Электропривод моталки прецизионного агрегата Советский патент 1987 года по МПК H02P5/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам наметочно-размоточных механизмов прецизионных агрегатов, осуществляющих обработку тончайших лент.

Цель изобретения - повышение производительности агрегата за счет уменьшения числа обрывов материала в процессе намотки.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода.

Электропривод моталки 1, предназначенный для намотки материала 2, содержит электродвигатель 3, якорная обмотка которого подключена к вентильному преобразователю 4, в цепь управления которого включены задат- чик 5 интенсивности и последовательно соединенные регулятор 6 частоты вращения электродвигателя и регулятор 7 тока с подключенным к его входу датчиком 8 тока, датчик 9 линейной скорости наматываемого материала, первый блок 10 перемножения, выход которого подключен ко входу регулятора 6 частоты вращения, второй блок 11 перемножения, последовательно включенные сельсин-датчик 12, фазочувствительный выпрямитель 13 и интегро-запоминающее устройство 14, выход которого подключен к перв.ому входу блока 10 перемножения, а также задатчик 15 начальных условий, выход которого через управляемый ключ 16 соединен со вторым входом интегро-запоминающего устрой- ства 14. Электропривод снабжен грузовым регулятором 17 натяжения, с которым механически соединен сельсин- датчик 12.

Второй вход блока 10 перемножения связан с выходом задания частоты вращения задатчика 5 интенсивности, выход задания ускорения которого подключен к первому входу блока 11 перемножения, соединенного своим вторым входом с выходом интегро-запоминающего устройства 14, а выходом - со входом регулятора 7 тока.Выход датчика 9 линейной скорости наматываемого материала подключен ко входу задатчика 5 интенсивности, а выход датчика 18 частоты вращения связан со входом регулятора 6 частоты вращения. Электродвигатель 3 связан с барабаном моталки 1 через многоступенчатый редуктор 19. Датчик 9 линеной скорости соединен механически с транспортньми роликами 20

Электропривод работает следующим образом.

Натяжение Т наматываемого материала 2 определяется величиной постоянного усилия, создаваемого грузовым регулятором 17 натяжения.

При стоянке агрегата после окончания заправки материала 2 в моталку 1 усилие натяжения ленты Т, создавае-, мое грузовым регулятором 17 натяжения, компенсируется электромагнитным моментом т, электродвигателя 3 моталки 1 и моментом привода транспортных роликов 20. При этом

m

(TR /j)+m,

(1)

0

5

0

5

0

5

0

5

где R - начальный радиус рулона

на моталке 1; j - передаточное отношение

многоступенчатого редук- тора 19; Горр - момент потерь редукто ра 19.

Момент т (1) электродвигателя 3 создается с помощью регулятора 7 т.о- ка, задающим сигналом которого является сигнал ij,, образуемый интегральной частью регулятора 6 частоты вращения, а обратной связью - сигнал i датчика 8 тока. Если поток возбуждения электродвигателя 3 постоянен, то ток i пропорционален моменту т, т.е. ij, -m. Регулятор 7 тока, управляя силовым преобразователем 4, поддерживает заданное значение тока i(, электродвигателя 3. Механическая система при этом находится в равновесии, а агрегат - в покое.

При пуске агрегата до рабочей скорости V увеличивается сигнал с датчика 9 линейной скосрости, который пропорционален текущему значению скорости V. Сигнал датчика 9 линей-- ной скорости пропускается через задатчик 5 интенсивности, которым ограничивается темп ускорения электродвигателя 3 на его предельно допустимом уровне. Одновременно на втором выходе задатчика 11 интенсивности образуется сигнал производной выходного сигнала. Если темп ускорения агрегата dV/dt и соответственно темп .увеличения сигнала датчика 9 линейной скорости ниже предельно допустимого темпа разгона электродвигателя 3 моталки 1, этот темп пропускается задатчиком 5 интенсивности без изменения.

