<|u2|. Это означает, что при большой ошибке системы электропривода по скорости ε величина этой ошибки на первом суммирующем входе регулятора скорости 9 ограничивается значением εм, а на другом суммирующем входе регулятора скорости 9 действует сигнал, пропорциональный рассогласованию по напряжению. Регулятор скорости 9 преобразует входной сигнал в соответствии с законом регулирования, например пропорционально-интегральным, и формирует сигнал задания для подчиненного контура регулирования тока 10, который в свою очередь формирует сигнал управления для усилителя мощности 11. Работа системы управления происходит таким образом, что величина суммарной ошибки u4+u8, уменьшается, следовательно, уменьшаются ε и γ. При достижении рассогласованием системы по скорости 8 значения u2 происходит изменение выходного сигнала нелинейного функционального преобразователя 5 и размыкание управляемого ключа 7. Далее электропривод функционирует как двухконтурная система регулирования скорости с подчиненным контуром регулирования тока. Рассогласование 8 электропривода при этом достигает значения, величина которого определяется структурой электропривода и погрешностью датчика скорости.The signal u 4 from the output of the second comparison element 4 through the first controlled key 7 is fed to one of the inputs of the adder, the second input of which is the output signal of the
При наличии люфта в механической передаче при захвате слитка в результате приложения ударной нагрузки происходит раскрытие зазора, «ведущая» масса (ротор электродвигателя) разгоняется, а «ведомая» масса затормаживается; в результате величина зазора в механической передаче начинает уменьшаться и происходит «сцепление» этих масс, к электроприводу повторно прикладывается ударная нагрузка. Процесс раскрытия люфта повторяется. Из-за колебаний скорости обеих масс в электромеханической системе возникают дополнительные динамические нагрузки. Снижение частоты вращения двигателя, приводящее к раскрытию зазора, происходит из-за невозможности мгновенного увеличения соответствующего электромагнитного момента, который пропорционален току в якорной обмотке. Таким образом, раскрытие зазора связано с замедленным увеличением тока якорной обмотки двигателя. Для решения этой проблемы предлагается упреждающее увеличение тока в якорной обмотке электрического двигателя 13 путем изменения напряжения на якорной обмотке. Этот эффект в предлагаемом техническом решении достигается путем предварительной подачи на второй суммирующий вход регулятора тока 10 импульса с амплитудой U0 и продолжительностью Δτ, за интервал времени τ0 до захвата слитка 6 валками рабочей клети прокатного стана 20.If there is play in the mechanical transmission when the ingot is gripped as a result of applying the shock load, the gap opens, the “driving” mass (electric motor rotor) is accelerated, and the “driven” mass is braked; as a result, the gap in the mechanical transmission begins to decrease and “adhesion” of these masses occurs, an impact load is reapplied to the drive. The backlash opening process is repeated. Due to fluctuations in the speed of both masses, additional dynamic loads arise in the electromechanical system. A decrease in the engine speed, leading to the opening of the gap, is due to the impossibility of an instant increase in the corresponding electromagnetic moment, which is proportional to the current in the armature winding. Thus, the opening of the gap is associated with a slowed increase in the current of the armature winding of the motor. To solve this problem, a proactive increase in current in the armature winding of the
Управляемый таймер 18 по результатам опроса датчика скорости прокатки 16 вычисляет время
В результате подачи импульса на второй суммирующий вход регулятора тока 10 за время τ0 до захвата слитка 6 валками первой рабочей клети возникает переходный процесс, сопровождающийся ростом тока якорной обмотки, а соответственно, и электромагнитного момента. Таким образом, в момент приложения нагрузки в якорной цепи приводного двигателя 13 протекает повышенный ток, а соответственно, двигатель развивает увеличенный электромагнитный момент. В результате этого уменьшается сила удара вращающихся масс, резкого снижения скорости после приложении нагрузки и раскрытия люфта не происходит. Таким образом, динамическая нагрузка снижается, качество процессов регулирования повышается.As a result of applying a pulse to the second summing input of the
При моделировании прокатного стана 300 установлено, что наибольший эффект достигается, если время между моментом приложения нагрузки и подачей импульса не более 0,5 с.When simulating the rolling mill 300, it was found that the greatest effect is achieved if the time between the moment of application of the load and the pulse supply is not more than 0.5 s.
С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения, было выполнено компьютерное моделирование электропривода, реализованного по схеме, изображенной на фиг.1.In order to confirm the positive effect achieved by using the proposed technical solution, computer simulation of the electric drive was carried out, implemented according to the scheme depicted in figure 1.
Параметры системы имели следующие значения.System parameters had the following meanings.
