Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10450
.pdf
компаундирование выполнялось в соответствии с ПОЛНОЙ СПЕЦИФИКАЦИЕЙ.
Усовершенствования в системах электроснабжения.
Мы, компания ASSOCIATED ELECTRICAL INDUrSTRES Limited, расположенная по адресу: Буш Хаус, Олдвич,
город Вестминстер, британская компания, настоящим заявляем о характере данного изобретения (сообщение
от компании Westinghouse Electric and Manufacturing Company, Ист-Питтсбург, Пенсильвания, Соединенные
Штаты Америки, корпорации, организованной и существующей в соответствии с законами штата
Пенсильвания в указанных Соединенных Штатах Америки) и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к силовым системам, пригодным для работы прокатных станов и машин
аналогичного типа, в которых каждый валок или элемент стана или машины приводится в движение
отдельным двигателем.
При эксплуатации прокатных станов обычно используется пара валков, образующих единый стан, с помощью
одного двигателя, соединенного с обоими валками через стационарный редуктор с соединительными
штифтами, прикрепленными к валкам. В результате растущей потребности в более экономичных установках
прокатных станов, привод с электродвигателем оказался неудовлетворительным, поскольку первоначальная
стоимость установки, а также затраты на техническое обслуживание высоки.
Современная практика расширила сферу применения прокатных станов, включив в нее множество различных
режимов прокатки. Чтобы удовлетворить эти требования, оператор прокатного стана, следующий старой
практике, должен обязательно сделать крупные инвестиции для обеспечения достаточного количества
прокатных валков для поддержания требуемых режимов работы. Причина значительного увеличения
количества валков при увеличении количества рабочих циклов заключается в том, что одномоторный привод
351108 не позволяет регулировать относительную скорость вращения валков.
Иными словами, при использовании редуктора с фиксированным передаточным отношением, как в
одномоторном приводе, скорость вращения отдельных валков фиксирована, и валы разного диаметра не
могут использоваться взаимозаменяемо для уменьшения количества комплектов валков, необходимых для
различных режимов работы.
Кроме того, естественной тенденцией является износ прокатных валков, изменение их диаметров и,
следовательно, расхождение их периферийных скоростей, если не будет внесено соответствующее
изменение в их передаточное отношение. Поскольку в приводе с одним двигателем ролики механически
соединены через редуктор, имеющий фиксированное передаточное отношение, невозможно отрегулировать
их относительные скорости таким образом, чтобы периферийная скорость одного ролика точно совпадала со
скоростью другого, если не изменить передаточное отношение привода.
Еще одним нежелательным следствием износа валков является то, что прокатываемый металл приводит к
тому, что валки работают с равномерными периферийными скоростями, которые не соответствуют
фиксированным скоростям, с которыми их приводит в движение двигатель с положительным соединением.
При возникновении этого состояния в валках и шестернях зубчатой передачи возникают напряжения, которые
обычно приводят к повреждению валков, поломке шпинделей, повреждению шестерен и получению
некачественно прокатанного изделия.
Согласно настоящему изобретению, в указанной силовой системе, а именно для прокатных станов или машин
аналогичного типа, в которых по меньшей мере два двигателя 400 соединены индивидуально с отдельными
валками или элементами машины, причем валки или элементы взаимодействуют для определения общей
нагрузки без использования жесткого механического соединения между двигателями, для указанных
двигателей предусмотрены цепи возбуждения 45 таким образом, что поддерживается заданное соотношение
нагрузки между двигателями независимо от изменений общей нагрузки, причем указанные цепи возбуждения
включают на каждом двигателе обмотку шунтирующего возбуждения, обмотку возбуждения с кумулятивным
компаундированием и столько же обмоток возбуждения с дифференциальным компаундированием, сколько
двигателей в системе, средства для обеспечения протекания тока через каждую обмотку с
дифференциальным компаундированием. пропорционально току, протекающему в другом двигателе, ток в
каждом двигателе влияет на включение дифференциально компаундирующей обмотки на каждом из
остальных 601 двигателей, и средства для включения дифференциально компаундирующих обмоток
возбуждения каждого двигателя в соответствии с током, протекающим в этом двигателе.
Таким образом, когда система включает два двигателя, соединенных параллельно друг другу, причем каждый
двигатель снабжен обмоткой возбуждения с частичным сложением, обмоткой возбуждения с кумулятивным
сложением и обмоткой возбуждения с дифференциальным сложением, ток, проходящий через обмотки
возбуждения с дифференциальным сложением каждого двигателя 70, пропорционален току, протекающему в
другом двигателе, а обмотки возбуждения с кумулятивным сложением каждого двигателя запитываются в
соответствии с током, протекающим в этом двигателе. 7 Изобретение также позволяет легко регулировать
относительные скорости взаимодействующих валков прокатного стана, приводимых в движение отдельными
двигателями, для поддержания одинаковых периферийных скоростей независимо от диаметров
соответствующих валков, а также поддерживать относительные периферийные скорости взаимодействующих
валков в заданном соотношении независимо от изменений общей нагрузки и заданных изменений
относительных скоростей двигателей.