Поэтому сигнал на втором выходе задатчика 5 интенсивности пропорционален ускорению материала -dV/dt.

Предварительно при стоянке агрегата в интегро-запоминающее устройство 14 от задатчика 15 начальных условий вводится через управляемый ключ 16 начальное значение величины j/Rj,, где R - соответствует начальному радиусу рулона моталки 1; j - передаточное отношение редуктора 19. Этот сигнал запоминается в устройстве 14 и подводи тся ко входу блока 10 перемножения, Ко второму его входу подводится выходной сигнал задатчика 5 интенсивности, пропорциональный текущей скорости V материала, и на выходе блока 10 перемножения образуется изменяющийся сигнал задания угловой скорости СО электродвигателя 3, так к ак

СО

JV/ROСигнал со а подводится в качестве задающего ко входу регулятора 6 частоты вращения, которым отрабатывается задание 0, так, чтобы текущая угловая скорость оэ электродвигателя 3, измеряемая датчиком 18 скорости, равнялась текущему значению оОо т.е. О СОа. Таким образом, текущая угловая скорость со электродвигателя 3 соответствует текущей линейной скорости V материала, т.е. СО jV/R.

В процессе разгона агрегата и электродвигателя 3 появляется динами3:

Jdco/dt, (2)

ческий момент Шд электродвигателя 3:

/

где J - результирующий момент инерции, приведенной к валу электродвигателя 3, т.е. электромагнитный момент m электродвигателя 3 в процессе разгона должен увеличиться на величину т.

или m

га + Шд,

50

где та. соответствует статической составляющей момента т, определяемой уравнением (1).

Для накопления при разгоне агрегата регулятором 6 частоты вращения .сигнала, соответствующего заданию момента m (3), некоторое время должно иметь место рассогласование йсо СОг-13 на входе регулятора 6 .скорости, т.е. отставание угловой скорости электродвигателя 3 от заданного значения o-j , соответствующего линейной скорости V

O

5

0

5

материала. Это отставание &со приведет к отклонению положения грузового регулятора 17 натяжения от исходного, что нежелательно, так как вызовет отклонение натяжения ленты йТ ра, где р - масса грузового регулятора 17; а - ускорение при изменении положения регулятора 17. Кроме того, могут возникнуть колебания груза регулятора 17, что еще больше увеличит отклонения натяжения материала и может привести к ее обрыву.

Чтобы исключить появление и со и соответственно исключить изменения натяжения материала из-за изменения положения грузового регулятора 17 натяжения, сигнал задания динамического момента Год (2) подается на вход регулятора 7 тока не с выхода регулятора 6 частоты вращения, а с выхода блока 1 1 перемножителя, к первому входу которого подводится сигнал dV/dt со второго выхода задатчика 5 интенсивности, а ко второму входу - сигнал JR /RQ с выхода интегро-запоминающего устройства 14. При этом на выходе блока 11 перемножения образуется сигнал

30

1Д°

35

40

45

50

Момент инерции J - величина практически постоянная, несмотря на изменение момента инерции рулона вследствие изменения радиуса рулона R на моталке 1. Это объясняется тем, что передаточное отношение j многоступенчатого редуктора 19 достигает 50-100, так как обработка тончайщих лент прецизионными агрегатами производится на весьма низких рабочих скоростях - 2-20 м/мин. Поскольку при приведении момента инерции рулона к валу электродвигателя 3 он уменьшается в j раз, то по сравнению с постоянной составляющей переменная составляющая, соответствующая моменту инерции рулона, является величиной второго порядка малости и ее доля в общей величине приведенного момента инерции J весьма мала. Поэтому сигнал jJ/Ro на входе блока 11 перемножения по сравнению с сигналом J/RO на входе блока 10 перемножения изменяется лишь соответствующим изменением масштаба.

