Устройство для регулирования скорости двигателя

 

Союз Советских

Социапистичес них

Республик П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 970331 (6l) Дополнительное к авт. саид-ву N. 758089

1 (22) Заявлено 22.04.81 (2I ) 3277440/18-24 (5I )M. Кл.

G, 05 D 13/62 с присоелинением заявки ¹â€”

1Ьоударстееииый комитет

СССР по делом изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 681.121. .62 522(088.8) Опубликовано 30.10.82. Бюллетень №40

Дата опубликования описания 30.10.82

1 р А. Орещенко

Новокузнецкое отделение Ордена Трудового КраЕного Знамени всесоюзного научно-исследовательского и проект ого института по комплексной электрификации промь леннвтх-- . объектов "Тяжпромэлектропроект" им. Ф. Б. Яку (72) Автор изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к устройству автоматического регулирования и может быть использовано в металлургической . промышленности в системах стабилизации скорости производственных механизмов, нагрузка которых (статический момент на валу двигателя) периодически прикладывается и снимается, оставаясь приблизительно постоянной по величине, например прокатных клетей полунепрерывных и непрерывных станов.

По основному авт. св. M 758089 известно устройство, содержащее первый блок управления с датчиком и задатчиком скорости двигателя на входе и последовательно соединенные второй блок управления и усилитель мощности, к выходу которого подключена якорная обмотка двигателя, в которую включен датчик тока якоря, выход которого подклкнен к одному входу второго блока управления, Кроме того, устройство содержит сумматор, блоки памяти, дифференциаторы, управляемые ключи и датчик наличия нагрузки на

t валу двигателя, выход которого соединен ,с управляющими входами ключей, выход первого блока управления непосредственно и через последовательно соединенные первый ключ, первый блок памяти, второй ключ и первый диффаренциатор подключен к первым и вторым входам сумматора, выход которого соединен с другим входом второго блока управления и с третьим входом сумматора через последовательно

f0 соединенные третий ключ, второй блок па- . мяти, четвертый ключ, третий блок памяти, пятый ключ и второй дифференциатор.

Описанное устройство обеспечивает формирование (запоминание) сигналов, компенсирующих влияние приема и сброса нагрузки на скорость двигателя и коммутацию указанных сигналов по командам датчика наличия нагрузки. Благодаря такой работе устройства обеспечивается под20 держание требуемого соотношения скоростей, например, в непрерывной группе клетей мелкосортного стана в динамических режимах, обусловленных приложением и

Э 97033 снятием нагрузки. Указанное обстоятельство позволяет резко снизить зависимость натяжения в прокатываемсЬл металле от динамических режимов, обусловленных приложением и снятием нагрузки, и существенно повысить качество проката (уменьшается p8$HQToTELHHHoc Tb продукции) (1) .

Однако после захвата металла валками (приложение нагрузки) вследствие неодно- 10 родности нагрева заготовки или наличия раэнотолшинности наблюдаются небольшие колебания нагрузки на валу двигателя, что обуславливает соответствующие из- . менения в скорости прокатньк валков. 15

Указанные изменения скорости нарушают постоянство ежесекундного объема металла, проходящего через валки„ особенно при свободной прокатке- (натяжение металла в межклетевом промежутке поддерживается на нулевом уровне). В результате металл накапливается в межклетевом промежутке, что приводит к образованию пе|ли, либо вытягивается из межклетевого промежутка, что приводит к появлению 5 натакения. Если колебания скорости на интервале времени, не превышающем время прохождения прокатом межклетевого расстояния, будут таковы, что интеграл за это время от разности текущей и заданной скорости будет равен нулю, то среднее за этот интервал значение ежесекундного объема. металла будет рав- ° няться заданному. При этом натяжение в межклетевом промежутке будет оставать. ся на заданном (нулевом) уровне.