Для более ясного понимания изобретения, оно будет описано на примере со ссылками на чертежи,
прилагаемые к предварительной спецификации, на которых:
Рис. 1 представляет собой упрощенную схематическую схему прокатного стана, показывающую, как могут
применяться отдельные приводные двигатели валков.
Рис. 2 представляет собой схематическое изображение системы электропитания согласно изобретению 9,
пригодной для применения в прокатных станах, имеющих отдельные приводные двигатели валков, рис. На
фиг. 4 представлена схематическая иллюстрация модификации силовой системы, показанной на фиг. 1. Она
может использоваться для нереверсивных мельниц, а на фиг. 4 — схематическая иллюстрация еще одной
системы, воплощающей изобретение.
Хотя в данном описании изобретения система Power применяется к приводам прокатных станов, по мере
дальнейшего изложения станет очевидно, что она также может быть легко применена к другим машинам,
имеющим аналогичные рабочие характеристики. 110 Обращаясь теперь к чертежу, конструкция, показанная
на рис. 1, представляет собой хорошо известный тип прокатного стана, для которого данная конструкция
особенно подходит. Как показано, стан, обозначенный в общем виде как 1, состоит из множества
горизонтальных труб 2 и 3, которые обычно имеют одинаковый диаметр. В соответствии с общепринятой
практикой, нижний вал 3 установлен стационарно, а верхний вал 2 имеет регулируемую конструкцию для
размещения 1/4 фута другого материала, толщина которого может изменяться в пределах заданных
ограничений. Как известно, для регулировки верхнего валка мельницы обычно используется подходящий
винтовой механизм. В данном случае считается необходимым проиллюстрировать подходящий механизм
завинчивания, поскольку его работа хорошо воспроизводится и не является частью настоящего изобретения.
Для того чтобы верхний вал 2 мог быть отрегулирован вертикально относительно нижнего валка 3, он
соединен со своим приводным двигателем посредством гибкого приводного механизма, включающего вал 4 и
карданные шарниры a и 6, которые предназначены для соединения соответственно со шпинделем валка 7 и
валом двигателя, как показано на рисунке.
Валки 2 и 3 прокатного стана могут приводиться в движение двигателями любого подходящего типа,
индивидуально подключенными к каждому валку, как показано на рисунке. В данном конкретном случае
используются двигатели постоянного тока 10 и 11.
В представленных на схемах вариантах осуществления изобретения для привода валков используются
намотанные составные нити.
Ложь. Моторы снабжены основными или шунтирующими обмотками возбуждения 14 и 15, а также
кумулятивными обмотками возбуждения 16 и
17 и дифференциальные компаундирующие полевые окна 18 и 19. В данном случае обмотки возбуждения,
работающие в последовательном режиме, функционируют так же, как и обычные обмотки последовательного
возбуждения. Однако они имеют различную конструкцию, и эффект, который они производят, можно легче
контролировать и варьировать, как будет показано далее.
Электродвигатели LTE 10 и 11 могут питаться от любого подходящего источника постоянного тока. Однако,
для регулирования скорости и направления работы этого двигателя, поскольку его работу можно
контролировать с помощью регулирования напряжения, используется множество генераторов постоянного
тока 21 и 22. Как показано на рисунке, генераторы механически соединены валом 23 и электрически
соединены параллельно с шинами 24 и 25 через соответствующие автоматические выключатели 97a и 98, к
которым также параллельно соединены двигатели и 11 через автоматические выключатели 99 и 100.
-45 Генератор может приводиться в движение первичным двигателем любого подходящего типа, который в
данном случае не показан, поскольку конструкция и принцип работы мотор-генераторных установок этого типа
хорошо известны.
Как показано на рисунке, генераторы 21 и 22 снабжены основными или параллельными обмотками
возбуждения 26 и 27, суммарными последовательными обмотками возбуждения 28 и 29 и
дифференциальными последовательными обмотками возбуждения 30 и 31. Последовательное поле
56 Обмотки генераторов соединены перекрестно известным способом для достижения заданного баланса
нагрузки между двумя машинами. Поскольку подобные схемы подключения генераторов хорошо известны,
функционирование и работа последовательных обмоток при таком способе подключения будут описаны лишь
в общих чертах. Основное поле, определяющее напряжение генераторов, создается основными или
параллельными обмотками 26 и 27. Дифференциальные последовательные обмотки соединены таким
образом, чтобы создать магнитный поток в направлении, противоположном потоку, создаваемому основными
или параллельными обмотками, в то время как суммарные последовательные обмотки соединены таким
образом, чтобы создать магнитный поток в том же направлении, что и основное поле. Если генераторы имеют
одинаковую мощность, то обмотки шунтирования регулируются или корректируются для обеспечения
равномерного распределения нагрузки между двумя машинами, или, если машины имеют неравную
мощность, то относительное возбуждение обмоток шунтирования может быть отрегулировано для
распределения нагрузки в желаемом соотношении.