После окончания разгона агрегата i до скорости V исчезает сигнал dV/dt на втором выходе задатчика 5 интенсивности и исчезает сигнал год на выходе блока 11 перемножения. Таким образом, блок 11 перемножения освобождает регулятор 6 частоты вращения от функции задания динамической составляющей момента Шд (2) регулятору 7 тока и благодаря этому исключает отклонения регулятора 17 натяжения от исходного положения. В процессе намотки рулона моталкой 1 постепенно изменяется его радиус R. При неизменной угловой скорости со электродвигателя 3 это приводит к увеличению линейной скорости ленты со сто)0

нал интeгpo-зaпoм fflaloш;eгo устройства 14 на входе блока 10 перемножения, из совместного решения уравнений (4)-(6) получаем

V-x Vj/R,(7)

или

X j/R,

что и требовалось доказать, т.е. текущий выходной сигнал интегро-запоми- нающего устройства 14 пропорционален текущему значению величины j/R.

В предлагаемом электроприводе принято накопление на выходе интегро.„ ,г запоминающего устройства 14 сигнала,

РОНЫ моталки 1 по сравнению с линей- J - . j t-

обратно пропорционального текущему

радиусу рулона R, с тем, чтобы повысить точность задания регулятора 7 тока динамической составляющей мо20

ной ее скоростью со стороны транспортных роликов 20. Вследствие появления разности скоростей материала по обе стороны регулятора 17 натяжения он начинает отклоняться от исходного положения и соответственно отклоняет сельсин-датчик 12 от исходного положения..

При отклонении от исходного положения появляется выходной сигнал сельсин-датчика 12, который, поступая на ВХОД интегро-запоминающего устройства 14, изменяет его выходной сигнал. Покажем, что выходной сиг- Нал интегро-запоминающего устройства 12 следит за текущим значением величины j/R, т.е. обратно пропорционален текущему значению радиуса рулона R. Так как линейная скорость V транспортных роликов 20 неизменна, то при изменении выходного сигнала интегро- запоминающего устройства 14 вследствие -появления сигнала сельсин-датчика 12 изменяется заданное значение СО г на входе регулятора 6 частоты вращения. Так как сигнал сельсин- датчика 12 в данном случае уменьшает первоначально установленную величину j/Rp на выходе интегро-запоминающего vcrpojicTBa 14, то значение со а на выходе блока 10 перемножения уменьшается и соответственно снижается угловая скорость со электродвигателя 3. При этом линейная скорость материала со стороны транспортных роликов 20 и разница этих скоростей сводится к нулю, т.е.- в данном случае наступает равенство

WR/J V,(4)

или

со Vj/R,(5)

мента iftj (2). Наибольшего значения величина m

1д достигает при минимальном радиусе рулона R, а поскольку

т,

25

Ji dV

R dc

(8)

35

40

то необходимо, чтобы относительная ошибка в вычислении и задании величины Шд (8) была наименьшей. Это имеет место, когда значение выходного jg сигнала интегро-запоминающего устройства 14 наибольшее. Тогда относительная погрешность вычисления j/R наименьшая при постоянной абсолютной погрешности.

Если разгон агрегата будет происходить с большим радиусом R рулона, то величина Шд уменьшается и относительная ошибка в его вычислении и задании может быть допущена большей. При этом выходной сигнал интегро-запоминающего устройства 14 уменьшается и при постоянной абсолютной погрешности относительная погрешность вычисления им величины j/R растет, что

в данном случае допустимо. 45 1

При снижении скорости агрегата В конце размотки рулона знак ускорения dV/dc изменяется и соответст- векно изменяется знак задающего сигнала Шд (8) на входе регулятора 7 тока. Затем цикл повторяется.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе исключаются обрывы материала в процессе его смотри в рулон, уменьшаются вынужденные остановы и достигается повышение производительности прецизионного агрегата.Так как CD jj со и ci- V. х, (6) где через х обозначен выхоДной сиг

нал интeгpo-зaпoм fflaloш;eгo устройства 14 на входе блока 10 перемножения, из совместного решения уравнений (4)-(6) получаем

V-x Vj/R,(7)

или

X j/R,

что и требовалось доказать, т.е. текущий выходной сигнал интегро-запоми- нающего устройства 14 пропорционален текущему значению величины j/R.

