3.4.Принципиальная схема системы регулирования тока якоря двигателя.

Основу системы приведенной на рис.3.3, представляет контур регулирования тока с ПИ регулятором тока с подчиненным ему внутренним контуром регулирования напряжения с И регулятором.

При работе моталки с ненатянутой полосой (реле РРМ не втянуто) замкнут контур регулирования скорости и сигнал задания на вход регулятора тока поступает с выхода регулятора скорости РС. При этом САР электропривода работает в режиме поддержания заданной скорости двигателя моталки. Толчковый режим работы моталки “Вперед” или “Назад” обеспечивается за счет задающих сигналов соответствующего знака, подаваемых через усилитель У18 на вход РС Через контакты реле точка “Назад” – РН и толчка “Вперед” – РВ. Для исключения недопустимых бросков тока в якорной цепи двигателя в цепь обратной связи усилителя У13 включен блок ограничения БО.

При совместной работе моталки со станом ( с натянутой полосой) реле РРМ и подключает ко входу регулятора тока сигнал задания тока с выхода множительного устройства УМ1, а САР электропривода переходит в режим поддержания заданного тока якоря. В УМ1 производится перемножение сигналов пропорциональных полному натяжению Т_ПОЛ и отношению R/Ф. Сигнал, пропорциональный Т_ПОЛ, получается с выхода усилителя У2, на котором суммируются сигналы, пропорциональные заданному натяжению – Т_ЗАД, компенсации динамической составляющей – Т_ДИН, компенсации потерь в электроприводе Т_ПОТ.

Задание натяжения осуществляется от задающего сельсина ЗН через фазовыпрямительное устройство ФВУ1. Для обеспечения плавности задания натяжения сигнал с ФВУ1 на вход усилителя У6 поступает через задатчик интенсивности ЗИ и апериодическое звено, реализованное на усилителе У6.

В режиме намотки полосы с напряжением на выходах усилителей У6 и У7 соответствуют напряжению задания на входе ФВУ1, При отсутствии натяжения полосы ( обрыв, заправка) усилитель У7 и усилитель У27 узла вычисления радиуса рулона превращаются в регулятор линейной скорости рулона.

Такая работа усилителяУ7 обеспечивается специальной схемой подключения выхода У6 в цепь о.с. усилителя У7, а также подключением к выходу усилителя У7 следующих сигналов:

1)сигнала обгона (-10 В), обеспечивающего незначительное превышение задания на линейную скорость над скоростью полосы;

2)сигнала с выхода усилителя У27, пропорционального V-R.

При работе моталки с натяжением напряжение на выходе У27 близко к нулю. При достаточно высоком коэффициенте усиления сигнал обгона увеличивается напряжение на выходе У7 до уровня напряжения на выходе У6. Это достигается шунтированием резистора  r₃₉ диодом Д5, который открывается при И_У6 , И_У7 ( И_У7, И_У6 – выходные напряжения усилителей У6 и У7). При этом снижается коэффициент усиления У7 и напряжение на его выходе примерно равно напряжению на выходе У6.

При обрыве полосы САР в первый момент времени продолжает работать в режиме поддержания тока в якорной цепи. Но при этом ток в якорной цепи двигателя, создавший до этого натяжение полосы, вызывает интенсивный разгон двигателя моталки. Рост скорости двигателя моталки  при обрыве полосы приводит к возрастанию напряжения на выходе У27, пропорционального V-R, и снижению выходного напряжения усилителя У7. Диод Д5 при этом запирается, а задание на входе регулятора тока снижается и вступает в работу контур регулирования линейной скорости барабана моталки, ограничивающий его максимальную скорость вращения на заднем уровне.

При этом от сигнала с выхода У27 срабатывает усилитель У10, работающий в релейном режиме (компаратор), отпадает реле наличия натяжения РНН, обеспечивая аварийную остановку стана. Диод Д1 исключат работу контура в режиме намотки полосы с натяжением.

Вычисление сигнала, пропорционального радиусу рулона R, обеспечивается в специальном узле, включающем интегрозапоминающее устройство ИЗУ, усилители У25, У27 и множительное устройство УМ2, включенное в цепь о.с. по R. ИЗУ представляет собой интегрирующий операционный усилитель с высоким входным сопротивлением, в котором предусмотрена возможность длительной работы в режиме “запоминания” при отсутствии сигнала на входе.

В данном узле осуществляется операция деления в неявной форме сигнала, пропорционального линейной скорости прокатки – V, на сигнал, пропорциональный угловой скорости барабана моталки - . Процесс деления заканчивается тогда, когда на выходе ИЗУ сигнал, пропорциональный радиусу рулона R, достигает значения, при котором сигнал на входе, пропорциональный V - R. Сигнал V - R получается на выходе усилителя У27, на входе которого суммируется сигнал, пропорциональный V и сигнал с выхода множительного устройства УМ2, пропорциональный произведению R. Для сглаживания пульсаций э.д.с. тахогенератора усилитель У27 выполнен в виде инерционного звена. Таким образом, сигнал на выходе ИЗУ пропорциональный радиусу рулона R,а сигнал на входе – его производной .

