SU1505875A1 - Устройство дл регулировани нат жени длинномерного материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к намоточно-размоточному оборудованию. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  нат жени . В устройстве в качестве задающего сигнала дл  контура косвенного регулировани  нат жением используетс  сигнал, пропорциональный линейной скорости материала, в качестве корректирующих задание сигналов используютс  сигналы, пропорциональные угловой скорости электродвигател  наката и тормозного генератора раската, а в качестве сигнала обратной св зи - сумма напр жений, снимаемых с двух элементов общей  корной цепи. Все перечисленные сигналы алгебраически складываютс  и определ ют величину момента, развиваемого тормозным генератором дл  создани  нат жени . 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к намоточно- р аз мото ч ном у о борудо в а н и ю.

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  нат жени .

На фиг. I представлена блок-с.хема устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты нодклю- чени  датчиков напр жений.

Устройство содержит накат I и раскат 2 материала (полотна) 3, кинематически св занные с электродвигателем 4 и тормозным генератором 5. Датчики 6 и 7 угловой скорости электродвигател  4 наката и тормозного генератора , а также датчик 8 скорости (линейной) наката выполнены, например, в виде тахогенераторов. Регул тор 9 скорости через согласующий усилитель Ю соединен с обмоткой I I возбуждени  электродвигател  4. Выход датчика 8 соединен с одним входом элемента 12 сравнени , другой вход которого подключен к выходу задат- чика 13 скорости наката, а выход - к входу регул тора 9. Элемент 14 сравнени  своими входами св зан с выходом звена 15 согласовани , входом соединенного с выходом датчика 8, с выходом согласующего уси,1ите- л  IB, входом св занного с выходо.м датчика 6, с вьгходом согласующего усилител  17, входом подключенного к выходу датчика 7, и с выходами датчиков 18 и 19 напр жени . Выход эле.меита 14 сравнени  через регул тор 20 нат жени  и согласующий усилитель 2 соединен с обмоткой 22 возбуждени  генератора 5. Якор  электродвигател  4 и генератора 5 включены последовате, 1ьно и св заны с вентильным преобразователем 23, работающим в режиме независимого источника тока.

Датчик 18 может быть подключен к  корю электродвигател  4, а датчик 19 - к  корю генератора 5. Во втором варианте датчик 18 может быть подключен к зажимам преобразовател  23, а датчик 19 - к  корю генератора 5. В третьем варианте, который тождественен второму, датчик 18 подключен к зажимам преобразовател  23, а датчик 19-- к  корю электродвигател  4.

сл

о

СП

00

СП

Устройство работает следующим образом .

Регулирование скорости перемотки осуществл етс  путем воздействи  на ток возбуждени , а значит и на момент электродвигател  4 наката. При этом сигнал задани  линейной скорости, поступающий от задат- чика 13, сравниваетс  в элементе 12 сравнени  с сигналом обратной св зи, поступающим от датчика 8 скорости наката. Полученный в результате сравнени  разностный управл ющий сигнал поступает на вход регул тора 9 скорости, который через согласую щий усилитель 10 воздействует на ток обмотки 11 возбуждени  электродвигател  4 наката. Так как ток  корной цепи остаетс  неизмен ны.м, момент электродвигател  4 наката однозначно определ етс  током его возбуждени , т. е. с увеличением тока возбуждени  момент двигател  растет, а с уменьщением - снижаетс , что и позвол ет регулировать линейную скорость материала.

Регулирование нат жени  осуществл етс  по косвенному параметру путем воздействи  на магнитный поток, а значит и на момент тормозного генератора 5. При этом в элементе 14 сравнени  производитс  алгебраическое суммирование сигнала задани , поступающего от датчика 8 скорости наката через звено 15 согласовани , корректирую- щи.х задание сигналов, поступающих от датчиков 6 и 7 угловых скоростей соответственно электродвигател  4 и тормозного генератора 5 через согласующие усилители 16 и 17, а также двух сигналов обратных св зей по напр жению, поступающих от датчиков 18 и 19 напр жени .

Полученный в резу;1ьтате суммировани  в элементе 14 сравне)1и  сигнал поступает на вход регул тора 20 нат жени , который через согласующий усилитель 21 воздействует на ток обмотки 22 возбуждени  тор.моз- ного генератора 5, а следовательно, и на развиваемый им .момент. При этом предлагаема  структура обратной св зи по сумме напр жений двух элементов силовой цепи, а также структура цепей коррекции задающего сигнала в контуре (косвенного) регулировани  нат жени  позвол ет полностью устранить отрицательное вли ние на точность регулировани  нат жени  как температурных изменений сопротивлени   корей электрических мащин, так и моментов холостого хода на их валах.

