Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала

Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к намоточно-размоточному оборудованию. Цель изобретения - повышение точности регулирования натяжения. В устройстве в качестве задающего сигнала для контура косвенного регулирования натяжением используется сигнал, пропорциональный линейной скорости материала, в качестве корректирующих задание сигналов используются сигналы, пропорциональные угловой скорости электродвигателя наката и тормозного генератора раската, а в качестве сигнала обратной связи - сумма напряжений, снимаемых с двух элементов общей якорной цепи. Все перечисленные сигналы алгебраически складываются и определяют величину момента, развиваемого тормозным генератором для создания натяжения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК и 4 В 65 Н 77/00

ВСЕОЮ,"1И rI

Пате!!! з; !., :AH

Е. Ь ;3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4219327/31-12 (22 ) 31. 03. 87 (46) 07.09.89. Бюл. № 33 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) B. Г. Осипов (53) 677.074.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1151501, кл. В 65 Н 77/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО Д,г(Я РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ Д.г)ИННОМЕРНОГО

МАТЕР ИА. 1 А (57) Изобретс ние относится к намоточноразмоточному оборудованию. 11ель изобретения — повышение точности регулирования

Изобретение относится к намоточноразмоточному оборудованию. ! дель изобретения — повышение точности регулирования натяжения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — варианты подкл очения датчиков напряжений.

Устройство содержит накат 1 и раскат 2 материала (полотна) 3, кинематически связанные с электродвигателем 4 и тормозным генератором 5. Датчики 6 и 7 угловой скорости электродвигателя 4 наката и тормозного генератора р, а также датчик 8 скорости (линейной) наката выполнены, например, в виде тахогенераторов. Регулятор 9 скорости через согласующий усилитель 10 соединен с обмоткой 1! возбуждения электродвигателя 4. Выход датчика 8 соединен с одним входом элемента 12 сравнения, другой вход которого подключен к выходу задатчика 13 скорости наката, а выход к входу регулятора 9. Элемент 14 сравнения своими входами связан с выходом звена 15 согласо„„BU„„1505875 д 1

2 натяжения. В устройстве в качествс задаюшего сигнала для контура косвенного регулирования натяжения используется сигнал, пропорциональный л и нейной скорости м итериала, в качестве корректирующих задание сигналов используются сигналы, Ilpo орциональные угловой скорости электродвигателя наката и тормозного генератора раската, а в качестве сигнала обратной связи — сумма напряжений, снимаемы с двух элементов обшей якорной цепи. Все перечисленные ые сиги а lhl ал гебра и чески складываются и определяют величину момента, развиваемого тормозным генератором для создания натяжения. 3 ил. вания, входом соединенного с вы%одом датчика 8, с выходом согласук>шего усилителя 16, входом связанного с выходом датчика 6, с выходом согласуюшего усилителя li, входом подключенного к выходу датчика и с выходами датчиков 18 и 19 напряжения.

Выход элемента 14 сравнения через регx.Iÿтор 20 натяжения и согласуюший уси.IHтель 21 соединен с обмоткой 22 возбуждения генератора 5. Якоря электродвигателя 4 и генератора 5 включены последовательно и связаны с вентильным преобразователем 23, работаюшим в режиме независимого источника тока.

Датчик 18 может быть подключен к якорю электродвигателя 4, а датчик 19 -- к якорю генератора 5. Во втором варианте датчик 18 может быть подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19 — к якоркз генератора 5. В третьем варианте, который тождественен второму, датчик 18 подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19-к якорю электродвигателя 4.

1505875 (2) 1À » 7 » — p Rp (5) (7) Устройство разом.

Регулирование скорости перемотки осуществляется путем воздействия на ток возбуждения, а значит и на момент электродвигателя 4 наката. При этом сигнал задания линейной скорости, поступающий от задатчика 13, сравнивается в элементе 12 сравнения с сигналом обратной связи, поступающим от датчика 8 скорости наката. Полученный в результате сравнения разностный управляющий сигнал поступает на вход регулятора 9 скорости, который через согласующий усилитель 10 воздействует на ток обмотки 11 возбуждения электродвигателя 4 наката. Так как ток якорной цепи остается неизменным, момент электродвигателя 4 наката однозначно определяется током его возбуждения, т. е. с увеличением тока возбуждения момент двигателя растет, а с уменьшением — снижается, что и позволяет регулировать линейную скорость материала.

Регулирование натяжения осуществляется по косвенному параметру путем воздействия на магнитный поток, а значит и на момент тормозного генератора 5. При этом в элементе 14 сравнения производится алгебраическое суммирование сигнала задания, поступающего от датчика 8 скорости наката через звено 15 согласования, корректирующих задание сигналов, поступающих от датчиков 6 и 7 угловых скоростей соответственно электродвигателя 4 и тормозного генератора 5 через согласующие усилители 16 и 17, а также двух сигналов обратных связей по напряжению, поступающих от датчиков 18 и 19 напряжения.

