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

двигателей осуществлялось от общих генераторов. Из-за своей инерционности регуляторы уменьшали лишь статическое падение скорости; динамическое падение скорости практически не изме­ нялось. Этот недостаток был замечен в середине 30-х годов.

В известной статье Уманокого и Линвилла, опубликованной в- 1935 г. [36] (первая работа, в которой проведен физический и ма­ тематический анализ явления динамического падения скорости), польза регулятора оспаривалась. После этого в течение долгого времени вопрос о целесообразности применения регуляторов ско­ рости для прокатных двигателей оставался неясным.

Вработе Н. П. Куницкого, выпущенной в 1938 г. [9]. констати­ ровалось, что «вследствие неизученности вопроса, мнения относи­ тельно целесообразности применения регуляторов сильно расхо­ дятся».

Вболее поздней (1947 г.) статье Кревера и Линвилла [37]

указывалось, что регуляторы скорости для уменьшения ударного падения скорости в США не применяются. Однако фирмой Дже- нерал-Электрик были проведены расчеты кривых переходного процесса при использовании регуляторов, которые показали, что только при повышенном маховом моменте привода быстродей­ ствующие регуляторы могут обеспечить уменьшение динамиче­ ского падения скорости.

В последующих работах ЦКБ Электропривод в 1949—1950 и 1954 гг. как с помощью расчетов, так и экспериментально была доказана возможность применения регуляторов скорости для не­ прерывных станов. При этом предлагалась установка специаль­ ных утяжеленных двигателей для улучшения условий при удар­ ном падении скорости.

В работе проф. В. К. Попова, вышедшей в 1951 г. [10], отри­ цается польза регулятора скорости для уменьшения динамиче­ ского падения скорости.

Встатье Викляйна в 1953 г. [42] описывается непрерывный редукционный стан, на котором применены регуляторы скорости,

ииспользованы утяжеленные, примерно вдвое, двигатели.

Встатье Хупера, опубликованной в 1955 г. [47], сообщается,, что выполненные на электронных счетных машинах расчеты по­ казали возможность применения регуляторов скорости при ис­ пользовании двигателей и с нормальным маховым моментом.

Наиболее поздними работами, рассматривающими выбор па­ раметров прокатных двигателей, являются книги докт. техн. наук Ю. М. Файнберга и канд. техн. наук А. Б. Зеленова [15] и канд.

техн. наук Н. Н. Дружинина [14].

До последнего времени для непрерывных проволочных и труб­ ных станов в США применяли, как правило, специальные утя­ желенные двигатели. При этом на трубных станах устанавливали: двигатели, мощность которых примерно на 80% больше, чем у

стандартных двигателей [38, 42]. Специальные двигатели для не­ прерывных станов применяли также и в Советском Союзе. В ча­ стности, завод «Электросила» изготовил в 1951 и 1952 гг. для ре­ дукционных станов трубопрокатных агрегатов специальные дви­ гатели типа МПС 170-500, 220 в, 170 л. с., 500/900 об/мин, с пони­ женным статическим падением скорости, равным 2,3%• Эти дви­ гатели приблизительно в два раза тяжелее нормальных двига­ телей.

Вместо специальных двигателей некоторые иностранные фир­ мы предпочитают ставить обычные двигатели завышенной мощ­ ности. В частности, завод АТ (Германская Демократическая Рес­ публика) изготовил в 1952—1954 гг. несколько мелкосортных и проволочных станов, у которых мощность двигателей была завы­ шена в 2—3 раза против требовавшейся по расчету. Эти двигате­ ли работают с нагрузкой, не превышающей 30—40% номиналь­ ной. Заметим, что эти двигатели питаются по блочной схеме от управляемых ртутных выпрямителей.

Итак, в существующей до последнего времени как отечествен­ ной, так и зарубежной практике для непрерывных проволочных, трубных и мелкосортных станов применяются, как правило, либо специальные двигатели (с малым омическим сопротивлением, малой индуктивностью якоря, увеличенным маховым моментом), либо нормальные двигатели завышенной мощности.

Во многих статьях, учебниках и научных работах различных организаций обосновывалось применение специальных двигате­ лей для непрерывных станов. Тенденция применять специальные двигатели для привода непрерывных станов во всех случаях су­ ществовала очень долго. При этом не рассматривали тип пре­ образователей, схемы питания двигателей и работу регулято­ ров [10].

В главе II было показано, что требование уменьшать омиче­ ское сопротивление и индуктивность якоря двигателей при пита­ нии их по блочной схеме от управляемых ртутных выпрямителей является необоснованным.

Вопрос о том, что нецелесообразно уменьшать сопротивление якорной цепи двигателя при питании его по блочной схеме от

двигателей может дать некоторый эффект лишь при питании их от общих шин. Следует, однако, учитывать, что и в этом случае с успехом можно применять стандартные двигатели в сочетании с быстродействующими регуляторами скорости в цепях возбуж­ дения двигателей.

