3.3.Функциональная схема сар электропривода моталки.

В электроприводе моталки с двухзонным регулированием скорости поддержание постоянства натяжения в полосе осуществляется косвенным регулятором путем воздействия на напряжение якоря и поток возбуждения двигателя. Пи этом управление потоком возбуждения двигателя выполнено зависимым от напряжения на якоре, т.е. в диапазоне скоростей двигателя ниже основной поддержание постоянства натяжения производится воздействием на напряжение якоря, А выше основной – на поток возбуждения двигателя при неизменных ( номинальных) значениях э.д.с., и напряжения на якоре.

САР электропривода моталки выполнена с подчиненным регулированием переменных. В САР можно выделить две основные части:

схема регулирования тока якоря двигателя;

схема регулирования потока возбуждения двигателя. Функциональная схема САР электропривода моталки приведена на рис 3.2.

Схема регулирования тока якоря двигателя включает в себя контуры регулирования напряжения, тока и скорости двигателя.

Контур регулирования напряжения образован с помощью И регулятора напряжения РН и датчика напряжения ДН. Он служит для линеаризации характеристик тиристорного преобразователя в режиме прерывистого тока, в частности, для уменьшения бестоковой паузы при реверсе тока в якорной цепи.

Контур регулирования тока образован ПИ регулятором тока РТ и датчиком тока ДТ. Это основной контур, обеспечивающий снижение электромагнитной инерции якорной цепи двигателя и поддержание заданного значения тока в якорной цепи, при котором достигается постоянство натяжения полосы.

Контур регулирования скорости, образованный П регулятором скорости РС, работает лишь в режимах подмотки полосы с натяжением САР электропривода работает в режиме поддержания заданного значения тока в якорной цепи. При этом РС выводится из работы.

Схема регулирования возбуждения двигателя моталки включает в себя контуры регулирования потоков возбуждения двигателей, их э.д.с., а также выравнивание токов в якорных цепях воздействием на потоки возбуждения.

Контуры регулирования потоков возбуждения якорей образованы ПИ регулятором тока возбуждения РТВ и датчиками тока возбуждения ДТВ и служат для снижения инерционности цепей обмоток возбуждения.

Регулирование э.д.с. двигателя осуществляется с помощью датчика э.д.с. ДЭ и И регулятора э.д.с. РЭ. Выходной сигнал РЭ ограничен на уровне, соответствующем номинальному току возбуждения. Во всех режимах, когда э.д.с. двигателя моталки ниже номинального значения, сигнал задания на входе РЭ-Е превышает сигнал обратной связи и поэтому РЭ насыщен, а ток возбуждения двигателя – номинальный.

Неравномерность загрузки якорей двигателя, обусловленная различием их характеристик, устраняется П регулятором деления нагрузок РД, выход которого подключен с разными знаками по входам регуляторов тока возбуждения. На входе РДН сравниваются сигналы с выхода датчиков тока ДТ1 и ДТ2, пропорциональные токам в якорях. При появлении разности токов схема усиливает поток возбуждения более загруженного и ослабляет поток менее загруженного якоря. Это достигается подключением выхода РДН ко входам РТВ непосредственно и через инвертор И1.

Взаимодействие схем регулирования тока якоря и возбуждения двигателя в процессе намотки полосы происходит следующим образом.

Совместный со станом разгон двигателя моталки до номинальной скорости осуществляется при номинальном потоке возбуждения за счет увеличения напряжения, подводимого к якорю. При достижении э.д.с. двигателя номинального значения дальнейший разгон производится за счет ослабления потока возбуждения двигателя до минимального при практически неизменных (номинальных) значениях э.д.с. и напряжения на якоре двигателя. При этом ток в якорной цепи задается из условия обеспечения заданного натяжения в полосе и ускорения электропривода.

В процессе намотки полосы на барабан моталки увеличивается диаметр рулона и линейная скорость намотки, что приводит к увеличению натяжения в полосе и тока в якорной цепи. Контур регулирования тока препятствует этому увеличению и поддерживает заданное значение тока за счет снижения напряжения на якоре, а следовательно, и э.д.с. двигателя. При снижении э.д.с. РЭ усиливает поток возбуждения двигателя и восстанавливает первоначальные значения э.д.с., напряжения якоря. При этом электромагнитный момент двигателя растет, а угловая скорость вращения снижается, т.е. выполняются все условия для сохранения постоянства в полосе.

При увеличении радиуса рулона до значения R₀ (см.рис.2.1) поток возбуждения двигателя достигает номинального значения, а РЭ насыщается, размыкая тем самым контур регулирования э.д.с. При дальнейшем увеличении радиуса рулона снижаются э.д.с. и напряжение на якоре двигателя моталки. Для сохранения постоянства натяжения система обеспечивает увеличение тока в якорной цепи пропорционально радиусу рулона.

При торможении моталки совместно со станом ток в якорной цепи для сохранения постоянства натяжения снижается на величину динамического тока.

