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

0 2 c ex.

п ьп*Ш5 %

\

1

а

Рис. V-2. Осциллограммы ударного приложения нагрузки (регулятор скорости с электронным усилителем):

теля; / — ток двигателя; 4 л — изменение скорости

Освоение промышленностью никелевых электротехнических сталей позволило получить малое время реакции магнитных уси­ лителей: для усилителя с частотой питания 50 пер/сек — 0,02 сеж., при частоте питания 1000 пер/сек — 0,001 сек.

Для непрерывных станов нашли распространение как одно­ тактные, так и двухтактные суммирующие магнитные усилители. Однотактный усилитель характеризуется простотой конструк­ ции и высоким к. п. д., что позволяет получить относительно ма­ лое -время реакции.

Im -I680<l

Рис. V-3. Осциллограмма прямого пуска двигателя мощностью 680 кет с по­ мощью контура RC (регулятор скорости с электронным усилителем)

При изменении -полярности результирующих амперв-итков маг­ нитного усилителя ртутный выпрямитель должен запереться. У однотактного усилителя полярность выходного напряжения не­ изменна (рис. V-4, б); при исчезновении задающего напряжения или при его внезапном понижении, когда результирующие ампервитки магнитного усилителя изменяют знак, выходной сигнал усилителя сначала снижается, а затем возрастает, что приводит как бы к «опрокидыванию» регулятора.

Описанное явление «опрокидывания» может быть исключе­ но или ослаблено при пологой характеристике для отрицатель­ ных ампервитков управления.

В схемах с электрическим сравнением сигналов, когда управ­ ляющая обмотка включается на разность задающего напряже­ ния и напряжения обратной связи, правильная работа может быть обеспечена, если, последовательно с обмоткой управления включен полупроводниковый вентиль. Обратный ток этого венти­ ля должен быть малой величины.

Если необходима высокая точность поддержания скорости, усилитель целесообразно выполнять по двухтактной схеме, в ко­ торой полярность напряжения на выходе магнитного усилителя зависит от полярности результирующих ампервитков (рис. V-4, а).

88 . Автоматические регуляторы скорости

Регулятор скорости с суммирующим магнитным усилителем

с электронным усилителем, описанный в разделе Б п. 2 гл. V.

Рис. V-4. Выходные характеристики магнитных уси­ лителен:

Регулятор можно использовать в сочетании с системой сеточ­ ного управления с однополупериодными магнитными усилителя­

усилитель питает обмотки управления статического фазорегуля­ тора. Усилитель снабжен несколькими управляющими обмотка­ ми, благодаря чему обеспечивается возможность магнитного суммирования сигналов. Управляющая обмотка ОУ включена на разность задающего напряжения (снимается с потенциометра 2СР и сопротивления 8С) и напряжения тахогенератора (сни­ мается с потенциометра 1СР и сопротивления. 7С). Чем меньше эта разность напряжений по сравнению с задающим

рость. Для получения высокой точности, во-первых, увеличивают задающее напряжение, а во-вторых, уменьшают все сопротивле­ ния в контуре сравнения.

Обмотка ОТ является токовой и стабилизирующей.

Уз е л з а д а ю щ е г о н а п р я ж е н и я и т а х о г е н е р а ­ т ор а. Узел задающего напряжения состоит из трансформатора 1Т, выпрямителей ЗВС, сопротивлений 8С, 9С, потенциометра грубой регулировки скорости 2СР и фильтра 1Е. Трансформа­ тор 1Т питается от сети стабильного напряжения. В узел тахогенератора входят тахогенератор постоянного тока, сопротивления

промежуточного трансформатора тока ИТТ, выпрямителя 4ВС, потенциометра нагрузки 1C, стабиливольта токовой отсечки 1СВ с регулировочным сопротивлением ЗС, стабиливольта пусковой токовой отсечки 2СВ с регулировочным сопротивлением 4С, регу­ лировочного сопротивления компаундирования 2С, конденсатора 2Е с сопротивлением 5С в цепи стабилизации по току двигателя.