Белью изобретения является поддержание среднего значения скорости на заданном уровне в переходных .процессах, обусловленнь|х колебаниями нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости двигателя введены источник напряжения, интегратор, последовательно соединенные второй сумматор, первый блок определения модуля, нуль-орган, четвертый блок памя45 ти и функциональный преобразователь напряжение-длительность импульса, а так-. . же последовательно соединенные второй блок определения модуля, блок дифференцирования и триггер, второй. вход которого соединен с выходом нуль-органа, вторым входом связанного с выходом источника напряжения, причем выход задатчика скорости двигателя подключен к первому входу второго сумматора и к входу второго блока определения модуля, выход датчика скорости двигателя соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого

1 4 подключен к первому входу интегратора, подключенного своим вторым входом к выходу триггера, а выходом — к второму входу функционального преобразователя напряжение-длительность импульса, выход нуль-органа соединен с вторым входом триггера, выход импульсного блока подйпочен к четвертому входу первого сумматора.

Такое выполнение устройства позволяет интегрировать величину ошибки по скорости и по окончании переходного процесса фсрмировать сигнал, обеспечивающий сведение к нулю выходного сигнала интегратора.

Поддержание нулевого сигнала на выходе интегратора вследствие возмущения скорости двигателя обеспечивает постоянство средней скорости двигателя в переходных режимах, обусловленных колебаниями нагрузки.

На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Устройство включает задатчик 1 скорости двигателя, первый блок 2 управления, первый сумматор 3, второй блок 4 управления, усилитель 5 мощности, двигатель 6 постоянного тока независимого возбуждения, датчик 7 скорости двигателя датчик 8 тока якоря, блоки 9, 10 и 11 памяти, управляемые ключи 12-16, диф- . ференциаторы 17 и 18, датчик 19, второй сумматор 20, источник 21 напряжения, первый и второй блоки 22 и 23 определения модулей, блок 24 дифференцирования, нуль-орган 25, триггер 26, интегратор 27, четвертый блок 28 памяти и функциональный преобразователь 29 напряжение-длительность импульса.

В качестве усилителя 5 мощности используется управляемый тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное в качестве датчика 7 скорости - тахогенератор постоянного тока, Блоки 9, 10 и 11 памяти реалиэуютсц например, на базе операционного усилителя с конденсаторами во входной цепи и цепи обратной связи. Датчик 19 наличия нагрузки представляет собой тензометрический датчик, установленный под подушкой опорного валка. После захвата валками металла датчик 19 обеспечивает на своем выходе постоянный сигнал. Управляемые ключи 12-16 реализуются, например, на базе полевых транзисторов. Ключи

12,13 и 14 нормально разомкнуты и мгновенно замыкаются и размыкаются со ответственно при появлении и исчезновении выходного сигнала датчика 19 наличия нагрузки. Ключ 15 нормально замкнут и мгновенно размыкается и замыкается

331 6

5 970 соответств пно при появлении и исчезно.вении выходного сигнала датчика 19 наличия нагрузки. Ключ 16 — импульсный, замыкающийся кратковременно после исчезновения выходного сигнала датчика 19 наличия нагрузки. При этом быстродействие ключа 16 несколько ниже быстродействия ключей 12 и 13, что гарантирует кратковременное замыкание ключа 16 только после размыкания ключей 12 и. 13. о

Сумматор 20 суммирует разнополярные сигналы датчика 7 и задатчика 1 скорости, обеспечивая на своем выходе сигнал ошибки по скорости. Источник 21 напряжения задает люфт нуль-органу 25, т.е. обеспечивает зону нечувствительности нуль-органу в районе нуля, Блоки 22 и 23 определения модулей вычисляют моду. ли сигналов соответственно сумматора

20 и задатчика 1 скорости. Блок 24 диф-щ ференцирования дифференцирует выходной сигнал блока 23 определения модуля.

Нуль-орган 25 обеспечивает на своем выходе сигнал, если сигнал на его входе, связанном с выходом бпока 22 определе- 25 ния модуля, превосходит сигнал на его входе, связанном с выходом источника

21 напряжения.

Триггер 26 устанавливается в состояние "1" сигналом, поступающим на его вход с выхода блока 24 дифференцирования (на выходе триггера появляется сигнал). При появлении сигнала на его втором входе, связанном с выходом нульоргана 25, триггер 26 устанавливается в нуль (сигнал на его выходе отсутствуе),35

При одновременном поступлении сигналов на его входы триггер 26 устанавливается в состояние "1".