В последние годы наметились сдвиги в практике выбора па­ раметров прокатных двигателей. В 1955—1956 гг. ГПИ Тяжпром-

80 Автоматические регуляторы скорости

электропроект впервые выполнил проекты двух сортовых полу­ непрерывных станов, в которых для привода клетей приняты нор­ мальные двигатели (т. е. без специального уменьшения омическо­ го сопротивления и индуктивности якоря и без увеличения ма­

ет заметить, что в установках с ртутными выпрямителями пер­ воначально применяли электромашинные регуляторы скорости, обеспечивающие поддержание скорости с точностью до 2%. Та­

Для проволочных и мелкосортных станов были позднее разра­ ботаны электронные регуляторы скорости, обеспечивающие по­ вышенную точность поддержания скорости — до 0,2%-

Такую же точность обеспечивают в настоящее время и регуля­ торы с магнитными усилителями.

Независимо от типа усилителя различают, по принципу дей­ ствия, две разновидности регуляторов: а) тахометрическме, с обратной связью по скорости двигателя и б) с 1R компенсацией, с обратной связью по напряжению и току двигателя. Первый тип нашел преимущественное распространение в СССР, второй —

вСША.

Вустановках ртутных выпрямителей скорость двигателей до

последнего времени регулировалась вниз от номинальной с по­ мощью сеточного управления. На некоторых новых станах [48, 49, 54] начато внедрение системы регулирования напряжения ав­ тотрансформатором с переключателями под нагрузкой для обеспечения более высокого коэффициента мощности. Надеж­ ность работы подобных переключателей еще недостаточно выяс­ нена.

2. Регулирование скорости напряжением на якоре двигателя

А. Электромашинные регуляторы

Регулятор скорости с электромашинным усилителем попе­ речного поля (ЭМУ) был разработан примерно в 1949 г. ГПИ Тяжпрсмэлектропроект для главных приводов непрерывного по­ лосового стана горячей прокатки 1450 мм [28, 13, 15]. Питание прокатных двигателей осуществлялось по блочной схеме от

.8 2 Автоматические регуляторы скорости

а) поддерживает постоянство скорости прокатного двигате­ ля при изменении нагрузки двигателя или напряжения .питаю­ щей сети;

б) обеспечивает автоматический пуск двигателя после вклю­ чения автомата АД двигателя;

в) ограничивает толчки тока двигателя; г) позволяет изменять наклон механической характеристики

привода (компаундирование).

Электронная лампа 2ЛЭ выполняет функцию регулируемого сопротивления, включенного в цепь обмоток управления однополупериодных магнитных усилителей системы сеточного управ­

полупериод. Угол запаздывания зажигания равен при этом ну­ лю, и ртутный выпрямитель открыт полностью.

Если лампа 2ЛЭ открыта, то ее сопротивление невелико. По­ этому однополупериодные усилители успевают за управляющий полупериод перемагнититься, что приводит к закрытию ртутного выпрямителя. В качестве лампы 2ЛЭ могут использоваться те­ трод 6П1П или пентоды 6П14П и 6П9 в триодном включении. Для увеличения коэффициента усиления применяется дополни­ тельный каскад усиления по напряжению 1ЛЭ с лампами типа 6Н2П или 6Г2. Их коэффициент усиления по напряжению состав­ ляет около 100.

Лампа 1ЛЭ является одним из плечей моста, другими пле­ чами которого являются сопротивление 27С и две части по­ тенциометра 4С. Мост питается от сети стабильного на­ пряжения через П-образный фильтр 4Е, 5С, 5Е, выпрямители 1ВС и трансформатор 2Т. Если лампа 1ЛЭ закрыта, то на сетку лампы 2ЛЭ подается высокий потенциал и лампа 2ЛЭ пол­ ностью открыта. Если лампа 1ЛЭ открыта полностью, то на сет­ ку лампы 2ЛЭ подается низкий потенциал и она запирается. Та­ ким образом, когда ртутный выпрямитель открыт полностью, лампа 2ЛЭ закрыта, а лампа 1ЛЭ открыта.

Сопротивление 1C, включенное в катодную цепь лампы 2ЛЭ, создает жесткую обратную положительную связь через лампу 1ЛЭ, увеличивая этим суммарный коэффициент усиления. Конденсатор 1Е служит для сглаживания пульсаций тока, про­ текающего через сопротивление 1C.

На вход электронного усилителя подается разность между задающим напряжением (снимаемым с сопротивлений 8С и 9С) и напряжением тахогенератора (снимаемым с потенциометра 2СР и сопротивления 20С).