Напряжение на потенциометре 1C пропорционально току дви­ гателя. При увеличении тока наступает момент, когда падение напряжения на потенциометре 1C достигает потенциала зажига­ ния стабиливольта 1СВ. Ток начинает протекать через стабиливольт 1СВ и токовую обмотку ОТ магнитного усилителя. Этот ток создает ампервитки, встречные по отношению к ампервиткам об­ мотки управления ОУ. После начала токовой отсечки требуется ограничивать действие обмотки ОУ. Без этого обмотка ОУ пре­ пятствует снижению скорости двигателя, кроме того, повышается и нагрев обмоток ОУ и ОТ. Действие обмотки ОУ ограничивает­ ся с помощью нелинейных сопротивлений — вентилей 1ВС, вклю­ ченных параллельно, и лампы накаливания НС, включенной по­ следовательно с обмоткой ОУ.

Зависимость ампервитков управляющей обмотки от разности задающего напряжения £/3.„ и 'напряжения тахогенератор а (Утг>,

Действительно, напряжение на сопротивлении токоограничения, включен­ ном в контур сравнения, должно быть большим и равняться в пределе зада­ ющему напряжению (при токе упора), в то время как само сопротивление должно быть малым (сотни ом), чтобы существенно не понижать статиче­ скую точность регулирования скорости. В схеме с электронным усилителем величина этого сопротивления (15С, рис. V-1) выражается десятками тысяч ом.

Процесс компаундирования происходит подобным образом, с той разницей, что смягчение характеристики начинается с тока холостого хода. Вентиль 5ВС препятствует протеканию тока об­ ратной полярности в сопротивлении 2С цепи компаундирования.

Стабилизация системы осуществляется с помощью конденса­ тора 2Е, через который ток протекает лишь при изменении тока двигателя.

Уз е л пуска . На время пуска желательно ограничить ток двигателя до величины, меньшей, чем ток отсечки при работе. Это осуществляется стабиливольтом 2СВ, действующим при меньшем

токе якоря, чем стабиливольт 1СВ.

На время пуска обмотка управления ОУ магнитного усилите­ ля шунтируется вентилями 2ВС. Вместе с нелинейным сопроти­ влением НС они ограничивают ток в обмотке ОУ при подаче в контур сравнения полного задающего напряжения. Это достига­ ется тем, что сопротивление (прямое) вентилей 2ВС в сотни раз меньше сопротивления обмотки ОУ. (Обмотку ОУ вместо венти­ лей 2ВС можно шунтировать и омическим сопротивлением).

При включении автомата А Д двигателя в контур сравнения подается полное задающее напряжение, так как встречное напря­ жение тахогенератора равно нулю. Задающее напряжение пада­ ет главным образом в сопротивлении НС. При большом токе величина этого сопротивления резко увеличивается. После окон­ чания Пуска вентили 2ВС, так же как и стабиливольт 2СВ, от­ ключаются контактами реле времени 1РВ, катушка которого обесточивается контактом реле напряжения PH.

На рис. V-6 приведена осциллограмма тока и скорости двига­ теля ПН-205, 230 в, 28 кет, 1470 об/мин, 122 а, снятая в лабора­ тории при пуске по схеме рис. V-5. Магнитный усилитель был собран по мостовой двухтактной схеме. Управляющая обмотка на время пуска шунтировалась одной шайбой селенового выпрями­ теля диам. 35 мм. Максимальное значение пускового тока состав­ ляло около 60% номинального, время, пуска — 9,2 сек.

На рис. V-7 приведена осциллограмма тока и скорости, снятая при таких же условиях, как и осциллограмма на рис. V-6, но без ограничения тока. Максимальное значение пускового тока соста­ вило около 170% номинального, время пуска— 1,2 сек.

Таким образом, система ограничения тока при пуске, приня­

Введение контура RC в схему рис. V-5 было бы нецелесооб­ разным, так как при этом потребовалась бы либо большая ем­ кость, либо промежуточные магнитные усилители.

П р о в е р к а к а ч е с т в а р е г у л и р о в а н и я с к о р о с ­ ти. Приведем некоторые результаты экспериментальной провер-

сти. Однако в связи с несовершенством датчиков скорости — тахогенераторов эти показатели на действующих объектах резко ухудшаются.