Интегратор 27 обеспечивает интегрирование выходного сигнала сумматора 20, ю поступающего на его первый вход, при .условии, что на его втором входе, свя занном с выходом триггера 26, сигнал отсутствует. В периоды присутствия сигнала на втором входе интегратор обеспечи45 вает на своем выходе нулевой сигнал независимо от уровня сигнала на его первом входе.

Блок 28 памяти обеспечивает запоминание выходного сигнала нуль-органа 25 на время 7,, измеряемое от момента исчезновения выходного сигнала. нуль-органа 25. При появлении выходного сигнала нуль-органа 25 за время 7 на выходе блока памяти сигнал не прерывается. При отсутствии выходного сигнала нуль-органа

25 по истечении времени т на выходе блока 28 памяти сигна I. исчезает. При колебательпых переходных процессах блок

28 памяти позволяет сохранять выходной сигнал нуль-органа 25 до конца и реходного процесса несмотря на то, что при переходе через нуль кривой ошибки по скорости сигнал на выходе нуль-органа

25 кратковременно исчезает. Ве п чина Т определяется временем прохождения кривой переходного процесса зоны нечувствительности нуль-органа 25.

Функциональный преобразователь 29 обеспечивает на своем выходе импульсный сигнал, появление которого синхронизируется моментом установки в нуль выходного| сигнала блока 28 памяти, поступающего на его первый вход. При этом плошадь импульсного сигнала пропорциональна выходному сигналу интегратора 27, посту пающему на второй вход преобразователя

29. Знак импульсного сигнала противоположен знаку выходного сигнала интегратора

27.

Исходное статическое состояние. устройства характеризуется тем, что после снятия нагрузки (выхода очередной заготовки из валков прокатной клети) на выходе датчИка 1 9 наличия нагрузки обеспечивается нулевой сигнал. Ключи 12, 13, 14 и 16 разомкнуты, ключ 15 замкнут. Блоки 9 и 10 памяти хранят выходной сигнал сумматора . 3, соответствующий режиму работы

CAP с нагрузкой. Блок 11 памяти следит (повторяет) за выходным сигналом блока

2 управления скорости. CAP при этом работает в режиме холостого хода (на валу двигателя остается статический момент, определяемый потерями в кинематических передачах привода), обеспечивая заданный . ! задатчиком 1 уровень скорости. При этом выходные сигналы сумматора 20, нульоргана 25, триггера 26, интегратора 27, блока 28 памяти и функционального преобразователя 29 равны нулю.

Динамические режимы в устройстве возникают в моменты приложения и снятия нагрузки. Работа устройства в этих режи. мах заключается в следующем.

После появления нагрузки (захват металла валками) появляется выходной сигнал датчика 19 наличия нагрузки. Ключи 12, 13 и 14 замыкаются, ключ 15 размыкается. Под действием нагрузки скорость двигателя начинает снижаться.

Однако замыкание ключей 12 и 14 приводит к прохождению через дифференциаторы

17 и 18 на входы блока 4 выходных сиг- . налов блоков 9 и 11 памяти, сумма которых противодействует снижению скорости, обеспечивая резкое сокраше.п е плошади

31 8 в течение переходного процесса ошибку по скорости, По окончании переходного процесса сигнал на выходах сумматора 20 и нуль-органа 25 становится равным нулю. Через промежуток времени исчезает сигнал с выхода блока 28 памяти и возбуждается функциональный преобразователь. На выходе функционального преобразователя 29 появляется импульсный сигнал, который, поступая на вход сумматора

3, вызывает уменьшение скорости валков, (Будем полагать, что после окончания переходного процесса на выходе интегратора 27 накопился положительный сигнал). Быходйой сигнал функционального преобразователя 29 вызывает новый переходный процесс, в результате которого выходной сигнал интегратора 27 сводится к нулю и устройство возвращается в статическое состояние.