Поскольку обмотки последовательного возбуждения соединены перекрестно, их можно точно сбалансировать
и противодействовать возбуждению, создаваемому дифференциальными полями, когда нагрузки на
генераторы равны или когда общая нагрузка делится в заданном соотношении. Когда нагрузка становится
несбалансированной, сильно нагруженный генератор уменьшает свой поток основного поля за счет действия
дифференциального последовательного поля ii ig x;9 со своей обмоткой, в то время как противоположный
эффект возникает на поток основного поля другой машины, поскольку ее суммарное последовательное поле
перекрестно связано с сильно нагруженной машиной и, следовательно, добавляется к возбуждению
основного поля. Легко понять, что результатом этого является снижение напряжения сильно нагруженной
машины, что приводит к уменьшению ее нагрузки, и повышение напряжения слабо нагруженной машины, что
заставляет ее взять на себя большую долю нагрузки и, таким образом, установить первоначальный баланс
нагрузки.
Для управления направлением основного поля генераторов и, следовательно, напряжением, подаваемым на
двигатели и 11, предусмотрено несколько реверсивных переключателей 32–33 включительно (рис. 2), или, в
качестве альтернативы, пара реверсивных переключателей 95 и 96 (рис. 4). 11G Скорость вращения валковых
двигателей 10 и 11 может регулироваться либо изменением напряжения генераторов, либо изменением
возбуждения поля двигателей плиток. В данном случае, один пункт регулирования скорости находится на
площадке J15.
Представлен простой метод, хотя следует понимать, что можно получить столько точек контроля скорости,
сколько потребуется. Как показано на рисунке, в цепи питания 120 предусмотрены полевой резистор Z 36 и
соединительный переключатель 37.
(схема обмотки возбуждения генератора 26 и 27 для изменения тока возбуждения)
Операция Паоне-шаг). Скорость, получаемая при изменении возбуждения полей двигателя, будет подробно
описана далее в разделах 1, 2, 5.
Обращаясь теперь к рис. 2, для управления работой валковых двигателей в соответствии с настоящим
изобретением предусмотрено множество последовательных возбудителей 38–41, включающих 13fJ.
Возбудители снабжены обмотками возбуждения 42–45 включительно, соединенными последовательно с
якорями двигателей, как показано на рисунке.
В данном варианте осуществления изобретения одной из основных функций последовательных возбудителей
является обеспечение напряжения питания для обмоток возбуждения двигателей, которое должно
изменяться прямо пропорционально токам нагрузки, протекающим в соответствующих цепях. Соответственно,
возбудители приводятся в движение с практически постоянной скоростью и работают в нижней части своей
кривой насыщения, так что изменение возбуждения поля должно вызывать соответствующее изменение
напряжения на клеммах.
Для привода могут использоваться двигатели постоянной скорости любого подходящего типа. Предусмотрены
возбудители и, в данном случае, двигатели, обозначенные, как правило, цифрами 46, 47 и 48.
Для управления направлением протекания тока в цепях возбудителя предусмотрено множество реверсивных
переключателей с 49 по 56 включительно. Как показано на рисунке, в каждой цепи возбудителя используется
пара переключателей, функция и принцип работы которых будут подробно описаны далее.
Как описано выше, второй этап регулирования скорости достигается путем изменения возбуждения поля
двигателей.
Следовательно, для изменения возбуждения обмоток шунтирующего поля 14 и 15 используются полевой
резистор 57 и соединительный переключатель 58.
Представлены 35 (рис. 2, 3 и 4). В этом случае также можно получить множество точек регулирования
скорости, просто установив несколько соединительных переключателей для резистора.
i40. Управление работой системы может осуществляться любым подходящим способом. Однако в данном
варианте осуществления изобретения (рис. 2) используется главный выключатель 59 с ручным управлением,
снабженный сегментами барабана 4, 5, 60 и 61 и неподвижными контактными пальцами 62–671
включительно.
Для полного и всестороннего понимания изобретения далее будет подробно описана работа системы в
применении к прокатному стану, имеющему отдельные приводные двигатели валков.
Предположим, что генераторы 21 и 22 приводятся в движение первичным двигателем (не показан), тогда
может быть выработано напряжение для питания шин 24 и 25. Как показано на рисунке, для управления
работой генераторов предусмотрен главный выключатель 59.