В пре.т.лагае.мом устройстве дл  возможно более полного использовани  установленной мощности силового электрооборудовани  в качестве электродвигател  4 наката и тормозного генератора 5 раската должны быть применены одинаковые электрические машины, а это обеспечит равенство их  корных сопротивлений и примерное равенство моментов холостого хода.

Возможны три сочетани  подключени  датчиков напр жени  к элементам силовой схемы.

Дл  первого, когда датчики 18 и 19 напр жени  подключены соответственно к  кор м электродвигател  4 и генератора 5, сумма напр жений  корей тождественно равна сумме их ЭДС, поскольку падени  напр жени  на  коре каждой мащины будут равны по величине и направлены встречно в св зи с тем, что равны их сопротивлени  и по ним протекает один и тот же ток, который при одинаковых услови х охлаждени  вызывает одинаковый их нагрев, т. е.

, + 6, (Л -/./,+Ур+/л, ,

(1)

где UH , Up - соответственно напр жени  на  коре двигател  4 наката и генератора 5 раската;

Ей, Ер -соответственно ЭДС двигател  4 наката и генератора 5 раската;

/,-сопротивление  корей электрических MaujHH; /- ток, протекающий по  корной

цепи.

В установивщемс  режиме перемотки нат жение полотна со стороны наката может быть выражено как

0

Т

At -Л}„ Л -Ф. -/-Mt

RHRH

или со стороны раската

Л1,,-Л1о К-Фр-1-Мп

Rn

(2)

(3)

где Т- нат жение полотна;

Л1«, Мр - соответственно электромагнитные моменты двигател  4 наката и генератора 5 раската;

.Vfo - момент холостого хода на валах наката и раската;

К- конструктивный коэффициент

электрических мащин;

, магнитный поток соответственно электродвигател  4 наката и генератора 5 раската.

Поскольку (2) и (3) выражают одну и ту же величину, К-Фн имеет следующий вид:

Л .(/(.фр./ + Л1о)+Мо|.

(4)

Учитыва , что линейна  скорость 1 полотна может быть выражена через угловые скорости и радиусы рулонов наката и раската как

Vj, 0), RH wp-Rp,

(5)

записывают выражени  дл  ЭДС («) двигател  4 и тормозного генератора 5 (Ер)

- /(.Ф, -ш, /(.ф„ .;

А

Ер К-Фр-Шр К-Фр-.

Кр

(6)

(7)

Из (1) с учетом (6) и (7) вытекает, что

// JL.II I/ Р

U, + U, V (- -).(8)

Подставив (4) в (8), получают

,1/ Ф%() +

Р//,

Г2./(.фр .Мо// . f

LD

Л1о/2 I Ч

т W )J

рI Лл /Хр

Сумма напр жений  корей электродвигаел  4 и генератора 5 автоматически подерживаетс  на уровне

U, +U,Ku-(, +/С,.ы„-/Сз-ыД (10)

Li, +Ь р де Ли -JTкоэффициент передачи

контура косвенного регулировани  нат жени  (t/.i - напр жение задани , снимаемое с выхода звена 15 согласова- (Узни );

i коэффициент пропорцио нальности между задающим напр жением и линейной скоростью полотна (величина этого коэффициента определ ет заданный уровень нат жени , а регулируетс  при помощи звена 15 согласовани ) ;

2, Кз- коэффициенты приведени  угловых скоростей наката и раската соответственно к входам узла 14 сравнени  (регулируютс  посредством регулировани  коэффициентов усилени  усилителей 16 и 17).

С учетом (5), (10) примет вид

6.+t/,/(..V.(/C,). (11)

AM Кр

Приравн в правые части (9) и (11), ре- ают полученное уравнение относитепьно -Фр

.Ф,§Г.У,.(Л-,.З)ОХ

)b(12)

Подставл   (12) в (3), получают

/..(/с, + Ь)(+

Т

м,, Rp

г-R,

4Окончательно после раскрыти  скобок приведени  подобных членов получают

Ки-К-2-I/Vfi,

2-/ 2./

-j--K. +

Ки /Сз /, Л/о I (

2.

Из (13) следует, что при условии / const дл  устранени  вли ни  на нат жение полотна моментов холостого хода на валах наката и раската необходимо и достаточно подобрать коэффициенты К.2 и Кз так, чтобы были равны числители второго и третьего , а также четвертого и п того членов (13).