Двигатель постоянного тока: активное сопротивление якоря r=0,0244 Ом; индуктивность якорной цепи L=0,0046 Гн; конструктивная постоянная с=18 В·с/рад; приведенный момент инерции J=130 кг·м2; усилитель мощности: коэффициент передачи kу=78; ПИ-регулятор тока: коэффициент передачи регулятора тока kрт=0,0244; постоянная времени Tрт=5,3043 с; ПИ-регулятор скорости: коэффициент передачи регулятора скорости kpc=80; постоянная времени Tрс=0,7 с; масштабирующий усилитель с коэффициентом передачи k=2.DC motor: armature resistance r = 0.0244 Ohm; anchor chain inductance L = 0.0046 H; design constant c = 18 V · s / rad; reduced moment of inertia J = 130 kg · m 2 ; power amplifier: transmission coefficient k у = 78; PI current controller: current regulator transmission coefficient k rt = 0.0244; time constant T rt = 5.3043 s; PI speed controller: transmission coefficient of the speed controller k pc = 80; time constant T pc = 0.7 s; a scaling amplifier with a transmission coefficient k = 2.
Результаты имитационного моделирования приведены на фиг.3. Из диаграммы следует, что при использовании предлагаемого технического решения момент нагрузки при захвате слитка уменьшается в 1,4 раза, а колебания скорости не развиваются.The results of simulation are shown in figure 3. From the diagram it follows that when using the proposed technical solution, the load moment when gripping the ingot is reduced by 1.4 times, and speed fluctuations do not develop.
Таким образом, использование в известном электроприводе, содержащем двигатель постоянного тока, якорная обмотка которого через датчик тока подключена к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с выходом регулятора тока, подключенного первым суммирующим входом к выходу регулятора скорости, а вычитающим входом к выходу датчика тока, выходы задатчика и датчика угловой скорости двигателя подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого элемента сравнения, выход которого через блок ограничения подключен к первому суммирующему входу регулятора скорости и непосредственно соединен с первым входом нелинейного функционального преобразователя, реализующего функцию
где ε, u2 - первый и второй входные сигналы; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы, второй вход которого через масштабирующий усилитель подключен к выходу задатчика угловой скорости двигателя, а выход соединен с управляющим входом управляемого ключа, присоединенного между суммирующим входом регулятора скорости и выходом второго элемента сравнения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика угловой скорости двигателя, а вычитающий вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к якорной обмотке двигателя, дополнительно датчика скорости прокатки, датчика перемещений слитка, управляемого таймера, формирователя импульсов и оснащение регулятора тока вторым суммирующим входом, подключенным через формирователь импульсов к выходу управляемого таймера, управляющий и установочный входы которого соединены с выходами соответственно датчика скорости прокатки и датчика перемещения слитка, позволяет уменьшить динамические нагрузки при прокатке металлов.where ε, u 2 - the first and second input signals; U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit, the second input of which is connected through the scaling amplifier to the output of the angular speed adjuster of the engine, and the output is connected to the control input of the controlled key connected between the summing input of the speed controller and the output of the second comparison element, the summing input of which is connected to the output of the angular speed adjuster of the engine, and the subtracting input is connected to the output of the voltage sensor connected to the armature winding of the motor, additionally a speed sensor This rolling sensor, the displacement sensor of the ingot, the controlled timer, the pulse shaper and the equipment of the current regulator with a second summing input connected through the pulse shaper to the output of the controlled timer, the control and installation inputs of which are connected to the outputs of the rolling speed sensor and the ingot displacement sensor, respectively, can reduce dynamic loads when rolling metals.
Использование предлагаемого устройства в промышленных системах прокатного производства позволит повысить технический уровень оборудования и качество технологического процесса.Using the proposed device in industrial systems for rolling production will improve the technical level of equipment and the quality of the process.
Claims (1)
где ε, u2 - первый и второй входные сигналы; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы, второй вход которого через масштабирующий усилитель подключен к выходу задатчика скорости, а выход соединен с управляющим входом первого управляемого ключа, присоединенного между суммирующим входом регулятора скорости и выходом второго элемента сравнения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика скорости, а вычитающий вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к якорной обмотке двигателя, отличающийся тем, что дополнительно введены датчик скорости прокатки, датчик перемещений слитка, управляемый таймер, формирующий задержку длительностью
,
где τ0 - заданная постоянная длительность интервала времени от начала формирования корректирующего сигнала до момента вхождения слитка в клеть; V - линейная скорость слитка на входе в клеть, L - расстояние от датчика перемещений слитка до рабочей клети, и формирователь импульсов, а регулятор тока оснащен вторым суммирующим входом, подключенным через формирователь импульсов к выходу управляемого таймера, управляющий и установочный входы которого соединены с выходами соответственно датчика скорости прокатки и датчика перемещений слитка. An electric drive of a rolling mill containing a DC motor, the anchor winding of which is connected through a current sensor to the output of a power amplifier, the input of which is connected to the output of the current regulator connected by the first summing input to the output of the motor angular speed controller, and by the subtracting input to the output of the current sensor, outputs the set point and the engine angular velocity sensor are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the first comparison element, the output of which through the restriction block is connected to the first summing input of the speed controller and is directly connected to the first input of a nonlinear functional converter that implements the function