60. Если необходимо управлять двигателями валков и 11 в прямом направлении, сегмент барабана 60
главного выключателя 59 может быть приведен в первое положение для зацепления с контактными пальцами
62, 63, 64 и 66. Таким образом, создается рабочая схема для приведения в действие этого устройства.
надлежащие переключатели реверсирования поля двигателя и генератора, которые можно проследить от
линейного проводника 70, через проводники 72, контактные пальцы 62 и 64f, соединенные 70, сегмент 60,
проводник 73, рабочие катушки переключателей реверсирования поля двигателя.
56, 541, 52'an-a W0 и рабочие катушки переключателей реверсирования поля 33 и 35, подключенные к
линейному проводнику 71. 7 В ответ на замыкание выключателей 33 и 35 устанавливается цепь питания
обмоток шунтирующего возбуждения генератора, которая проходит от линейного проводника 70 через
проводник 72, контакты 80, пальцы 62 и W6, соединенные сегментом 60, проводник 74, выключатель 33,
проводник 75, обмотки шунтирующего возбуждения 27 и 26, проводник 76, выключатель 35 и резистор
возбуждения 36, до линейного проводника 71. 8 Для обеспечения сильного возбуждения шунтирующего поля
8 для валковых двигателей 10 и 11 во время пускового процесса выполняется предварительное замыкание
полевого резистора 5? в течение начального периода запуска. Как показано на рис. 90, может быть создана
схема управления для мостового выключателя 58, которая простирается от находящегося под напряжением
контактного пальца 63 через проводник 77 рабочей катушки выключателя 58 до линейного проводника 71. 95
Следовательно, переключатель 58 замыкается, когда барабан 59 перемещается в первое положение.
Скорость вращения валковых двигателей 10 и 11 может быть дополнительно увеличена путем перевода
главного выключателя LOG во второе положение, что приводит к подаче напряжения на контактные пальцы
67 и установлению рабочей цепи через проводник 78 для соединительного выключателя 37, как показано на
рисунке. При замыкании выключателя 37 (105) резистор обмотки возбуждения генератора
36 соединение установлено, и возбуждение генераторов параллельным полем увеличено на заданную
величину a. Дальнейшее увеличение скорости вращения валковых двигателей может быть достигнуто путем
перевода главного выключателя в третье положение, что приводит к обесточиванию контактного пальца 66,
который размыкает рабочую цепь мостового выключателя 58. «Когда переключатель 58 размыкает свои
контактные элементы 115, полевой резистор 57 снова вставляется в цепь возбуждения обмоток
шунтирующего возбуждения 14 и 15».
При выполнении прокатных операций желательно вращать валки с одинаковой периферийной скоростью
независимо от их диаметров. Следовательно, становится необходимым предусмотреть возможность быстрой
регулировки начальной скорости вращения валков для достижения одинаковых периферийных скоростей.
Поскольку 21 параллельное поле преимущественно управляет работой двигателей, предусмотрена
возможность раздельного изменения возбуждения обмоток параллельного поля 14 и 15.
Сопротивления, отводящие поле, любого подходящего типа.
351,108 механическая трансмиссия.
В данном конкретном варианте осуществления изобретения уравновешивающая сила для поддержания
заданного баланса нагрузки и передаточного отношения между валковыми двигателями 10 и 711 достигается
путем перекрестного соединения дифференциальных обмоток компаундирующего возбуждения 18 и 19 и
поддержания сбалансированного состояния между возбуждением, создаваемым обмотками
компаундирующего возбуждения каждого двигателя, когда двигатели работают в режиме, обеспечивающем
полную нагрузку в желаемом соотношении.
Как показано, суммарная обмотка возбуждения
16 Двигатель 10 соединен с последовательным возбудителем 38, и, следовательно, возбуждение этой
обмотки возбуждения изменяется по прямой.
пропорционально нагрузке двигателя. Однако его дифференциальная обмотка возбуждения 18 соединена
перекрестно с последовательным возбудителем 40 двигателя 11, и, следовательно, его возбуждение 85
изменяется прямо пропорционально нагрузке двигателя 11. Аналогичная схема используется для обмоток
возбуждения 17 и 19 двигателя 11. Следовательно, очевидно, что токи нагрузки в цепях двигателей 90 м-аст
остаются на одном и том же относительном значении, чтобы поддерживать баланс между суммарными
полями каждого двигателя.
Для того чтобы из приведенного ниже описания можно было получить более полное представление об
операции балансировки, сначала будет объяснена причина дисбаланса нагрузки.
При производстве двигателей и электромеханических машин такого типа сложно изготовить абсолютно
идентичные двигатели.
Всегда существуют небольшие различия в тех деталях, которые определяют рабочие характеристики
двигателя, например, воздушные зазоры неравномерны или железо, используемое в магнитной цепи, имеет
разное качество или количество.
