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

Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 69

При введении в цепь управления встречной э. д. с. постоянного тока Е у ток сможет протекать в управляющий полупериод только тогда, когда напряжение трансформатора превысит вели­ чину Е у ., Изменяя величину э. д. с. Е у, можно регулировать момент появления тока в управляющей обмотке, т. е. момент начала размагничивания дросселя.

Проведенный ранее анализ зависимости 0 от регулируемого параметра остается в силе о учетом замены гу, Ry на Еу (со­ противление контура управляющей обмотки для рис. IV-9, б принимается равным нулю). Зависимость угла насыщения 0 от параметров определяется выражением (IV-19a), только теперь

Еу

х= ----—у . ^У-макс

Заметим в заключение, что в рассматриваемом случае обрат­ ное напряжение на вентиле ВУ будет складываться в рабочий полупериод из напряжения трансформатора и встречной э. д. с., т. е. будет больше, чем при управлении сопротивлением^ Это должно быть учтено при выборе вентиля ВУ.

Перейдем к вьгбору'параметров дросселя. На~рис. IV-10 пред­ ставлены три'.варианта работы дросселя — с перевозбуждением, нормальным возбуждением и недовозбуждением.

В первом из рассмотренных вариантов (рис. IV-10, а, б, в) во время управляющего полупериода дроссель преждевременно насыщается. Это приводит к уменьшению диапазона регулирова­

Перевозбуждение является следствием недостаточных габари­ тов дросселя. Для ликвидации этого явления необходимо, при заданном рабочем напряжении, увеличить либо сечение магннтопровода, либо число витков рабочей обмотки.

б) Реальные дроссели и вентили

Ка-чёство реальных электротехнических материалов и обору­ дования вносит важные коррективы в проведенный выше анализ.

1. Петля гистерезиса отличается от идеализированного пря­ моугольника (рис. IV-11). Железоникелевые сплавы, такие как 50НП, 65НП, 34НКП и 34НКМП, после специальной термичес­ кой обработки [33] характеризуются практически прямоуголь­ ной петлей (рис. IV-11, а, в). Другие'сплавы, например молибде1 новый пермаллой (рис. IV-11, а), имеют при малой толщине лен­ ты петлю гистерезиса с остаточной индукцией В0, составляю-

щей 0,8—0,85 и меньше от индукции насыщения В„ ; при толщи­ не ленты, превышающей 0,05 мм, величина В 0 уменьшается до 0,4 В„ . Иногда для сердечников применяется обычная холодно­ катаная электротехническая сталь с непрямоугольной петлей гистерезиса.

Рис. IV-10. Режимы работы однополупериодных усилителей:

2Фмакс < 2 ф н>

Чем меньше величина — тем меньше диапазон регулиро-

вания угла насыщения. Получение угла 0=0 в указанных услови­ ях затрудняется, так как к началу рабочего полупериода макси­ мальное значение индукции в сердечнике равно остаточной индукции В о и потребуется некоторое время для его насыщения до величины Вн.

72 Сеточное управление ртутными выпрямителями

Крутизна сторон петли гистерезиса влияет на крутизну перед­ него фронта импульса напряжения.

2. В полупроводниковых вентилях протекают обратные токи, размагничивающие дроссели, что приводит, как указывалось ранее, к снижению диапазона регулирования угла насыщения.

Для борьбы с указанными двумя недостатками применяют: а) добавочное смещение, т. е. используют дополнительную

обмотку, питающуюся постоянным током [18, 50]; б) вентили, у которых ооратные токи незначительны— мень­

ше половины ширины петли гистерезиса. Выпускаемые в настоя­ щее время селеновые! выпрямители мало пригодны для однополупериодных усилителей из-за чрезмерно больших обратных токов.

Причконструировании однополупериодного усилителя следу­ ет особое внимание обращать на температуру окружающей сре­ ды. С ростом температуры увеличиваются обратные токи венти­ лей. Особенно плохие температурные характеристики у герма­ ниевых диодов: на одной из установок повышение температуры от +20 до +60° приводило более чем к двукратному уменьше­ нию диапазона регулирования угла насыщения.

Наиболее приемлемыми для однОполупериодных усилителей являются кремниевые диоды, рассчитанные для работы при тем­ пературе окружающей среды до +120°.