Задание на вход регулятора тока I_зад , обеспечивающее постоянство натяжения полосы, определяется из соотношения

,

где - коэффициент пропорциональности;

- полное значение натяжения.

Операция умножения производится в устройстве умножения УМ1 (рис.3.2). Сигнал, пропорциональный R/Ф, получается в специальном узле. Сигнал, пропорциональный , получается на выходе усилителя У2, на входе которого суммируются сигналы, пропорциональные заданному натяжению - , компенсации динамической составляющей натяжения - , компенсации натяжения потерь - , т.е.

.

Задание на натяжение поступает от сельсинного задатчика натяжения ЗН через фазочувствительный выпрямитель ФВ и усилитель УЗ, определяющий напряжение ограничения усилителя У1.

На входе У1суммируется сигнал обгона и напряжение с выхода усилителя У4 узла вычисления радиуса рулона ( рис. 3.2), пропорциональное , где - линейная скорость полосы, а  угловая скорость вращения двигателя моталки.

Сигналом обгона обеспечивается некоторое превышение скорости намотки на моталке над скоростью полосы при заправке последней в стан.

Таким образом, усилители У1 и У4 являются регулятором линейной скорости барабана моталки при отсутствии натяжения в полосе ( заправка, обрыв). Задание на линейную скорость намотки - поступает от тахогенератора последней клети стана ТГК.

Сигнал компенсации динамической составляющей натяжения определяется из соотношения:

, (3.1)

где динамический момент электропривода.

В соответствующем узле ( рис.3.2) вычисляются величины

и .

Величина вычисляется по формуле:

, (3.2)

где ; (3.3)

момент инерции механизма и двигателя;

- соответственно текущая и средняя ширина полосы.

Величина, пропорциональная , определяется в нелинейном устройстве НУ1, в которое вводятся сигналы, пропорциональные радиусу рулона и ширине полосы.

Сигнал, пропорциональный , получается почленным дифференцированием равенства , т.е.

. (3.4)

Производная линейной скорости полосы получается дифференцированием сигнала V в дифференцирующем устройстве ДЗ1. Перемножение сигналов, пропорциональных и  , производится в множительном устройстве УМ5. Сигнал, пропорциональный , получается на выходе множительного устройства УМ4.

Величина момента потерь учитывается в узле вычисления Т_ПОТ (рис. 3.2) нелинейным устройством НУ3, воспроизводящим экспериментальную зависимость момента потерь в электроприводе от величины угловой скорости вращения двигателя моталки. Для получения Т_ПОТ сигнал с выхода НУ3 делится в делительном устройстве ДУ2 на величину, пропорциональную радиусу.

Вычисление сигнала, пропорционального радиусу рулона R, осуществляется исходя из равенства V=R или . Операция деления осуществляется в узле вычисления R (рис. 3.2) включением множительного устройства Ум2 через усилительУ4 в цепь обратной связи интегрозапоминающего устройства ИЗУ.

Узел обеспечивает запоминание вычисленного значения радиуса при длительных остановках, При этом должен быть обеспечен съем сигнала со входа ИЗУ.

При каждом новом цикле прокатки предусматривается съем памяти ИЗУ с последующим введением новых начальных условий.

Вычисление сигнала, пропорционального R/Ф, осуществляется исходя из равенства V=R и учета, что ,

т.е. или .

Здесь Е – э.д.с. двигателя моталки. Операция деления осуществляется без запоминания, включением множительного устройства УМЗ в цепь обратной связи интегрирующего усилителя У5 (см. рис. 3.2 узел вычисления R/Ф).

При низких скоростях работы узлов вычисления сигналов R и R/Ф блокируется, а в множительное устройство УМ1 вместо сигнала , подается примерно соответствующий ему сигнал R=const. Постоянный сигнал R получается на выходе ИЗУ, который в данном режиме работы моталки находится в режиме “ запоминания ” . Такая замена не вносит ощутимой погрешности, т.к. увеличение радиуса рулона при низких скоростях намотки пренебрежимо мало.

Выбор сигнала R или R/Ф осуществляется дискриминатором на диодах Д1, Д2, представляющим собой схему выделения большего из двух отрицательных напряжений.

Действительное значение напряжения в полосе Т_НАТ измеряется как разность Т_НАТ= Т_ПОЛ – Т_ДИН - Т_ПОТ. Причем сигнал, пропорциональный полному натяжению Т_ПОЛ, получается как результат деления сигнала ( датчика тока), пропорционального полному току двигателя, на величину R/Ф в делительном устройстве ДУ3.

Скорость двигателя моталки в толчковых режимах работы контролируется с помощью П регулятора скорости РС, на вход которого могут подаваться сигналы через контакты реле “Вперед” – РВ или реле “Назад” – РН.

Для ограничения возможных бросков тока якоря выход РС ограничен на соответствующем уровне.