Очевидно, что когда два двигателя различаются в таких отношениях, их рабочие характеристики не
одинаковы, и, следовательно, кажущаяся правильной регулировка токов их параллельного возбуждения не
приводит к тому, что они делят нагрузку в заданном соотношении, когда работают в параллельной цепи и
совместно несут одинаковую суммарную нагрузку.
—Само собой будет понятно, что если, например, двигатель 10 по какой-либо причине перегрузится, то ток
1i20, протекающий через цепь его якоря и обмотки возбуждения 42 и 43 возбудителей 38 и 39, увеличится.
Напряжение возбуждения немедленно увеличивается, тем самым увеличивая суммарное возбуждение поля
двигателя 10 и дифференциальное возбуждение поля двигателя 11. В результате этого усиливается эффект
суммарного поля двигателя 10 и ослабляется поле другого типа, который может быть использован для этой
цели и в данном случае показан в схематическом виде на рисунках 81 и 82.
Легко понять, что с помощью реостатов можно по желанию регулировать начальные относительные скорости
двигателей 10 и 11. Таким образом, если диаметр одного валка составляет половину диаметра другого,
скорость его двигателя может быть удвоена, а скорость другого валка может остаться неизменной, или может
быть произведена любая другая желаемая регулировка скорости.
Затем металл взаимодействует с валками, и тут возникает совершенно другая проблема управления j. Для
выполнения желаемой операции прокатки и получения желаемого продукта необходимо, чтобы каждый валок
оказывал одинаковое тянущее — или восстанавливающее — усилие на металл во время операции прокатки.
Это необходимо для прокатки плоской полосы или любого плоского объекта, поскольку, если валки
вращаются с разной скоростью, силы натяжения, прикладываемые валками, будут неравными, и процесс
прокатки будет несбалансированным. При наличии подобных условий измельчение одной стороны материала
будет происходить быстрее, чем другой, и, выходя из валков, он, естественно, приобретет изогнутую форму.
Следовательно, очевидно, что необходимо поддерживать начальные скорости валковых двигателей 10 и 11,
определяемые регулировкой их возбуждения параллельного поля; или, другими словами, для поддержания
этой рабочей характеристики необходимо постоянное действие уравновешивающей силы на протяжении
всего процесса прокатки.
Очевидно, что для обеспечения стабильности системы и предотвращения излишней перегрузки любого из
двигателей при изменении общей нагрузки необходимо поддерживать коэффициент нагрузки 40 двигателей.
В данном случае двигатели механически соединены посредством металла или другого материала, который
контактирует с роликами, связанными с каждым из двигателей. Это не представляет собой жесткое
механическое соединение, и в случае дисбаланса нагрузки немедленно устанавливается нестабильное
рабочее состояние, которое, если его не исправить, будет иметь кумулятивный эффект. В результате
сохранения нестабильного состояния нагрузка становится настолько несбалансированной, что один
двигатель пытается нести всю катящуюся нагрузку, которая значительно превышает его номинальную
мощность, в то время как другой двигатель может нести лишь небольшую нагрузку. Кроме того, совокупное
воздействие нестабильного состояния в конечном итоге приводит к ситуации, когда один двигатель
функционирует как генератор, получая энергию от другого двигателя через катящиеся элементы,
действующие как следствие соответствующего поля в двигателе.
Поскольку суммарное поле усиливает параллельное поле, общий магнитный поток в двигателе 10
увеличивается, что приводит к увеличению его противо-ЭДС, которая, в свою очередь, противодействует и
уменьшает ток нагрузки, снижая нагрузку.
Однако повышенное возбуждение дифференциальной обмотки возбуждения 19 двигателя 11 приводит к
прямо противоположному эффекту на этом двигателе. Поскольку нагрузка на него существенно не изменяется
в процессе начала операции балансировки, возбуждение его суммарной обмотки возбуждения 17 остается
практически постоянным. Усиленное возбуждение обмотки дифференциального поля
19, Однако это нарушает сбалансированное состояние поля в этом двигателе, и, поскольку поток,
создаваемый дифференциальной обмоткой возбуждения,
19 В отличие от возбуждения, создаваемого обмоткой шунтирующего поля 15, общее возбуждение двигателя
уменьшается. При наличии этого условия противодействующая электродвижущая сила данного двигателя
уменьшается, что делает его более восприимчивым к увеличению тока нагрузки. В свете вышеизложенного
становится очевидно, что уравновешивающая сила, создаваемая дисбалансом нагрузки, имеет двойную
эффективность. В первом случае работы двигателя с большой нагрузкой устанавливается условие, которое
приводит к снижению нагрузки на этот двигатель.
