Устройство управления нереверсивным вентильным электроприводом валков прокатного стана Советский патент 1982 года по МПК B21B37/00 

I

Изобретение относится к нереверсивным вентильным электроприводам поч ,стоянного тока , работающим в режиме ударных нагрузок, и может быть использовано для электропривода аалкоа прокатного стана.

Известно устройство управления нереверсивным регулируемым электроприводом постоянного тока с питанием электродвигателя от преобразователя на управляемых вентилях, содержащее контур сравнения сигнала обратной связи по частоте вращения двига.теля с задающим сигналом, два усилителя на выходе указанного контура,подсоединенного к системе управления вентилями, один из которых снабжен устройством коррекции, а также логическую схему ИЛИ и блокирующий диод tlj.

Это устройство обладает тем недостатком, что не обеспечивает устранение в режиме сброса нагрузки бестоковых зон и пиков тока. Кроме того.

перерегулирование по частоте вращения уменьшается незначительно, так как в устройстве не учтено, что в режиме сброса нагрузки частота вращения двигателя увеличивается не только вследствие появления избыточного электромагнитного момента, но и под действием высвобожденной потенциальной энергии упругих элементов механической передачи, двигатель-валки.

to Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления- нереверсивным вентильным электроприводом постоянного тока,

15 содержащее двухконтурную систему регулирования с пропорционально-инте - ральными регуляторами тока и частоты вращения, систему импульсно-фазового управления, а также цепочку,состоя20 .щую из включенных последовательно стабилитрона и диода, подключенную параллельно цепи , обратной связи регулятора частоты вращения.

392

В устройстве в режиме сброса нагрузки напряжения регулятора частоты вращения ограничивается на заданном уровне цепочкой, состоящей из включенных последовательно стабилитрона и диода, что позволяет сократить время запаздывания тока злектродаигателя 2 .

Однако устройство не позволяет полностью устранить эффект запаздыва ния тока электродвигателя, который является причиной возникновения ш:ков тока и перерегулирования чаете ; враи1-зния ; . :то привод г к появлению бестоковой зоны. Если во время это , зоны произойдет выброс на1 рузки , по., можны недопустимо большие динамические усилия в механической передаче двигатель-валки и увеличение динамического падения частоты врац-.: ния электродвигателя, что может привести к. сокращению ресурса механической передачи и ухудшению качества проката.

Цель изобретения - увеличение ресурса механической -передачи двигатель-валки и улучшение качества гфокатз путем исключения пиков foKa и уменьшения бестоковой зоны после сброса нагрузки, „

Поставленная цепь достигается тем что в устройство, содержащее двухконтурную систему регулирозания с пропор14ио на ль но-интегральными регуляторами тока и частоты вращения, узел сравнения напряжения задания частоты вращения с напряжением обратной связ по частоте вращения, узел сравнения напряжения задания тока с напряжение обратной связи по току и систему им:ульсно-фазовото управления, дополнительно введены управляемые ключи,логический блок управления ключами, датчик выброса металла, пороговый элемент и нуль-орган, один из управляемых ключей соединен с выходом узл сравнения частоты вращения с напряжением обратной связи по частоте и с входом регулятора частоты вращения, выход последнего соединен с входом второго управляемого ключа, выход которого соединен с одним из входов узла сравнения напряжения задания тока с напряжением обратной связи по току, управг яющие входы ключей соединены с выходом логического блока управления клю.laми, с входом последнего соединены выходы датчик вчброса металла, порогового элемента и

нуль-органа, причем вход нуль-органа соединен с выходом узла сравнения частоты вращения с напряжением обратной связи по частоте вращения, а вход порогового элемента соединен с выходом регулятора частоты вращения.

Логический блок управления ключами содержит RS-триггер, логические элементы И, ИЛИ-НЕ, причем к первому входу блока подключен R-вход RS-триггера, служащего для фиксации режима сброса нагрузки, а выход его соединен с первыми входами дзу.х логических элементов И, к второму входу логического блока управления подключен вход логического элемента ИЛИНЕ, выход которого соединен с вторыл. входом первого элемента И, третий оход блока управления соединен с вто рым входом второго элемента Иjвыход которого соединен с S-входом RS-триггера, выход первого элемента И соединен с выходом логического блока управления.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства управления нереверсивным вентильным электроприводом валков прокатного стана.