Применение указанного устройства для регулирования скорости рабочих валков черновой группы клетей сортовых станов, где из-за значительного сечения проката трудно организовать свободную прокатку на базе регулятора петли, позволяет поддерживать натяжение между клетями груп- пы близкое к нулю, что обеспечивает более качественную прокатку (уменьшение разнотолшинности). Указанные обстоятельства повышают сортность проката.

Формула изобретения двигателя по авт, св, No. 758089, о т - л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью поддержания среднего значения скорости на заданном уровне в переходных процессах, обусловленных колебаниями нагрузки, оно содержит источник напряжения, интегратор, последовательно соединенные второй сумматор, первый блок определения модуля, йуль-орган, четвертый блок памяти и функциональный преобразователь напряжениеления модуля, блок дифференцирования и триггер, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа, вторым входом связанного с выходом источника напряжения, причем выход задатчика скорости двигач еля подключен к первому входу второго сумматора и к входу второго блока определения модуля, выход датчика скорости двигателя соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу интегратора, подключенного своим вторым входом к выходу триггера, а выходом — к второму входу функционального

7 9703 динамической просадки в скорости. Разомкнутое состояние ключей 15 и 16 обеспечивает сохранение на выходах блоков 11 и

9памяти сигналов,,соответствующих вы ходным сигналам блока 4 управления mi сумматора 3 длярежима с нагрузкой.

Замкнутое состояние ключа 13 обеспечивает блоку 10 памяти слежение за выходным сигналом сумматора 3., После окончания переходного процесса, вызванного приложе . нием нагрузки, система приходит в новое статическое состояние, обеспечивая при ( наличии нагрузки заданный задатчиком 1 уровень скорости.

После снятия нагрузки исчезает сигнал 15 на выходе датчика 19 наличия нагрузки.

Ключи 12, 13 и 14 размыкаются, ключ

l5 замыкается. Ключ 16 замыкается на короткое время после размыкания ключей

12, 13 и 14. Размыкание ключа 13 обес-: 2О печивает запоминание на выходе блока 10 памяти выходного сумматора 3, предшествовавшего размыканию ключа 13. Замыкание ключа 15 обеспечивает блоку 11 памяти слежение за выходным сигналом блока 2 управления скорости. Кратковременное (импульсное) замыкание ключа 16 приводит выходной сигнал блока 9 памяти в соответствие с выходным сигналом блока 10 памяти. После размыкания ключа

16 блоки 9 и 10 памяти сохраняют на своих выходах сигнал сумматора 3, соответствуюший статическому режиму работы СЛР с нагрузкой. Размыкание ключей Устройство для регулирования скорости

l2 и 14 приводит к снятию выходных

35 сигналов блоков 9 и 11 памяти с входов блока 4, что обеспечивает форсированный переходный процесс, по истечении которого

CAP возвращается в исходное статическое состояние.

4О

В динамических режимах, вызванных колебаниями нагрузки, обусловленных неоднородностью нагрева и разнотолщинностьк прокатываемого металла, устройство различает переходные режимы, вызванные ко- длительность импульса, а также последо45 лебаниями нагрузки. Если переходной ре- вательно соединенные второй блок опредежим вызван изменением (колебанием) выходного сигнала задатчика 1 скорости, то на выходе триггера 26 появляется сигнал, который блокирует работу интегратора 27. При колебаниях нагрузки изменя- ется выходной сигнал датчика 7 скорости, что приводит к появлению сигнала на выходе сумматора 20 и срабатыванию нульоргана 25. На выходе блока 28 памяти

I появляется сигнал. Если на выходе триг- 55 гера 26 присутствует сигнал, то он сбрасывается в нуль выходным сигналом нульоргии 25. Интегратор 27 интегрирует

9 970331 10 преобразователя напряжение-длительность Источники информации, импульса, выход нуль-органа соединен с принятые во внимание при экспертизе вторым входом триггера, выход импульс- 1. Авторское свидетельство СССР ного блока подключен к четвертому входу . % 758089, кл. Я 059 13/62, 1978 первого сумматора. (прототип) .

Составитель А. Ермилов

Редактор И. Михеева . Техред С.Мигунова Корректор С. IllexMaP

Заказ 8388/58 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4