where ε, u 2 - the first and second input signals; U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit, the second input of which is connected through a scaling amplifier to the output of the speed controller, and the output is connected to the control input of the first controlled key connected between the summing input of the speed controller and the output of the second comparison element, the summing input of which is connected to the output speed adjuster, and the subtracting input is connected to the output of the voltage sensor connected to the armature winding of the motor, characterized in that the speed sensor is additionally introduced te rolling, motion sensor of the ingot, controlled timer, forming a delay duration
,
where τ 0 - a given constant duration of the time interval from the beginning of the formation of the correction signal until the ingot enters the crate; V is the linear speed of the ingot at the entrance to the stand, L is the distance from the displacement sensor of the ingot to the working stand, and the pulse shaper, and the current regulator is equipped with a second summing input connected via a pulse shaper to the output of the controlled timer, the control and installation inputs of which are connected to the outputs respectively, a rolling speed sensor and an ingot displacement sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140057/07A RU2539631C1 (en) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | Electric drive for rolling mill |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140057/07A RU2539631C1 (en) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | Electric drive for rolling mill |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539631C1 true RU2539631C1 (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=53288603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140057/07A RU2539631C1 (en) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | Electric drive for rolling mill |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539631C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB237910A (en) * | 1924-07-29 | 1926-02-11 | Hugo Schillert | Wheel lifter |
RU2055660C1 (en) * | 1992-07-28 | 1996-03-10 | Пермский машиностроительный завод им.В.И.Ленина | Process of manufacture of mandrel for pilgrim rolling of pipes |
RU2079962C1 (en) * | 1994-01-17 | 1997-05-20 | Сергей Иванович Малафеев | Electric drive control method |
JP2000242048A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-08 | Ricoh Co Ltd | Original supply and ejection device |
DE10215530A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Visteon Global Tech Inc | Active current limit control for DC speed control |
RU2254665C2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-06-20 | Малафеев Сергей Иванович | Electric drive |
RU2446552C2 (en) * | 2010-06-22 | 2012-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link |
US8419154B2 (en) * | 2008-03-31 | 2013-04-16 | Seiko Epson Corporation | Motor control device, fluid ejection device, and motor control method |
-
2013
- 2013-08-28 RU RU2013140057/07A patent/RU2539631C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB237910A (en) * | 1924-07-29 | 1926-02-11 | Hugo Schillert | Wheel lifter |
RU2055660C1 (en) * | 1992-07-28 | 1996-03-10 | Пермский машиностроительный завод им.В.И.Ленина | Process of manufacture of mandrel for pilgrim rolling of pipes |
RU2079962C1 (en) * | 1994-01-17 | 1997-05-20 | Сергей Иванович Малафеев | Electric drive control method |
JP2000242048A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-08 | Ricoh Co Ltd | Original supply and ejection device |
DE10215530A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Visteon Global Tech Inc | Active current limit control for DC speed control |
RU2254665C2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-06-20 | Малафеев Сергей Иванович | Electric drive |
US8419154B2 (en) * | 2008-03-31 | 2013-04-16 | Seiko Epson Corporation | Motor control device, fluid ejection device, and motor control method |
RU2446552C2 (en) * | 2010-06-22 | 2012-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4276504A (en) | Control device for commutatorless motor | |
US3688167A (en) | Slave current control system for a plurality of electric motors coupled to a common load | |
US10700623B2 (en) | Positioning drive and method for positioning an output element | |
DE60305363T2 (en) | Stepper motor drive | |
CA2940737A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine coupled to a generator, and device for carrying out the method | |
EP3110000B1 (en) | Control device | |
EP2556588B1 (en) | Adjustment device and an electric drive of an elevator | |
CN106953561B (en) | A kind of brushed DC motor speed regulating method to be tested the speed based on least squared classified | |
Iqbal et al. | Sensorless control of a vector controlled three-phase induction motor drive using artificial neural network | |
RU2539631C1 (en) | Electric drive for rolling mill | |
US20070018603A1 (en) | Method for the no-transmitter speed determination of an asynchronous machine | |
CN105634354B (en) | It is adjusted using the generator excitation that pulse width is modulated | |
RU2481202C1 (en) | Device to automatically control speed of diesel locomotive with electric transmission | |
RU2544483C1 (en) | Automated electric drive of rolling mill | |
CN112740535B (en) | Method for regulating rotation speed of three-phase motor, control device and three-phase motor | |
Cazac et al. | AC drive control system of the wire drawing machine with DTC control and fuzzy controller | |
US11637514B2 (en) | Method for controlling the speed of a three-phase permanent magnet machine having a soft starter by means of a controller cascade, and three-phase machine | |
SU1112519A1 (en) | Reversible electric drive | |
Ostroverkhov et al. | Effective control of field regulated reluctance machine | |
RU2523032C1 (en) | Rolling mill drive | |
RU24568U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING AND REGULATING AN ANGLE OF STABILITY OF SYNCHRONOUS MACHINES | |
RU2693429C1 (en) | Vehicle electric power plant control system | |
RU2588400C1 (en) | Device for automatic speed control of diesel locomotive with electric transmission | |
CN109987490B (en) | Elevator door motor controller starting control method | |
Lou et al. | Study and simulation of crane lifter sensorless system based on sliding mode variable structure |