Полученный в результате суммирования в элементе 14 сравнения сигнал поступает на вход регулятора 20 натяжения, который через согласующий усилитель 21 воздействует на ток обмотки 22 возбуждения тормозного генератора 5, а следовательно, и на развиваемый им момент. При этом предлагаемая структура обратной связи по сумме напряжений двух элементов силовой цепи, а также структура цепей коррекции задающего сигнала в контуре (косвенного) регулирования натяжения позволяет полностью устранить отрицательное влияние на точность регулирования натяжения как температурных изменений сопротивления якорей электрических машин, так и моментов холостого хода на их валах.

В предлагаемом устройстве для возможно более полного использования установленной мощности силового электрооборудования в качестве электродвигателя 4 наката и тормозного генератора 5 раската должны быть применены одинаковые электрические машины, а это обеспечит равенство их якорных сопротивлений и примерное равенство моментов холостого хода.

Возможны три сочетания подключения датчиков напряжения к элементам силовой схемы.

Для первого, когда датчики 18 и 19 напряжения подключены соответственно к якорям электродвигателя 4 и генератора 5, сумма напряжений якорей тождественно равна сумме их ЭДС, поскольку падения напряжения на якоре каждой машины будут равны по величине и направлены встречно в связи с тем, что равны их сопротивления и по ним протекает один и тот же ток, которыЙ при одинаковых условиях охлаждения вызывает одинаковый их нагрев, т. е.

UN + Up — — U» — Ря + Up+7Й =Е +Ер, (1) где U,, Up — соответственно напряжения на якоре двигателя 4 наката и генератора 5 раската;

E„ Š— соответственно ЭДС двигателя 4 наката и генератора 5 раската; — сопротивление якорей электрических машин; ! — ток, протекающий по якорной цепи.

В установившемся режиме перемотки натяжение полотна со стороны наката может быть выражено как

М» — М К Ф, — М.

R или со стороны раската

М,,— М,, КФ, — М„

Rp Rp где Т вЂ” натяжение полотна;

М., M — — соответственно электромагнитные моменты двигателя 4 наката и генератора 5 раската;

Мц момент холостого хода на валах наката и раската;

К -- конструктивный коэффициент электрических машин;

Ф„,

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

К Ф = — (— (К Ф, 7+М<;)+Мо). (4)

1

Учитывая, что линейная скорость V noioxva может быть выражена через угловые скорости и радиусы рулонов наката и раската как записывают выражения для ЭДС (Е) двигателя 4 и тормозного генератора 5 (Ер)

E. Ê cD» .ю»=К Ф. (6)

К

Ер — — K ° Ф р ° (Ор — — К ° Ф р г г — Rp.

1505875 раскрытия скобок членов получают м

2 И„ (9) 1О

Т=2 К. К /, (14) Kg, Кз (15) М»

+—

Из (1) с учетом (6) и (7) вытекает, что (8) Подставив (4) в (8), получают

КФ вЂ” КФ / М р w (- (- ° — 1l г2 КФ Мю

Rp I R Rp

Сумма напряжений якорей электродвигателя 4 и генератора 5 автоматически поддерживается на уровне

U» +UpK 1K ) "л + К2 ом Кз зр), (10) Ь» +Бр где К„= — коэффициент передачи (/з контура косвенного регулирования натяжения (U — напряжение задания, снимаемое с выхода звена 15 согласования);

Ki= — — коэффициент пропорциоV нальности между задаю- 25 щим напряжением и линейной скоростью полотна (величина этого коэффициента определяет заданный уровень натяжения, а регулируется при ЗО помощи звена 15 согласования); — коэффициенты приведения угловых скоростей наката и раската соответственно к входам уз- 35 ла 14 сравнения (регулируются посредством регулирования коэффициентов усиления усилителей 16 и 17).

С учетом (5), (10) примет вид

U„+ U K„ l „(K + — — — ).

/х К:

R» Rp

Приравняв правые части (9) и (11), решают полученное уравнение относительно 45

К Ф

Х(— + — )).

1 1

В Rp (12) 50

Подставляя (12) в (3), получают

)ср T

/ RplK 1Ki+ — ) — — (— + — )) Я Р

Окончательно после и приведения подобных

7= .K„К /+К" К

2 " 2R»

К..К / N.

2. R, 2.Rp

Из (13) следует, что при условии /=

=const для устранения влияния на натяжение полотна моментов холостого хода на валах наката и раската необходимо и достаточно подобрать коэффициенты Кг и Кз так, чтобы были равны числители второго и третьего, а также четвертого и пятого членов (13).

И в этом случае натяжение полотна в установившемся режиме перемотки определяется как т. е, при постоянных значениях тока якорной цепи и коэффициента К„величина натяжения однозначно определяется значением коэффициента передачи звена 15 согласования, который может изменяться от нулевого до максимального значения, что и обеспечит в предлагаемом устройстве регулирование натяжения от нулевого до максимального.

