книги из ГПНТБ / Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки

Д. Сравнение регуляторов с электронными и магнитными усилителями

Электронные усилители безынерционны, что является их пре­ имуществом перед магнитными усилителями, работающими при частоте 50 пер/сек.

Быстродействие магнитных усилителей 500 пер/сек и элект­ ронных усилителей практически одинаково. Сравнение осцилло­ грамм, приведенных на рис. V-9 и П-10, б, позволяет сделать за­ ключение, что регулятор с магнитным усилителем 500 пер/сек обеспечивает такое же качество регулирования, как и регулятор

сэлектронным усилителем.

Вмагнитных усилителях отсутствуют изнашивающиеся ча­ сти, за ними не требуется уход. В электронных усилителях необ­ ходимы периодическая замена электронных ламп, применение экранированных проводов для уменьшения наводок. Для ис­ ключения ложной работы усилителя вследствие токов утечки требуется заземлять катоды ламп [15].

Сравнивая достоинства и недостатки этих усилителей, следу­

ет все же считать, что магнитные усилители частотой 500 пер/сек являются более перспективными.

Питание магнитных усилителей от сети частотой 500 пер/сек не вызывает каких-либо затруднений для промышленных уста­ новок. Для этой цели может быть использован один стандарт­ ный генератор на весь стан. Причем генератор частотой 500 пер/сек заменяет собой обычный генератор стабильного на­ пряжения 50 пер/сек.

3. Регулирование скорости двигателей изменением потока возбуждения

Автоматические регуляторы возбуждения применяют как при параллельной, так и при блочной схемах питания двигателей.

В первом случае они выполняют функцию регуляторов скорости

идолжны поэтому обеспечивать высокое быстродействие и точ­ ность поддержания скорости привода.

Во втором случае йх применяют в описанных ранее схемах зависимого управления полем (п. 4 гл. III), где вопросы быстро­ действия и точности не имеют значения.

А. Регулятор возбуждения с электронным усилителем

Регулятор возбуждения с электронным усилителем для па­ раллельной схемы питания двигателей был разработан и испы­ тан Ленинградским проектно-экспериментальным отделением ГПИ Тяжпромэлектропроект на непрерывном штрипсовом стане

300 [62].

На 'рис. V-12 изображена скелетная схема регулятора. Об­ мотка возбуждения ШО двигателя Д питается от ионного при­ бора (экситрона, игнитрона, тиратрона) РВ. Быстрое ослабле­ ние поля достигается переводом РВ в инвертериый режим. Управ­ ление ионным прибором осуществляется фазосдвигающим уст­ ройством ФУ.

Скорость двигателя измеряется тахогенератором ТГ, на­ пряжение которого подается на потенциометр регулирования скорости ПРС и дифференцирующее звено ДЗ. Это звено слу­ жит для увеличения коэффициента усиления системы в переход­ ных процессах.

Рис. V-12. Скелетная схема регулятора скорости в поле двигателя с элект­ ронным усилителем:

Ц — двигатель; Ш О — обмотка возбуждения двигателя; Т Г — тахогенератор; РВ — ионный прибор; ФУ — фазосмещающее устройство; ЭУ — электронный усилитель; Д З — диффе­ ренцирующее звено; ЗН — задающее напряжение; ПУ — пусковое устройство; УТО — узел

Напряжение на выходе дифференцирующего звена сравни­ вается с задающим напряжением ЗН и их разность подается на вход электронного усилителя ЭУ, управляющего фазосдвигаю­ щим устройством. Стабилизация системы осуществляется гиб­ кой трансформаторной обратной связью ГОС по току возбуж­ дения двигателя. В схеме предусмотрен узел отсечки по току двигателя УТО, усиливающий поле, если ток превосходит уста-' новленное значение. Пусковое устройство ПУ создает плавное ускорение двигателя при пуске.

Регулятор обеспечил при испытании на прокатном стане поддержание скорости с точностью 0,7—1% при номинальной нагрузке двигателя и время восстановления скорости 0,3— 0,6 сек.

100 Автоматические регуляторы скорости

включенной на разность между постоянным напряжением и на­ пряжением, пропорциональным якорному.

Выходная характеристика магнитного усилителя изображе­ на на рис. V-14. Когда напряжение на якоре двигателя равно нулю, ампервитки управления, и, следовательно, выходное на­ пряжение усилителя б/цых являются наибольшими (точка А на характеристике рис. V-14).

В обмотках управления однополупериодных усилителей ток при этом не протекает, угол запаздывания зажигания равен нулю, ртутный выпрямитель открыт полностью, и ток возбуж­ дения двигателя максимальный.

<шсм — ампервитки смещения; <>:“у .В (С ) —ампервитки управ­ ления в точке В (С)

Следует оговорить, что амплитуда напряжения вторичных обмоток .трансформатора 1Т, питающего обмотки управления однополупериодных усилителей, должна быть меньше, чем на­ пряжение и выхл, и равна напряжению UBыхв магнитного уси­ лителя (рис. V-14), соответствующего точке В на линейной ча­

сти характеристики.