При низких скоростях прокатки, когда точность измерения V и  мала, на ИЗУ выдается сигнал запрета интегрирования – “память”.

Для этого сигналы, пропорциональные заправочной скорости (+12 В) и реальной скорости намотки R с выхода УМ2, сравниваются на входе усилителя У28. На выход усилителя У28 подключен релейный усилитель У26. При скоростях ниже заправочной на выходе У26 получаем положительное напряжение, которое через диод Д7 обеспечивает запрет интегрирования ИЗУ. Усилитель У25 обеспечивает инвертирование сигнала, пропорционального радиусу.

Вычисление Сигнала, пропорционального R/Ф, обеспечивает узел, включающий усилители У21, У22 и множительное УМ3. Как и в предыдущем узле, вычисление отношения R/Ф осуществляется делением в неявной форме сигнала, пропорционального скорости полосы – V, на сигнал, пропорциональный э.д.с. двигателя, - Е. Для этого усилитель У21 выполнен интегрирующим, а множительное звено УМ3, на котором перемножаются сигналы, пропорциональные Ф и Е, включено в цепь о.с. У21. Применение обычного интегрирующего усилителя не обеспечивает режима запоминания результата вычисления.

При работа на низких скоростях работа узла блокируется релейным усилителем У22, на входе которого сравниваются постоянный сигнал, пропорциональный заправочной скорости ( +12 В ), и сигнал, пропорциональный э.д.с. двигателя Е. При скоростях прокатки ниже заправочной, выходное напряжение У22 велико, и этим напряжением обеспечивается практически нулевое напряжение на входе У21. Последнее обеспечивается за счет стабилитрона 4КС в цепи обратной связи У21. При скоростях выше заправочной, напряжение на выходе У22, благодаря стабилитрону 3КС, близко к нулю, и блокировка узла снимается.

Пи низких скоростях прокатки, когда вычисление R/Ф не производится, в множительное звено УМ1 поступает сигнал, пропорциональный радиусу рулона, значение которого запомнило ИЗУ узла вычисления радиуса рулона. Выбор большего из напряжений осуществляется схемой “или” на диодах Д2 иД3.

Сигнал, пропорциональный динамической составляющей натяжения, определяется в специальном узле ( см. рис. 3.3), реализующим выражение (3.1)

.

На входе усилителя У31 суммируются сигналы, пропорциональные В₀ R и R_ΔВ , где В₀ – некоторая постоянная величина ширины полосы, а _ΔВ – отклонение действительной ширины полосы от значения В. Сигнал, пропорциональный _ΔВ, получается с выхода сельсинного измерителя ширины ИШ и через фазовыпрямительное устройство ФВУ2 подается на вход множительного устройства УМ4, в котором получается сигнал R_ΔВ. В результате на выходе У31 получаем сигнал, пропорциональный В R, который в УМ5 умножается на сигнал, пропорциональный R, т.е. на выходе УМ5 получаем сигнал, пропорциональный В R². На входе усилителя У32 этот сигнал суммируется с сигналом, пропорциональным 1/R² , полученным на выходе нелинейного звена НП2, т.е. на выходе усилителя У32 получается сигнал, пропорциональный величине J/R². Сигнал, пропорциональный , получатся на выходе усилителя У34, на входе которого суммируется сигнал с выхода множительного устройства УМ7, пропорциональный и сигнал, пропорциональный . Последний получается с помощью реальной дифференцирующей rС цепи на входе У34, образованной резистором r28 и конденсатором С4. Для сглаживания пульсаций сигнала , обусловленных наличием пульсаций э.д.с. тахогенератора клети, усилитель У34 выполнен в виде инерционного звена. Сигнал, пропорциональный Т_ДИН, получается на выходе множительного устройства УМ6, в котором перемножаются сигналы, пропорциональные J/R² и .

Нелинейная зависимость момента потерь в электроприводе от скорости вращения двигателя реализована с помощью нелинейности на входе усилителя У36. Начальная точка характеристики выбирается с помощью потенциометра r₄₉, а нелинейность аппроксимируется двумя отрезками прямой, полученными с помощью потенциометра r₅₀, диода Д4 и резистора r₄₈. Операция деления момента потерь на величину радиуса, необходимая для получения сигнала компенсации потерь Т_ПОТ, осуществляется как и в предыдущих случаях включением в цепь обратной связи интегрирующего усилителя У36, множительного устройства УМ8, на один из входов которого подан сигнал, пропорциональный радиусу рулона R. Усилитель У37 необходим для инвертирования выходного напряжения У36.

Косвенное измерение натяжения в полосе осуществляется с помощью усилителей У16 и У17. Интегрирующий усилитель У16 с множительным устройством УМ9 в цепи обратной связи обеспечивает вычисление полного натяжения в полосе Т_ПОЛ путем деления сигнала, пропорционального току в якорной цепи на отношение R/Ф. На усилителе У17 из сигнала, пропорционального Т_ПОЛ, вычитаются сигналы, пропорциональные Т_ДИН и Т_ПОТ. На выход У17 подключается вольтметр V, проградуированный в единицах измерения натяжения.