Во втором случае в другом двигателе устанавливается условие, которое заставляет его принимать на себя
большую нагрузку. Очевидно, что двигатель с большой нагрузкой не просто лишается возможности принимать
на себя большую нагрузку, но и в двигателе с малой нагрузкой создаются условия, которые заставляют его
фактически принимать на себя часть нагрузки двигателя с большой нагрузкой.
Двойной эффект уравновешивающей силы можно дополнительно проиллюстрировать, предположив, что
нагрузка на двигатель 10 достаточна для того, чтобы он мог производить, например, +1500 ампер-витков в
суммарной обмотке возбуждения 16, что вызовет дифференциальную обмотку возбуждения 19 двигателя.
11 для производства -1500 ампер-витков, в то время как нагрузка на двигатель 11 производит +1000
ампер-витков в его суммарной обмотке возбуждения 17 и, следовательно, -1000 ампер-витков в
дифференциальной обмотке возбуждения 18 двигателя.
Тотор 10. При наличии этого условия дисбаланс -55 в возбуждении поля линото-Р 10 составляет +500
ампер-витков, тогда как в двигателе 11 он составляет -500 ампер-витков.
Таким образом, очевидно, что общий дисбаланс между полями двух двигателей составляет 1000
ампер-витков, что вдвое больше, чем могло бы быть создано, если бы поля обоих двигателей не изменялись
дифференциально с помощью перекрестно соединенных дифференциальных обмоток.
Легко понять, что передаточное отношение двигателей автоматически поддерживается в ответ на
непрерывное действие уравновешивающей силы и ее влияние на скорость вращения двигателей.
Балансирующая сила в системе создается за счет дисбаланса нагрузки, и, следовательно, она возникает и
продолжает существовать, заставляя двигатели всегда распределять нагрузку, независимо от ее общей
величины, в заранее определенном соотношении. Таким образом, когда перегрузка одного двигателя
приводит к снижению его скорости, он немедленно освобождается от части своей нагрузки, которая переходит
к другому двигателю.
Такое распределение нагрузки достигается автоматически путем незначительной регулировки относительных
скоростей двигателей за счет действия уравновешивающей силы.
Важность поддержания заданного соотношения скоростей между двигателями в полной мере проявляется
при учете влияния 85 неуравновешенных противодействующих электродвижущих сил между двумя
двигателями.
Предполагая, что возбуждение двигателей остается постоянным, их соответствующие противодействующие
электродвижущие силы изменяются прямо пропорционально их скорости, и поскольку они не соединены
механически, за исключением металлического зазора между роликами, возникает тенденция к тому, что один
двигатель постоянно вращается быстрее другого. Поскольку цепь, соединяющая два двигателя, имеет очень
низкое сопротивление, небольшое нарушение баланса противодействующих электродвижущих сил приводит
к возникновению чрезвычайно высокого циркулирующего тока между двигателями. Это состояние может
возникнуть 100, если двигатели любой мощности подключены и работают таким образом. Однако чем больше
мощность электродвигателей, тем серьезнее становится проблема, поскольку даже небольшой дисбаланс
может вызвать протекание нескольких сотен тысяч ампер циркулирующего тока.
Как указано выше, каждая цепь возбуждения снабжена парой реверсивных переключателей, которые, как
описано, используются для поддержания правильного направления потока возбуждающего тока в каждой из
обмоток компаундирующего поля. Как хорошо известно, при изменении полярности двигателей 10 и 11 путем
изменения направления приложенного напряжения происходит обратное направление тока в их обмотках
якоря. Это приводит к изменению полярности возбудителей и, следовательно, к повторному возбуждению
обмоток компаундирующего поля.
Терсед. Поскольку направление возбуждения шунтирующего поля не изменяется, очевидно, что поток,
создаваемый в обмотках компаундирующего поля, всегда должен поддерживаться в одном и том же
направлении, чтобы можно было добиться надлежащего балансирующего эффекта. Использование
реверсирования поля 125.
Переключатели в цепи возбудителя необходимы только в том случае, если необходимо изменить
направление вращения валковых двигателей, как это бывает в случае реверсивного прокатного стана.
Как подробно описано выше, контактный палец 91 (0 351,108) замыкает рабочую цепь переключателя 37,
который при замыкании замыкает резистор 36 обмотки возбуждения генератора и увеличивает параллельное
возбуждение генераторов. Положение главного выключателя в третьем положении прерывает рабочую цепь
мостового выключателя 58, в результате чего полевой резистор 57 начинает эффективно снижать
возбуждение двигателей, что позволяет дополнительно увеличить их скорость.