И в этом случае нат жение полотна в уста- новивщемс  режиме перемотки определ етс  как

Т 4--Ки-К,-1,

(14)

т. е. при посто нных значени х тока  корной 0 цепи и коэффициента Ки величина нат жени  однозначно определ етс  значением коэффициента передачи звена 15 согласовани , который может измен тьс  от нулевого до максимального значени , что и обеспечит 5 в предлагаемом устройстве регулирование нат жени  от нулевого до максимального. Как следует из приведенных выражений (13) и (14), температурные отклонени  сопротивлений  корей электрических мащин на точность регулировани  нат жени  не 0 вли ют, поскольку указанные сопротивлени  в эти выражени  не вход т, что и подтверждает достижение поставленной в изобретении цели.

При втором возможном сочетании подключени  датчиков напр жени , когда дат- 5 чк 18 подключен к зажимам вентильного преобразовател  23, а датчик 19 - к  корю тормозного генератора 5, дл  достижени  поставленной цели нужно, чтобы в элементе 14 сравнени  масщтаб сигнала, поступающего от датчика 18, был вдвое больще, чем поступающего от датчика 19. Этого можно добитьс , установив коэффициенты передачи датчиков 18 и 19 в соотнощении 1:2. Мощность, передаваема  из вентильного преобразовател  23 в  корную цепь, расхо- 5 дуетс  на покрытие тепловых потерь в  кор х электрических мащин и потерь холостого хода, поскольку сам процесс перемотки энергетических затрат не требует, ведь мощность, потребл ема  дл  этой цели двигателем 4 наката, возвращаетс  в  корную цепь гене- 0 ратором 5 раската. Или иначе

./,+Л1о(а)„Ч-Шр),(15)

а напр жение на выходе преобразовател  23 равнолл 1/ J

..R,+ .(1--±}. ,16)

Если сложить напр жение на  коре тормозного генератора 5 и половину напр же/

U -j--MJ Ku-V,

Приравнива  л( получают

Д-.ф„ ./(„-(/(1 +

K.«

C

2-/

X

(201

Подставив (20) в (3) и выполнив соот- 55 ветствующие преобразовани , получают

/ Д ,,-Л |

м.

/+

Д ы Ки Кл I

К.НHf,

м.

2-R,

(21)

2-R н

Но (21) это то же самое, что и (13).

При третьем сочетании подключени  датчиков напр жени , когда датчик 18 подключен-к зажи.мам преобразовател  23, а датчик 19 - к зажимам  кор  электродвигател  4, дл  достижени  поставленной цели нужно оставить масштабы сигналов от датчиков 18 и 19 такими же, как и в предыдущем случае, но знаки этих сигналов сделать проТИВОПО .1ОЖНЫМИ.

Тогда по аналогии с (17) иолучают

или с учетом (6) получают

111/

- Л О - V

К (IV

Ян

По аналогии с (19) получают

-J(± + ± (23) 2.Г/ /,/

+5,(|.)1

и после подстановки (25) вующих преобразований

(25)

в (2) и соответстТ Ки-К -1+

Ки-Кг-1 Кп-Кл-1

Л.

к.

/4 2R,

М,

(26)

0

5

30

5

40

4.5

Сравнение выражений (13), (21) и (26) показывает, что они идентичны, т. е. поставленна  цель будет достигнута при любом сочетании подключений датчиков напр жений к двум элементам силовой цепи.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  нат жени  длинномерного материала, содержащее электродвигатель наката и тормозной генератор раската,  кори которых соединены последовательно и св заны с выходом вентильного преобразовател , датчик и задат- чик скорости наката, через первый элемент сравнени  и регул тор скорости подключенные к обмотке возбуждени  электродвигател  наката, второй элемент сравнени , первым и вторым входами соединенный соответственно с выходами датчиков скорости наката и угловой скорости тормозного генератора раската, а выходом через регул тор нат жени  - с обмоткой возбуждени  тормозного генератора раската, и датчики напр жени , первый из которых подключен к зажимам  кор  тормозного генератора раската, отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности регулировани  нат жени , оно снабжено датчиком угловой скорости электродвигател  наката, второй датчик напр жени  подключен или к зажимам  кор  электродвигател  наката, или к зажимам вентильного преобразовател , а выходы датчиков угловой скорости электродвигател  наката и напр жений подключены соответственно к третьему, четвертому и п тому входам второго элемента сравнени .

   i

   J

   21

   19

   7

   1,

   18

   11

   Физ.1