Зона между точками В я А на рис. V-14 соответствует ре­ жиму наибольшего тока возбуждения: С ростом напряжения двигателя ампервитки управления уменьшаются. Следует так

выбирать параметры усилителя, чтобы точка В соответствовала примерно 95% номинального напряжения якоря. Таким обра­ зом, при возрастании напряжения двигателя от нуля до 95% номинального поле остается полным. Дальнейшее незначитель­ ное увеличение напряжения двигателя вызывает резкое умень­ шение напряжения магнитного усилителя. В управляющих об­ мотках однополупериодных магнитных усилителей появляется ток, что приводит к увеличению угла запаздывания зажигания и, соответственно, к уменьшению тока возбуждения двигателя. Точка С на рис. V-14 соответствует минимальному рабочему току возбуждения и номинальному напряжению двигателя.

Для обеспечения достаточной чувствительности регулятора поля должны быть выполнены следующие условия:

а) характеристика магнитного усилителя должна быть кру­ той;

б) отрезок ВС должен находиться на линейной части ха­ рактеристики;

в) ампервитки управления при напряжении двигателя, рав­ ном нулю, должны иметь возможно большее значение.

На выходе магнитного усилителя МУВ (см. рис. V-13) включены нагрузочные сопротивления 5С, 6С и сглаживающий фильтр 1Е.

Величина сопротивления 5С выбирается таким образом, чтобы при отсутствии напряжения на выходе магнитного уси­ лителя МУВ (например, при отключенном автомате АЭ) ток возбуждения двигателя во избежание разноса был минималь­ ным, соответствующим максимальной рабочей скорости. Со­ противление 6С (вместе с сопротивлением 5С) является нагру­ зочным к магнитному усилителю. Вентиль ВН исключает про­ текание тока управляющих обмоток однополупериодных усили­ телей через сопротивление 6С.

Фильтр 1Е служит для сглаживания пульсирующего напря­ жения магнитного усилителя; без этого возможно возникнове­ ние разных углов запаздывания зажигания для различных ано­ дов и неравномерное их горение. Установка сглаживающего фильтра приводит к уменьшению быстродействия. Однако для системы зависимого управления полем это не имеет значения, так как необходимое быстродействие регулирования скорости привода обеспечивается изменением якорного напряжения.

Сопротивление 4С предназначено для ограничения тока в цепи управления однополупериодных усилителей в случае, если сопротивление 5С будет закорочено.

Вентиль ВЗО служит для защиты от «опрокидывания» ре­ гулирования. Действительно, в процессе работы напряжение двигателя может превысить номинальное. При отсутствии вен­ тиля ВЗО ток в управляющей обмотке изменит направление,

ампервитки станут отрицательными, и усилитель начнет рабо­ тать соответственно левой части характеристики, показанной пунктиром на рис. V-14. При повышении напряжения двигате­ ля будет увеличиваться ток возбуждения, что в свою очередь приведет к дальнейшему повышению напряжения (э.д. с.) дви­ гателя. В результате перенапряжения может возникнуть кру­ говой огонь на коллекторе. Вентиль ВЗО исключает протекание тока обратной полярности и появление отрицательных ампервитков. Следует отметить, что при желании применить магнит­ ное сравнение задающего напряжения с напряжением двига­ теля, вместо электрического, принятого в схеме рис. V-13, не­ обходимо взамен однотактного усилителя применять двухтакт­ ный, у которого при изменении полярности управляющих ампервитков меняется полярность выходного напряжения.

Конденсаторы 2Е, ЗЕ, ЕЗН служат для сглаживания выпря­ мленного напряжения. Назначение предохранителей 1ПП и 2ПП, вольтметра V, амперметра А, автоматов АВД, АФУ, АЭ, выпрямителей ВСМ и ВЗН, сопротивлений 7С, 8С, 9С и ЮС, трансформатора 2Т ясно из схемы рис. V-13 и не требует по­ яснений.

Силовые магнитные усилители

Применяя схемы с силовыми магнитными усилителями, можно обеспечить высокое качество регулирования.

Магнитный усилитель мощностью 20 кет, 400 в, предназна­ ченный для питания от сети частотой 1000 пер/сек, изготовлен­ ный в ФРГ для одного из проволочных станов [45], полностью открывался при испытаниях за время 0,019 сек. и закрывался за 0,012 сек. Усилитель трехкаскадный с мощностью управле­ ния 0,002 вт.

Исследования, проведенные на одном проволочном стане, показали, что при питании обмотки возбуждения прокатного двигателя мощностью 320 кет, 300 об/мин от силового магнит­ ного усилителя частотой 50 пер/сек получаются удовлетвори­ тельные показатели. Нагрузка двигателя при захвате заготовки возрастала от холостого хода до номинальной. Динамическое падение скорости было при этом равным 0,15%, а время вос­ становления— 0,34 сек., статическое падение скорости не на­ блюдалось. Регулирующие магнитные усилители состояли из нескольких каскадов [45] с частотой питающей сети 50 пер/сек.