Изменение температуры от +20 до +60° практически не сказывается на магнитных свойствах сердечника.

В. Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями

На рис. IV-12, а изображена система сеточного управления одним ртутным вентилем с использованием однополупериодного магнитного усилителя, управляемого переменным током. На сет­

нагрузки СН однополупериодного усилителя. Выше было показа­ но, что это напряжение имеет форму срезанной синусоиды с крутым передним фронтом (рис. IV-13). Изменением угла насы­ щения усилителя меняется момент подачи положительного . им­ пульса на сетку ртутного вентиля, т. е. регулируется выпрям­ ленное напряжение.

Угол запаздывания зажигания ртутного вентиля изменяется

ления преобразовательным агрегатом с шестью ртутными венти-

Крегддятору

Зак. 1771

Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 73

лями. Для каждого вентиля предусматривается отдельный однополупериодный усилитель.

Управляющие обмотки усилителей, последовательно с кото­ рыми включены вторичные обмотки трансформатора и вентили 1ВУ—6ВУ, соединены параллельно и подключены к выходу ре­ гулятора-. Напряжения вторичных обмоток трансформатора в цепи как рабочих, так и управляющих обмоток усилителей сдви­ нуты по фазе на 60°.

В схемах с однополупериодными усилителями, управляемым» постоянным током, управляющие обмотки также обычно сое­ диняют параллельно для обеспечения высокого быстродействия.

о — сопротивление в цепи управления 100 ком; б — сопротивление в цепи управления

10 ком

При последовательном соединении обмоток индуктивное сопро­ тивление цепи будет большим, так как в каждый момент време­ ни в цепи имеется ненасыщенный усилитель и быстродействие получается в несколько раз ниже, чем при параллельном соеди­ нении. При параллельном соединении управляющих обмоток последовательно с каждой необходимо включать либо полупро­ водниковый, вентиль, либо достаточно большое, сопротивлений для исключения влияния управляющих обмоток усилителей раз­ ных фаз друг на друга (из-за э. д. с., наводимых в этих обмот­

должна составлять не менее 75—90 ма на сетку, а запирающее напряжение— 150 в. Величина сеточного сопротивления принята 1000 ом, амплитуда сеточного напряжения — 425 в. При этих параметрах максимальная ширина импульса на уровне запира­ ющего напряжения получается 125°, минимальная ширина— 15°,

Рис. IV-I4. Диаграммы напряжений сеточного управления для агрегата

РМВ-250 X 6:

реактором

Системы сеточного управления .с однополупериодными усилителями 75

диапазон регулирования угла запаздывания зажигания равен 110°. При изменении угла запаздывания зажигания меняется также амплитуда переднего фронта импульса от 240 до 425 в. Эти изменения не имеют значения, так как амплитуда сеточного тока превышает при этом 90 на. На рис. IV-14, г показаны им­ пульсы напряжения системы сеточного управления .агрегата РМВ-250Х6 при полностью открытых сетках. Ширина импульса при этом равна 115°. При закрытом ртутном выпрямителе, т. е. при угле а = 90°, ширина импульса уменьшается до 25°. На не­ прерывных станах ртутные выпрямители при работе зарегули­ рованы на 10—30°, поэтому ширина импульса составляет 105—85°.

Таким образом, при длительной работе выпрямителя со слегка зарегулированным напряжением ширина импульса достаточно большая; узкий импульс, получающийся при пуске, не Тимеет большого значения на непрерывных станах, так как пуски про­ исходят редко.

Фазировка сеточных и анодных напряжений осуществляется с помощью сеточного трансформатора 1Т (см. рис. IV-12), каж­ дая фаза первичной обмотки которого состоит из трех секций (на рис. IV-12, б не показано). Соединяя первичную обмотку сеточного трансформатора в звезду, равномерный или неравно­ мерный зигзаг, можно смещать фазу сеточного напряжения но отношению к анодному через каждые 15°.

Сеточные конденсаторы Е (см. рис. IV-12, а) и 1Е — 6Е (рис. IV-12, б) служат для снятия наводок в сеточных цепях выпря­ мителей. Величина емкости этих конденсаторов выбирается от

0,025 до 0,05 мкф [69].