При остановленном приводе, когда задающее напряжение равно нулю, ртутный выпрямитель должен 'быть заперт, поэто-

Рис. V-13. Регулятор возбуж дения с магнитными усилителями

Зак. 1771

84 - А втоматические ' регуляторы скорости

Ток отсечки можно также регулировать отпайками «а пер­ вичной обмотке"'трансформатора тока 4Т.

Компаундирование' (смягчение характеристик двигателя) осуществляется сопротивлением 18С. Когда сопротивление за­ корочено, компаундирования нет. По мере введения сопротивле­ ния 18С увеличивается падение напряжения на нем, что приво­ дит к некоторому закрыванию лампы 1ЛЭ, снижению напряже­ ния ртутного выпрямителя и скорости двигателя. Сопротивление компаундирования выбирается так, чтобы обеспечить пониже­ ние скорости в пределах 10% 'при изменении тока от нуля до номинального значения.- Степень компаундирования устанавли­ вается при наладке :в зависимости от требований технологии.

Уз е л т а х о г е н е р а т о р а. Этот узел состоит из тахогенератора постоянного тока ТГ, потенциометра грубой регулировки скорости 2СР, реостата тонкой регулировки скорости 1СР, до­ бавочных сопротивлений 20С и 21С, Г-образного фильтра 19С,

НЕ.

Потенциометр 2СР и реостат 1СР устанавливаются на пос­ ту управления. С помощью потенциометра 2СР оператор задает требуемую скорость. Реостат 1СР служит для тонкой регулиров­ ки скорости в пределах ± (5—7,5)%. Фильтр 19С, НЕ пред­ назначен для уменьшения коллекторных и зубцовых пульсаций напряжения тахогенератора.

В связи с тем, что регулятор должен поддерживать скорость с точностью до 0,2%, возникает необходимость стабилизации то­ ка возбуждения тахогенератора. Это осуществляется с помощью трехфазного магнитного усилителя (на рис. V-1 не показано). Усилитель питает обмотку возбуждения тахогенератора, после­ довательно с которой включены управляющие обмотки магнитно­ го усилителя,, чем осуществляется обратная отрицательная связь по току возбуждения [67].

Уз е л в о з б у ж д е н и я д в и г а т е л я . Обмотки возбужде­ ния двигателя питаются от ртутных выпрямителей. Применена зависимая от напряжения «а якоре система управления полем двигателя, принцип действия которой был изложен в п. 4 гл. III.

усилителя, установленного на чистовой клети непрерывного ста­ на 350 одного из'отечественных металлургических заводов. Для

Для поддержания скорости при изменении нагрузки доста­ точно изменить сеточное напряжение лампы 1ЛЭ всего на сотые доли вольта.

При входе полосы в валки клети происходит ударное паде­ ние скорости, напряжение тахогенератора снижается, потенциал

ся форсированное восстановление скорости двигателя.

По мере восстановления скорости напряжение ртутного вып­ рямителя снижается, но остается в конце процесса восстанов­ ления выше напряжения холостого хода, что необходимо для компенсации падения напряжения в эквивалентном сопротивлении ртутного выпрямителя от перекрытия анодов (п. 2, гл. II).

Возрастание напряжения ртутного выпрямителя приводит к ослаблению поля двигателя (с некоторым запаздыванием).

Приведем результаты экспериментальной проверки регуля­ тора на макете, подобном описанному в п. 2 гл. II, с тем отличи­ ем, что скорость измерялась тахогенератором типа ВС (фирмы Дженерал-Электрик) 116 в, 1980 об/мин, 0,138 а.

На рис. V-2, а представлена осциллограмма скорости и то­ ка двигателя при ударной нагрузке и неработающем регуляторе скорости. Ударная нагрузка создавалась включением в якорную цепь нагрузочного генератора омического сопротивления с по­ мощью контактора. Испытание проводилось при полном поле двигателя. Падение скорости составляло свыше 20% при токе нагрузки двигателя около 70% номинального.

На рис. V-2, б, в приведены осциллограммы скорости и тока двигателя при ударной нагрузке и работающем регуляторе. При полном поле двигателя динамическое падение скорости состав­ ляло 1,3%. время восстановления скорости — 0,09 сек., статичес­ кое падение скорости практически не наблюдалось. При ослаб­ ленном поле двигателя динамический провал, скорости умень­ шился до 0,74%, но время восстановления возросло до 0,12 сек. Статическое падение скорости также отсутствовало.

На рис. V-3 приведена осциллограмма прямого пуска с по­ мощью контура RC прокатного двигателя мощностью 680 кет.

Описанный регулятор скорости, обеспечивающий высокие ка­ чества регулирования скорости, применен нанескольких новых непрерывных прокатных станах.

В. Регуляторы с магнитными усилителями

В прокатном производстве сейчас очень широко внедряют магнитные усилители.

Магнитные усилители надежны, в них отсутствуют снашиваю­ щиеся части и они обеспечивают высокое качество регулирова­ ния.