Легко понять, что, поскольку эта система предназначена только для работы без реверсирования, нет
необходимости предусматривать реверсирование возбуждения обмоток комбинированного поля двигателя 10
8 и 11 для поддержания балансирующего эффекта в системе. Как показано, дифференциальные обмотки
возбуждения 18 и 19 в данном случае представляют собой регулярные последовательные обмотки
возбуждения, соединенные в цепи генератора 8 последовательно с обмотками возбуждения 42 и 45
последовательных возбудителей 38 и 41 соответственно.
Метод соединения обмоток компаундирующего полевого элемента системы на рис. 3 может быть, при
желании, точно противоположным показанному. То есть, суммарные обмотки возбуждения 16 и 17 могут
иметь форму обычных последовательных обмоток, а дифференциальное поле, создаваемое суммированием
обмоток возбуждения, возбуждаемых от возбудителей, может представлять собой дифференциальное поле.
Последний метод возбуждения был бы особенно полезен для обеспечения надлежащей регулировки скорости
вращения двигателей, если бы требовалось поддерживать постоянное соотношение рабочих скоростей для
применения в тандемных мельницах. В этом случае последовательное возбуждение будет спроектировано
таким образом, чтобы обеспечить двигателям характеристику зависимости нагрузки от скорости вращения с
падением напряжения, а возбуждение обмоток дифференциального компаундирования будет изменяться с
помощью соответствующих реостатов для обеспечения желаемой рабочей скорости при нагрузке, при которой
должны работать двигатели. 1 Из приведенного выше описания очевидно, что работа и функции,
выполняемые различными элементами этой системы, в точности совпадают с функциями системы,
показанной на рис. 2.115. На рис. 4 показана система, в которой используются два возбудителя, каждый из
которых питает одну обмотку возбуждения на каждом двигателе.
Как показано, обмотка возбуждения 16 двигателя 10 с кумулятивным компаундированием соединена
последовательно с обмоткой возбуждения 19 двигателя 11 с дифференциальным компаундированием,
подключенной к возбудителю 101 через переключатели реверса 102 и 103, а обмотка возбуждения 17
двигателя 11 с кумулятивным компаундированием соединена последовательно с обмоткой возбуждения 18
двигателя 10, подключенной к возбудителю 104 через переключатели реверса 106. Возбудитель 101,
содержащий 130 элементов, необходим для использования управления перекрестным полем в системе с
целью достижения балансировки нагрузки и поддержания скорости.
Кроме того, если мельница реверсивного типа с управлением скоростью и направлением вращения по методу
Уорда-Леонарда, необходимо изменить направление возбуждения компаундирующего поля в соответствии с
каждым изменением направления вращения этих двигателей. Очевидно, что таким образом было бы
практически невозможно изменить направление возбуждения; последовательное поле обмотки 3, как
правило, использовалось в Z-образных обмотках, поскольку они выдерживали бы весь ток нагрузки двигателя.
Для этого потребуется использование переключателей кабины и сложного блока управления для их
реверсирования.
Однако очевидно, что эта функция может быть легко реализована с использованием схемы
последовательного возбуждения, воплощенной в данном изобретении. В данном случае обмотки возбуждения
с комбинированным возбуждением создают тот же эффект, что и обычные последовательные обмотки, за
счет использования небольшого тока возбуждения, который всегда пропорционален току нагрузки благодаря
работе последовательных возбудителей, и его легко контролировать с помощью переключателей реверса в
цепях возбудителя.
На фиг. 3 чертежа показана силовая система, воплощающая в себе те же особенности изобретения, которая
подходит для применения в нереверсивной мельнице. Принцип работы данной системы практически
идентичен описанному выше принципу работы системы, показанной на рис. 2. Управление цепью
шунтирующего поля генераторов осуществляется с помощью единственного переключателя поля 8,5 вместо
переключателей реверсирования 32–35 включительно, как показано на рис. 2.
Для управления работой системы предусмотрен главный выключатель 86, имеющий барабанный сегмент 87 и
контактные пальцы 88–91 включительно. Как показано, когда главный выключатель установлен в первое
положение 3, контактные пальцы 88–89 замыкаются сегментом 87, образуя рабочую цепь для полевого
выключателя 85, которая простирается от линейного проводника 71 (через проводник 92), контактные пальцы
88 и 89, замыкаемые сегментом 87 (рабочая катушка выключателя 85 и проводник 93), до линейного
проводника 70. «При замыкании полевого выключателя 85 устанавливается цепь возбуждения обмоток
шунтового поля генератора 26 и 27».
Контакт ffhger 90 главного переключателя sv,.itc1b 86 также находится под напряжением для создания
рабочей цепи для переключателя 58, тем самым замыкая резистор обмотки возбуждения двигателя 57 на
60Дж обеспечивают максимальное возбуждение поля для валковых двигателей 10 и 11 во время их пускового
процесса. Скорость вращения валковых двигателей 10 и 11 может быть дополнительно увеличена путем
перевода главного выключателя во второе положение, что приводит к подаче напряжения на двигатель
351,108 Ai с обмоткой возбуждения 107, соединенной последовательно с якорем двигателя 10, и может
приводиться в движение с практически постоянной скоростью любым подходящим двигателем 108, причем
возбудитель обозначается в общем случае обозначением 109.