Контур регулирования тока электродвигателя 1 содержит пропорциональноинтегральный регулятор 2 тока, систему 3 импульсно-фазового управления, вентильный преобразователь , датчик 5 тока, узел 6 сравнения напряжения задания тока с напряжением обратной связи по току,

Контур регулирования частоты врз щения содержит регулятор 7 частоты вращения, выход которого чеоез управляющий ключ 8 соединен с узлом 6 сравнения, а вход через управляемый ключ 9 соединен с узлом 10 сравнения напряжения задания частоты вращения с напряжением обратной связи по частоте вращения от датчика 11 частоты вращения.

Выход логического блока 12 управления ключами 8 и 9 соединен с управляющими входами этих ключей, а к входам блока 12 подключены выходы датчика 13 выбросаметалла, порогового элемента 14 и нуль-органа 15, входы нуль-органа 15 и порогового элемента соединены с узлом 10 сравнения и выходом регулятора 7 соответственно.

Логический блок 12 управления ключами содержит триггер 16, логические элементы 17 и 18 И, 19 ИЛИ-НЕ, причем R-вход RS-триггера 16 соединен с первым входом блока 12 управления, а выход соединен с первыми входами логических элементов 17) 18 И, второй вход логического элемента 17 И соединен с выходом логического элемента 19 ИЛИ-НЕ, вход которого соеди нен с вторым входом блока 12 управле ния ключами, второй вход логического элемента 18 И соединен с третьим вхо дом блока 12 управления, а выход его соединен с S-входом RS-триггера 16, выход блока 12 управления соединен с выходом логического элемента 17 И. На чертеже показана механическая передача 20 двигатель-валки и валки 21 прокатного стана. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме напряжение на входах регуляторов 2 тока и 7 частоты вращения близко к нулю,а напряжения на выходах этих регуляторов соответствуют установившейся нагрузке, на выходе датчика 13 выброса металла будет сигнал О, неизменит ся состояние триггера 16, сигнал О с выхода триггера 16 поступает на ,,первые входы элементов 17 и 18 И, на второй вход блока 12 подается сигнал 1 с выхода порогового элемента 1А, так как напряжение на выходе регулятора 7 в режиме прокатки выше порога срабатывания, соответствующего напряжения на выходе регулятора 7 в режиме холостого хода электродвигателя 1. Этот сигнал поступает на вход логи ческого элемента 19 ИЛИ-НЕ, на выходе котррого появляется сигнал О, поступающий на второй вход элемента 17 И.На третий вход блока 12 управления поступает сигнал 1 с выхода нульоргана 15 так как в этом режиме результирующее напряжение узла 10 сравнения равно нулю. Этот сигнал подается на второй вход элемента 18. При таком сочетании сигналов на входах логических элементов 17 и 18 И на выходе последних будет сигнал О, поступающий на выход блока 12 управления. Этот сигнал подается на управляющие входы ключей 8 и 9 остав ляя их в замкнутом состоянии. В режиме прокатки металла ключи 8 и 9 не влияют на работу двухконтурной системы регулирования. В момент сброса нагрузки на выходе датчика 13 появляется сигнал 1 поступающий через пер вый вход блока 12 на R-вход В$-три1- гера 16. Этот триггер изменяет свое состояние, фиксируя режим сброса, v на своем выходе выдает сигнал 1. Сигнал на втором входе блока 12 не изменяется, а на третий вход его поступа:;т сигнал О с выхода нуль-органа 15, так как в этом режиме появляется разность между напряжением задания на частоту вращения и напряжением обратной связи по частоте вращения от датчика 11. Этот сигнал поступает на второй вход элемента 18. На входах элементов 17 и 18 будет сочетание сигналов О и 1,и на выходах этих элементов сохраняется сигнал О, подающийся через выход блока 12 на управляющие входы ключей 8 и 9- Таким образом, в момент сброса нагрузки эти ключи замкнуты. После сброса нагрузки, за счет увеличения частоты вращения электродвигателя, величина напряжения на-выходе регулятора 7 уменьшается до напряжения, соответствующего напряжению на выходе регулятора 7 в режиме холостого хода электродвигателя. При этом пороговый элемент 1( изменяет свое состояние, и у него на выходе появляется сигнал О, подаваемый на второй вход блока 12. Этот сигнал поступает на вход элемента 15, и на выходе его появляется сигнал 1, поступающий на второй вход элемента 17- Так как сигналы на первом и третьем входах блока 12 не изменяются, на выходе элемента 17 появляется сигнал 1, который через выход блока 12 поступает на управляющие электроды ключей 8 и 9- Эти ключи размыкаются и отключают вход и выход регулятора 7 от двухконтурной системы регулирования. Напряжение на входе регулятора 7 сохраняется неизменным до следующего замыкания ключа 9 а напряжение с его выхода не поступает на вход узла 6 и до следующего замыкания ключа 8. Следовательно, на вход регулятора 2 будет подаваться отрицательное напряжение жесткой обратной связи по току с датчика 5.Выходное напряжение регулятора 2 будет уменьшаться до величины, при которой ток электродвигателя 1 станет равным нулю. Однако к моменту уменьшения тока до нуля выходное напряжение регулятора 2 снизится на несколько большую величину, чем это обусловлено возрастанием противо-ЭДС электродвигателя 1 .

