2.2.Технологические требования к электроприводам намоточных устройств. Выбор типа электропривода
В соответствии с технологическими особенностями процесса намотки к электроприводам намоточных устройств предъявляются следующие основные требования:
широкий диапазон регулирования скорости, обеспечивающий намотку полосы с постоянным натяжением во всех режимах работы стана;
плавное ускорение и замедление при минимальной длительности переходных процессов;
создание и поддержание натяжения “покоя” в полосе;
совместное и раздельное управление моталки с клетями стана;
обеспечение толчкового режима работы.
Для выполнения указанных требований наиболее целесообразным является применение в электроприводе моталки двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
Поддержание постоянства натяжения полосы при постоянной скорости прокатки обычно обеспечивается воздействием на поток возбуждения, т.к. при этом одновременно выполняются оба условия, необходимые при намотке; с увеличением диаметра рулона снижается угловая скорость вращения, и растет момент на барабане моталки. При этом пределы изменения потока возбуждения двигателя должны быть равны пределам изменения радиуса рулона. Системы регулирования скорости моталки только воздействием на поток возбуждения называют системами однозонного регулирования. Указанные системы находят применение в тех случаях, когда относительное изменение радиуса рулона
не превышает диапазон регулирования скорости изменением его потока кп .
Общий диапазон регулирования скорости определяется необходимостью поддержания заданного натяжения, так и необходимостью регулирования скорости, связанной с изменением скорости прокатки листа V. Последнее обеспечивается, обычно за счет изменения напряжения, подводимого к якорю двигателя моталки. Совместный разгон моталки со станом производится с минимальным потоком возбуждения, что приводит к увеличению длительности разгона стана.
Непрерывное повышение рабочих скоростей, увеличение массы рулона и, следовательно, диапазона регулирования скорости вращения приводного двигателя изменением потока возбуждения двигателя, сокращение времени ускорения стана и улучшение показателей энергетики обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования электроприводов намоточных устройств. Это особенно справедливо по отношению к мощным прокатным станам, масса рулона на которых достигает 40-45 т., диапазон изменения диаметра рулона 5:1, время разгона стана10-15 с. При этом мощность двигателя моталки достигает 3000-5000 кВт. Создание двигателей такой мощности с диапазоном регулирования скорости потоком 5:1далеко не простая задача. Не менее важны задачи сокращения габаритов двигателя и улучшения энергетики привода.
В
связи с указанным находят применение
электроприводы моталок с двухзонным
регулированием скорости. В таких
электроприводах в ходе намотки
регулирование натяжения производится
вначале воздействием на поток возбуждения
двигателей (первая зона), а затем –
воздействием напряжения якоря (вторая
зона). В первой зоне по мере увеличения
диаметра рулона снижения скорости
характеристики двигателя производится
воздействием на поток двигателя при
постоянных значениях тока I
и э.д.с. двигателя, что означает постоянство
электромагнитной мощности, расходуемой
на натяжение, при достижении радиуса
магнитный поток становится равным
номинальному (рис.2.1).
Кратность регулирования скорости
,
где - радиус барабана;
-
номинальная и начальная (максимальная)
скорости вращения двигателя моталки.
При
дальнейшем увеличении диаметра рулона
( вторая зона) скорость двигателя
уменьшается воздействием на напряжение
якоря. При этом уменьшается э.д.с.
двигателя, а ток в якорной цепи должен
увеличиваться так, чтобы сохранить
произведение
постоянным.
Это означает сохранение постоянства
электромагнитной мощности, расходуемой
на намотку, а следовательно, и натяжение
полосы.
Кратность регулирования скорости во второй зоне
,
где
- скорость вращения моталки и радиус
рулона
в конце намотки.
Двухзонный (комбинированный) способ управления двигателем позволяет снизить его габаритную мощность.
Расчеты, произведенные для ряда двигателей с различным регулированием скорости потоком возбуждения [2], показали, что оптимальный диапазон регулирования полем должен составлять 65-80% от всего диапазона регулирования скорости.
Для привода моталки часто применяются двигатели двухякорного или трехякорного исполнения, что обеспечивает пониженное значение момента инерции электропривода.
До недавнего времени основным источником питанич двигателей являяся электромашинный преобразователь. В последние годы генераторы вытесняются реверсивными тиристорными преобразователями с раздельным управлением вентильными группами в силу очевидных преимуществ последних.
Применение реверсивных преобразователей в электроприводах намоточных устройств непрерывных прокатных станов обусловлено необходимостью обеспечения эффективного торможения электропривода совместно со станом в конце прокатки рулона, а также в аварийных режимах.