Как следует из приведенных выражений (13) и (14), температурные отклонения сопротивленийий я корей электрических маши н на точность регулирования натяжения не влияют, поскольку указанные сопротивления в эти выражения не входят, что и подтверждает достижение поставленной в изобретении цели.

При втором возможном сочетании подключения датчиков напряжения, когда датчик 18 подключен к зажимам вентильного преобразователя 23, а датчик 19 — к якорю тормозного генератора 5, для достижения поставленной цели нужно, чтобы в элементе 14 сравнения масштаб сигнала, поступающего от датчика 18, был вдвое больше, чем поступающего от датчика 19. Этого можно добиться, установив коэффициенты передачи датчиков )8 и 19 в соотношении 1:2, Мощность, передаваемая из вентильного преобразователя 23 в якорную цепь, расходуется на покрытие тепловых потерь в якорях электрических машин и потерь холостого хода, поскольку сам процесс перемотки энергетических затрат не требует, ведь мощность, потребляемая для этой цели двигателем 4 наката, возвращается в якорную цепь генератором 5 раската.

Или иначе Р=2 / Р»+Мо(о)н+шр), а напряжение на выходе преобразователя 23 равно

Л//=2 / R,+ (— — — ). (16)

7 К» Rр

Если сложить напряжение на якоре тормозного генератора 5 и половину напряже1505875

U„— ЛU=К. V, (К i+ — — ). (24)

Приравнивая левые части (23) и (24), получают

5 (17) " " г„

K Ф» =R» К. (К + — *- )+

7 ния на зажимах вентильного преобразова теля 23, то получают

Мп V„3 f и р

x(— 4- — ) ° (18)

Rp

Но по аналогии с (10) и (11) исходит

U,+ — Л(/=К». Г (К + — — — ). (19)

1 - . К К е " л К я„

Приравнивая левые части (18) и (19), получают

15 (20 ) Формула изобретения

Л1». 1„

= Ее+ — " (— + — )

Я, или с учетом (7)

U + — ° ЛU=Г„° (— ч- х

2 " R. 2.I

K <1> = R,(К (К + — — ) — — Х

К, К 4.

R» Rp 2 I

Х(1/R„,+1/R,4.

+ — (- +-))

H.

2 I R» R„ (25) и после подстановки (25) в (2) и соответствующих преобразований

7.К К,+К„К, 7 К. К, 7 М. М

2R„2. R„ (26)

Сравнение выражений (13), (21) и (26) показывает, что они идентичны, т. е. поставленная цель будет достигнута при любом сочетании подключений датчиков напряжений к двум элементам силовой цепи. (22)

45 и 2.I Ku или с учетом (6) получают

U„— —. KU=l ((- + — )j (23) К 1 » М, Р 2 lй Р„

По аналогии с (19) получают

Подставив (20) в (3) и выполнив соответствующие преобразования, получают

К К, К К2 I К Кл I м р

2.R» 2 Rz

+ (21)

Но (21) это то же самое, что и (13).

При третьем сочетании подключения датчиков напряжения, когда датчик 18 подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19 — к зажимам якоря электродвигателя 4, для достижения поставленной цели нужно оставить масштабы сигналов от датчиков 18 и 19 такими же, как и в предыдущем случае, но знаки этих сигналов сделать прот и воположн ы м и.

Тогда по аналогии с (17) получают

40 » - - (. » я ()= .М„1„ .— г = — - — .I (R„

Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала, содержащее электродвигатель наката и тормозной генератор раската, якори которых соединены последовательно и связаны с выходом вентильного преобразователя, датчик и задатчик скорости наката, через первый элемент сравнения и регулятор скорости подключенные к обмотке возбуждения электродвигателя наката, второй элемент сравнения, первым и вторым входами соединенный соответственноо с выходами датчиков скорости наката и угловой скорости тормозного генератора раската, а выходом через регулятор натяжения — с обмоткой возбуждения тормозного генератора раската, и датчики напряжения, первый из которых подключен к зажимам якоря тормозного генератора раската, orëè÷àþùååãÿ тем. что, с целью повышения точности регулирования натяжения, оно снабжено датчиком угловой скорости электродвигателя наката, второй датчик напряжения подкпючен или к зажимам якоря электродвигателя наката, или к зажимам вентильного преобразователя, а выходы датчиков угловой скорости электродвигателя наката и напряжений подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам второго элемента сравнения, 1505875

Фиг.

Составитель Б. Кисин

Редактор А. М от ыл ь Гекред И. Берег Корректор Т. Малец

Заказ 5371,122 Тираж 532 Г!одписное

БНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 (1роизводственно-издательский комбинат «Г!атент», г. Ужгород, ул. Гагарина. 10!