Основным недостатком тахогенератора постоянного тока яв­ ляется пульсация его напряжения. Пульсация вызывается внут­ ренними и внешними причинами. Рассмотрим сначала внутрен­ ние причины. Коллекторная и зубцовая пульсация происходит с высокой частотой и легко отфильтровывается с помощью про­ стейших Г-образных фильтров без потери быстродействия. Эта пульсация не оказывает практически влияния на качество регу-

Рис. V-9. Осциллограмма ударного приложения нагрузки. Регулятор скорости с суммирующим магнитным усилителем 500 пер/сек

лирования. Гораздо более существенной является низкочастот­ ная полюсная пульсация, связанная с количеством полюсов в ма­ шине.

Внешние причины, обусловливающие пульсацию напряжения тахогенератора, являются следствием несовершенства механи­ ческой связи тахогенератора с валом двигателя. Эта пульсация низкочастотная и ее не удается отфильтровать без потери быст­ родействия. Пульсация, происходящая с периодом, равным вре­ мени одного оборота, называется оборотной. Для уменьшения оборотной пульсации, связанной с центровкой, рекомендуется устанавливать между тахогенератором и прокатным двигателем муфты, у которых диаметр окружности вращения соединитель­ ного пальца большой.

Влияние пульсации напряжения тахогенератора на качествоподдержания скорости видно из сравнения осциллограмм, приве­ денных 'на рис. II-10, б и рис. V-2, б. Эти осциллограммы снима­ ли в одинаковых условиях с той разницей, что в первом случае

оборотная пульсация которого в условиях испытаний составляла' + 1%, а во втором— тахогенератором типа ВС (фирмы Джене- рал-Электрик), практически не дававшего в условиях испытания: оборотной пульсации на,пряжения.

Сравнение осциллограмм показывает, как вследствие обо­ ротной пульсации напряжения тахогенератора снижается каче­ ство регулирования: появляется статическое падение скорости,, увеличиваются динамическое падение скорости и время восста­ новления. Кроме того, пульсация напряжения тахогенератора вызывает пульсацию тока, и для уменьшения амплитуды по­ следней приходится значительно усиливать стабилизацию.

Исследованием влияния пульсации напряжения тахогенераторов на качество регулирования, а также выявлением причин этой пульсации занимался ряд организаций: ГПИ Тяжпромэлектропроект, ЦНИИТМАШ, Харьковский политехнический, институт и др. Обследование ряда металлургических заводов показало, что почти во всех тахогенераторах существует обо­ ротная пульсация напряжения с амплитудой 1,5—2%, а на не­ которых приводах — 4—5%. Получающаяся в результате зна­ чительная пульсация тока двигателя не отражается на качестве прокатываемого металла; скорость двигателя постоянна вслед­ ствие большой электромеханической постоянной привода. Эта пульсация приводит, однако, к искрению на коллекторе и вызы­ вает дополнительный нагрев двигателя.

На рис. V-10 приведена осциллограмма тока прокатного дви­ гателя мощностью 680 кет привода чистовой клети непрерывно­ го стана 350 одного из отечественных металлургических заво­ дов. Прокатка в течение длительного времени проходила успеш­ но, хотя ток менялся от нуля до максимума. На непрерывном: мелкосортном стане 250 другого отечественного завода ампли­ туда оборотной пульсации тока составляла 15—40% среднеготока нагрузки. Система очень задемлфирована. В связи с этим, несмотря на применение электронного усилителя в регуляторе, процесс восстановления скорости длится 1—1,5 сек., а появление тока якоря запаздывает примерно на 0,1—0,3 сек. по отноше­ нию к моменту начала падения скорости (рис. V-11).

Разработка принципиально новых конструкций тахогенераторов, свободных от описанных выше недостатков, и, в частно­ сти, тахогенераторов переменного тока, предложенных инж. А. Я- Тун, имеет чрезвычайно большое значение. Особое внима­ ние должно быть обращено на надежное и очень точное сочле­ нение тахогенератора с валом двигателя. Перспективным яв­ ляется тахогенератор подвесной конструкции с качающимся ста­ тором (конструкция аналогична конструкции рольганговых дви­ гателей типа МАР).