Силовые магнитные усилители применены для питания об­ моток возбуждения [15] прокатных двигателей мелкосортных и проволочных станов в схемах зависимого управления полем на установках, смонтированных в СССР за последние годы.

Большие перспективы открываются в связи с освоением мощных германиевых выпрямителей на токи 50 а а более.

4. Автоматическое регулирование петли и натяжения

Автоматическое регулирование скорости валков непрерыв­ ной группы клетей в функции положения или состояния про­ катываемого металла между клетями является наиболее же­ лательным.

Такой вид регулирования применяется, однако, для ограни­ ченного количества прокатных станов. Это объясняется трудно­ стями конструирования надежных устройств для контроля петли или натяжения.

А. Регулирование петли

П о л о с о в ы е и шт р и п с о в ы е с т а н ы . Применяется автоматическое управление петледержателями или петлевыми столами с помощью нагрузочных реле или фотореле. При входе полосы в последующую за петледержателем клеть подается ко­ манда на подъем петледержателя в полосовых станах и на его опускание в штрипсовых станах; в исходное положение петледержатель возвращается при выходе полосы из предыдущей клети.

С валом петледержателя могут быть сочленены реостаты или сельсины, воздействующие на скорость прокатных двигате­ лей. Если между клетями создается слишком большое натяже­ ние, то положение петледержателя приближается к горизон­ тальному и это приводит к увеличению скорости предыдущих клетей. Если, наоборот, возникает чрезмерная петля, то петледержатель занимает положение, приближающееся к вертикаль­ ному, и, соответственно, дается команда на понижение скорости предыдущих клетей. На одном тонколистовом стане было уста­ новлено, что наилучшее качество полосы получается при под­ держании угла поворота петледержателя, равного 30° по отно­ шению к горизонтальной плоскости. На этом стане, наряду с ре­ гулятором петли, применяются регуляторы скорости, обеспечи­ вающие точность поддержания скорости 0,1% [45].

П р о в о л о ч н ы е с т а ны. На некоторых проволочных ста­ нах предусматривается автоматический сброс прокатываемой полосы в карман, расположенный между черновой и чистовой группами клетей. Этот сброс осуществляется клапаном или ро­ ликом после входа полосы в первую чистовую клеть. Импульс дает фотореле.

На одном отечественном стане осуществляется автомати­ ческое управление в функции петли с помощью фотореле [15]. Применяется импульсное двухпозиционное управление, при ко­ тором контролируются крайние положения петли. Это осущест­ вляется с помощью двух фотоимпульсаторов, воздействующих на скорость прокатных двигателей.

по предложению канд. техн. наук В. П. Калинина петлевые во­ ронки, значительно облегчившие работу операторов.

На заводах в Скантропе и Кардифе (Англия) применена оригинальная проводка между клетями, выполненная в виде трубы с продольной прорезью. Пока полоса не захвачена пос­ ледующей клетью, прорезь направлена вверх. После захвата проводка автоматически поворачивается на 180°, позволяя об­ разовать свободную свисающую вниз петлю [58].

Автоматическое петлерегулирование имеет особенно важное значение для сортовых станов. Вопрос осложняется здесь необ­ ходимостью создания петли в разных плоскостях в зависимости от профиля прокатываемого металла.

Большую работу по созданию петлеобразователей и систем автоматического петлерегулирования в Советском Союзе про­ вел ЦНИИТМАШ. Им разработаны и проверены в промышлен­ ных условиях различные пробные конструкции петлеобразова­ телей [59].

Опишем кратко некоторые системы.

а) Рычажный петлеобразователь с роликом (рис. V-15)

Петлеобразователь выполнен по принципу петледержателя полосовых станов с той лишь разницей, что петля образуется в горизонтальной плоскости.

Ролик перед прокаткой отведен в сторону. После входа по­ лосы в последующую клеть включается автоматически с помо­ щью фотореле или нагрузочного реле привод петлеобразователя и ролик поворачивается до соприкосновения с полосой. При повороте рычага соответственно поворачивается сельсин (или реостат), воздействующий на скорость главного привода.

б) Петлеобразователь с двумя рычагами

Петлеобразователь представляет собой (рис. V-16) горизон­ тальный стол 3, на котором смонтированы два подвижных ры­ чага 4 и 5 и боковая неподвижная проводка 6.

Рычаги 4 и 5 могут поворачиваться вокруг о б о и х осей в сто­ роны, указанные стрелками. Повороту рычагов препятствуют регулируемые пружины. При исходном положении рычагов,, представленном на рис. V-16 и фиксируемом с помощью упо­ ров, передний конец полосы, выйдя из клети 1, упирается снача­ ла в рычаг 4, затем соскальзывает по нему в сторону от линии