Аналогичным образом, возбудитель 104 снабжен обмоткой возбуждения 110, соединенной последовательно с
якорем двигателя 11, причем возбудитель предназначен для привода с практически постоянной скоростью
любым подходящим двигателем 111 и обозначается в общем виде обозначением 112.
Главный выключатель, обозначенный в целом цифрой i5113 и имеющий сегменты барабана 114 и 113 и
неподвижные контактные пальцы 116 включительно, предназначен для управления различными
переключателями управления, предусмотренными в системе.
Далее будет подробно описан принцип работы системы, при этом предполагается, что генераторы 21 и 22
приводятся в движение своим первичным двигателем (не показан) обычным способом.
Следовательно, как показано на рис. 2, для того чтобы генераторы вырабатывали напряжение, главный
выключатель 113 может быть приведен в действие в любом направлении, чтобы предотвратить работу
реверсивного поля.
3
Таким образом, 3 переключателя Lnd создают цепь возбуждения поля для генераторов в нужном
направлении.
Предположим, что главный выключатель 113 переведен в первое положение вперед. Тогда сегмент барабана
115 входит в контактный палец 116 и устанавливает рабочую цепь для переключателя реверса поля 96,
которая может быть прослежена от линейного проводника 70 через контактные пальцы 116 и f-20 проводника
121, соединенные сегментом 113, проводником 122, рабочими катушками переключателя 123 и 124 и рабочей
катушкой переключателя 96 до линейного проводника 71.
Соответственно, при замыкании реверсивного переключателя 4 96 устанавливается цепь питания для
обмоток шунтирующего поля 26 и 27, которую можно проследить от линейного проводника 71 через полевой
резистор 36, контактные элементы 125, проводник 1226 5 (обмотки шунтирующего поля 26 и 27, проводник)
* 127', подключите контактные элементы 128 и проводник 129 к линейному проводнику 70.
Напряжение генераторов может быть дополнительно увеличено для увеличения скорости вращения
двигателей 10 и 11 при перемещении главного выключателя во второе положение, где сегмент барабана 115
входит в контактный палец 118 и замыкает рабочую цепь выключателя 37, который расположен таким
образом, чтобы перекрывать полевой резистор 36.
При замыкании выключателя 37 увеличивается возбуждающий ток, протекающий в цепи шунтирующего поля
генераторов, что приводит к заданному увеличению ffi напряжения генераторов, как показано на рисунках 2 и
3.
Для обеспечения максимального возбуждения шунтирующего поля для запуска двигателей предусмотрено
удержание соединительного выключателя 58 в замкнутом положении в течение начального периода запуска и
до тех пор, пока барабан главного выключателя не будет приведен в заданное положение.
Как показано на рисунке, сегмент барабана 115 взаимодействует с контактным пальцем 119, когда главный
выключатель 113 7 срабатывает в первом положении в одном направлении, или через сегмент 114, когда
главный выключатель срабатывает в обратном направлении, для создания рабочей цепи через проводник 130
для 8-го выключателя 58. В данном случае рабочая цепь выключателя сохраняется до тех пор, пока главный
выключатель не переместится в третье положение, где цепь размыкается, как показано на рисунке, что
приводит к размыканию мостового выключателя 58-8 и удалению мостового соединения с полевому резистору
57.
В данном случае используемые возбудители называются последовательными возбудителями, поскольку они
снабжены последовательно соединенными обмотками возбуждения 90, обладающими достаточной
мощностью для пропускания токов полной нагрузки двигателей.
Следовательно, легко понять, что, поскольку возбудители 101 и 104 приводятся в движение с практически
постоянной скоростью соответствующими двигателями, генерируемое ими напряжение будет изменяться в
существенно не той же пропорции, что и ток нагрузки, протекающий через их обмотки возбуждения.
107 и 110. 100 Для поддержания поля, создаваемого обмотками компаундного возбуждения, в правильном
направлении относительно параллельного поля, как было объяснено выше, предусмотрено замыкание 10
соответствующих переключателей реверсирования поля в соответствии с направлением срабатывания
главного выключателя.
Когда главный выключатель 113 переводится в первое положение для замыкания контакта 11 (пальца 116),
устанавливается рабочая цепь для переключателя реверсирования поля генератора 96, и эта цепь проходит
через рабочие катушки переключателей реверсирования 106 и 103. 115 Аналогичным образом, когда главный
выключатель 113 срабатывает в обратном направлении для зацепления контактного пальца 117,
Соседние файлы в папке патенты