В предлагаемом электроприводе принято накопление на выходе интегромента iftj (2). Наибольшего значения величина m

1д достигает при минимальном радиусе рулона R, а поскольку

т,

Ji dV

R dc

(8)

35

40

то необходимо, чтобы относительная ошибка в вычислении и задании величины Шд (8) была наименьшей. Это имеет место, когда значение выходного jg сигнала интегро-запоминающего устройства 14 наибольшее. Тогда относительная погрешность вычисления j/R наименьшая при постоянной абсолютной погрешности.

Если разгон агрегата будет происходить с большим радиусом R рулона, то величина Шд уменьшается и относительная ошибка в его вычислении и задании может быть допущена большей. При этом выходной сигнал интегро-запоминающего устройства 14 уменьшается и при постоянной абсолютной погрешности относительная погрешность вычисления им величины j/R растет, что

в данном случае допустимо. 45 1

При снижении скорости агрегата В конце размотки рулона знак ускорения dV/dc изменяется и соответст- векно изменяется знак задающего сигнала Шд (8) на входе регулятора 7 тока. Затем цикл повторяется.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе исключаются обрывы материала в процессе его смотри в рулон, уменьшаются вынужденные остановы и достигается повышение производительности прецизионного агрегата.

Формула изобретения Электропривод моталки прецизионного агрегата, содержащий электро- двигатель, якорная обмотка которого подключена к вентильному преобразователю, в цепь управления которого включены задатчик интенсивности и последовательно соединенные регулятор частоты вращения электродвигателя и регулятор тока с подключенным к его входу Датчиком тока, датчик линейной скорости наматываемого материала, первый блок перемножения, выход которого подключен к входу регулятора частоты вращения, второй блок перемножения, последовательно включенные сельсин-датчик, фазо- чувствительный выпрямитель и интегро запоминающее устройство, выход которого подключен к первому входу пер- вого блока перемножения, а также задатчик начальных условий, выход которого через управляемый ключ сое

Редактор Н.Егорова Заказ 7822/56

Составитель ВiКузнецова

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Тираж 683Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

2088768

динен с вторым входом минающего устройства, .вращения, о т л и ч а

интегро-запо- датчик частоты ю щ и и с я

O

0

тем, что, с целью повьшения производительности агрегата за счет уменьшения числа обрывов материала в процессе намотки, он снабжен грузовым регулятором натяжения, с которым механически соединен сельсин-датчик, второй вход первого блока перемножения связан с выходом задания частоты вращения задатчика интенсивности, выход задания ускорения которого подключен к первому входу второго 5 блока перемножения, соединенного своим вторым входом с выходом интегро- запоминающего устройства, а выходом- с входом регулятора тока, вы ход датчика линейной скорости наматываемого материала подключен к входу задатчика интенсивности, а выход датчика частоты вращения связан с входом регулятора частоты вращения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах, осуществляющих обработку тончайших лент. В данном устройстве исключаются обрывы материала в процессе его смотки в рулон, уменьшаются вынужденные останов.ы и достигается повышение производительности агрегата за счет того, что оно снабжено грузовым регулятором 17 натяжения, с которым механически соединен сельсин-датчик 12, а-второй вход первого блока 10 перемножения связан с выходом задания частоты вращения задатчика 5 интенсивности. Выход задания ускорения задатчика 5 интенсивности подключен к первому входу второго блока 11 перемножения, соединенного своим вторым входом с выходом интегро-запоминающего устройства 14. Выход датчика 9 линейной скорости наматываемого материала подключен к входу задатчика 5 интенсивности, а выход датчика 18 частоты вращения связан с входом регулятора 6 частоты вращения. 1 ил. с S СЛ 1 Ю 00 00 00