Это объясняется тем, что под действием электромагнитной энергии, накопленной в индуктивности якоря элекTffOflBHraTe/w 1 , ток продолжает проте кать в прежнем направлении, хотл про тиво-ЭДС электродвигателя 1 уже превышает ЭДС Преобразователя А.

Во время отсутствий тока 3 электродвигателе 1 жесткая обратная связь по току себя не проявляет, и напряже ние на выходе регулятора 2 будет сответствовать уровню холостого xoi} до момента замыкания улючз d или L моментг появления тока в электродь.: гателе 1 . В момент времениi когда масто вращения электродвигателя i под ,-еч ствием момента холостого хода сн1изи ся до заданной величинь, на выходе нуль-органа 15 подсоединенного к узлу 10 сравнения, появляется сигнал так как результируюи1ее напряжание узла 10 равно нулю. Сигнал через третий вход блсжа 12 подается элемента 18. На выход на второй вход появляется сигнал 1 этого элемента поступающий на S-вход RS триггера Происходит сброс выход1чого сигнала RS-триггера 16 и на его выходе поя ЗУ ется сигнал О , к уорый сохраняет.Р сброса нагрузи;.до следуюудего режкмс Сигнал О поступасг на входы элементов 1/ и 18 и ч ::--;ходах этих О, элементов появляе дающийся через выход блока 12 на равляющие электроды кгио«ей 8 и Я. Следовательно, п этот момент, когда частота вращения электродвигателя .1 достигает заданного знгчеиик,ключи 8 и Я замыкаются и Г10,ц|,лючси;г регучастоты вращения лятор , системе . регулигС-чания . Напрятурнок1о.аак щееся с вь хода ре гуляжение;тора 7 на вход регулятора 2, соответ ствует заданию на ток холостого хода,45 Таким образом, в момент за 1Ь кэния , ключей 8 и 9 в электродвигателе 1 появляется ток, равнь1Й току х;злосто-го .хода и частота вращения ссхранлег:ся H;i заданном уровне 5ез то-- щ КЗ и регулирования, Фо р му л а -13 о б р е т е: i и я 1. Устройство управления нереверсивным вентильным элек ропр -:5одог1

валков прокатного стана, сожержащее двухконтурную систему регулирования с регуляторами тока и частоты вращения, узлы сравнения и систему импульсно-фазового управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса механической передаии двигатель-валки и ул /чшения качества проката путем исключения чиков тока и уменьшения оестоковой зоны после сброса нагрузки, в устройство дополнительно введеHti управляемые ключи, логическ. блок управления ключами , датч- к выброса металла, пороговый элемент и нульo i34j при ЭТОЙ один мз управляемы/ ключей соединен с выходом узла срэв ипч-я частоты вращения и с входом .. . -улятора частоты вращения,а другой управляемый ключ - с выходом регулятора -гзстоты и с входом ; чла сравнения токов, управляющие эл:;ктроды ключей соединены с Е ыходом л-;: и чес ко го б.иока управления клюцаг11f, входь; кото еь ходОг;и датчика выроге соединены броса металла, noporoBvTi-o элемента и .чуль-орга;|а, примем вход нуль-органа со€;динем с выходом узла сравнения часто r;v вращения , вход порогового эле--мента с выходс1М регулятора частоты вращения. 2. Устройство по п. 1, о т п и чающееся тем, что логический блок управления ключами содержит RSтриггер, логический элемент ИЛИ-НЕ и два логических элемента И, примем R-вход RS-триггера является первым входом блока управления ключами, а зыход триггера ссединен с первыми входами логических элементов И,второй вход первого элемента И |;оедиг е - с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ, вход которого является БТОП;1М ОХОДОМ блока управления ключами, третий вход блока является вторые, входом второго элемента И. выход которого подключен к S- входу герг., Источники нифсрмац ::..., принятые во зкиИс ние три о:сспертизе 1,Авторское свидетельсгво СССР W 203036, 1966. 2.Дзторское свидетельство СССР кл. Е 02 Р 5/-6, 1970.

10