Г. Сравнение систем сеточного управления

Сопоставим новую систему с применением однополупериодных усилителей и систему, включающую пик-дроссели и стати­ ческий фазорегулятор, считавшуюся до последнего времени наи­ более.совершенной (п. 2):

а) в новой системе совмещены функции пикообразования и фазосмещения в одном аппарате — однополупериодном усилите­ ле; это упростило систему и позволило исключить сравнительно сложный и громоздкий статический фазорегулятор;

б) системы сеточного управления с однополупериодными маг­ нитными усилителями характеризуются высоким быстродейст­ вием. Испытания системы с усилителями, управляемыми пере­ менным током, проведенные Харьковским отделением ГГ1И Тяжпромэлектропроект, показали, что изменение напряжения шестифазного преобразовательного агрегата от 0 до 100% проис­ ходит за время, меньшее 0,01 сек., т. е. в 6—7 раз быстрее, чем в системе со статическим фазорегулятором.

76 Сеточное управление ртутными выпрямителями

Перевод в инвертерный режим выпрямительного шестифазно­ го ртутного преобразователя, снабженного системой сеточного управления с однополупериодными усилителями, управляемыми постоянным током, может происходить за время, меньшее, чем период частоты сети (0,02 сек.), а обратный переход — за полпериода [51].

Некоторым недостатком системы с однополупериодными уси­ лителями по сравнению с системой со статическим фазорегуля­ тором, является меньший диапазон регулирования угла запаз­ дывания зажигания порядка 110°. Однако для непрерывных ста­ нов это не имеет значения.

Однополупериодный усилитель может питаться от источника с напряжением примерно прямоугольной формы вместо синусои­ дальной. Это позволяет получить диапазон изменения угла за­ паздывания зажигания 150—160° без существенного уменьшения амплитуды пика сеточного напряжения. В качестве источника напряжения примерно прямоугольной формы могут быть приме­ нены статические .преобразователи, выполненные по типу пйкгенераторов завода «Уралэлектроаппарат».

Системы с однополупериодными усилителями могут ,быт& применены, например, для реверсивных приводов, работающих с инвертированием.

Очень перспективными являются находящиеся в стадии раз­ работки и экспериментальной проверки системы сеточного упра­ вления с полупроводниковыми триодами. Эти системы характе­ ризуются простотой изготовления, так как состоят из стандарт­ ных элементов.

ГЛАВА V

АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ

1. Регуляторы скорости и специальные двигатели

Для непрерывных станов горячей прокатки с групповым при­ водом клетей первоначально применяли как синхронные, так и асинхронные двигатели. Позднее, в связи с необходимостью ре­ гулировать скорость, стали внедрять двигатели постоянного тока. Делались отдельные попытки применять каскады Кремера и Шербиуса, однако широкого распространения они не нашли.

К 1932—1934 гг. сложилось мнение, что характеристики про­ катных двигателей постоянного тока, применяемых для группо­ вых и индивидуальных приводов клетей, должны быть как мож­ но более жесткими. Считалось, что при изменении нагрузки ско­ рость не должна меняться более, чем на 1—2% [8]. Интересно привести характеристики некоторых двигателей, построенных в это время [8]:

1) фирма Вестингауз, мощность 1860 кет, скорость вращения 160/320 об/мин, напряжение 600 в. статическое падение скорости около 0,6%;

2) фирма Дженерал-Электрик, мощность 930 кет, скорость вращения 175/350 об/мин, напряжение 600 в, статическое падение скорости около 1%;

• 3) фирма Дженерал-Электрик, мощность 600 кет, скорость вращения 250/512 об/мин, напряжение 600 в, статическое паде­ ние скорости около 0,2%.

Малое статическое падение скорости двигателей достигалось применением противокомпаундных обмоток, иногда шунтируе­ мых регулируемыми реостатами, механически связанными с рео­ статами возбуждения. Такие системы применялись и заводом ''«Электросила». В ряде случаев применяли специальные регуля­ торы скорости вибрационного или динамометрического типа.

Первые вибрационные регуляторы были установлены в 1920 г. в США на непрерывном полосовом стане с индивидуальным при­ водом. Скорость вращения прокатных двигателей мощностью !860 и 550 кет поддерживалась с точностью до 0,05% [8]. Указан­ ные регуляторы действовали на поле двигателей, так как питание