Способ измерения скорости вращения двухдвигательного электропривода с упругими связями и устройство для его осуществления

(61) Дополнительное к авт, свид-ву -1)М, Кл2Ь 010 М 42В 21 В 3 У/ОО 22) Заявлено 0 6 (21) 2309960/1 присоединением заявки3) Приоритет Государстввнный намитеСаввта Министров СССРаа делам изобретанийи атирытий(43) Опубликовано (45) Дата опублнк ня описания 10.08.77 72) Автор изобретения 10, Файнб краинский государственный проектный институт Тяжпромэлектропроект ф(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАШЕНИЯДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С УПРУГИМСВЯЗЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИ Изобретение относится к области электротехники, в частности к двухдвигательным электроприводам с установкой двигателей по кинематической схеме Тандем", а также к электроприводам с двухякорними электродвигателями постоянного тока, снабженными системой автоматического регулирования скорости вращения.Известен двухдвигательный, например от двухякорного электродвигателя, привод прокатного стана с индивидуальным или групповым приводом валков. При таком приводе датчик скорости вращения (тахогенератор) сочленяется с нерабочим концом вала электродвигателя. Однако иэ-за возникновения электромеханических резонансных явлений и крутильных колебаний вала датчик скорости, установленный со стороны нерабочего концте вала электродвигателя, не дает информации о реальных скоростях обоих якорей. При наличии подчиненной системы регулирования, содержащей общий регулятор скорости и два регулятора тока - дпя источника питания каждого якоря двухякорного электродвигателя, система регулирования при частотах среза, соизмеримых счастотами собственных колебаний механической системы, обуславливает значительныколебания скорости н тока электродвигателей и ухудшает работу системы регулирт- вания.Для уменьшения колебаний тока и скорости вращения датчик скорости располагают в узле колебаний, а тахогенератор устанавливается в узловой точке колебанийпосредством связи этого тахогенераторачерез зубчатую ременную передачу с валом(1, Однако ременная передача приемлематолько для приводов со спокойным режимом 5 работы, то есть для электроприводов станов холодной прокатки, Для реверсивныхстанов горячей прокатки применение ременной передачи неприемлемо, поскольку в режиме частных пусков, торможений и ревер- О сов ременная передача является источникомколебаний датчика скорости, недолговечнадля такого режима работы и, кроме того,гдля крупных прокатных электродвигателей,имеющих значительные диаметры валов, 25 конструктивно трудно выполнима.Известен также способ, по которому припоследовательном включении напряженийдвух тахогенераторов с противоположнымипо фазе колебаниями сумма колебаний равняется нулю, а половинное напряжение соответствует действительной величине скорости вращения, либо возможна установкаодного датчика скорости, но в узле колебаний 2Недостатком этого способа является то, 1 ов нем способы расстановки датчиков скорости ( одцого датчикав узле колебаний, либо двух датчиков спротивоположными по фазе колебаниями)практически не применимы, Одним из сиособов уменьшения электромехацических ре 1зоцапсцых явлений в системе злектроцривода является суцдествецное понижение статического коэффициента усилешья сцстекц дрегулирования, Однако такая мера зачастую 2 Онедопустима из-за ограничений, дакладьдваемых технологическими требованиями к точности работы системы автоматичоскогорегулирования скорости,По предлагаемому способу для повышеция надежности, умецьдцеция механическихнапряжений в валопроводе и улу чшения работы системы автоматического регулирования измердцод ЗЛО обоих электродвигателей, сравнивают между собой, получешплЛ 30разцостцый сигнал корректируют в функциипотока возбуждения двигателей и вычцтаютиз сигнала обратной связи по скорости вращения, замеренной вблизи пучцости крутильных колебаний одного из электродвигателей 35со стороны нерабочего конца его вала, арезультирующий сигнал подают в системуавтоматического регулирования.На чертеже представлено устройство,реализующее предлагаемый способ. 40Устройство включает двухякорный электродвигатель 1 (или два электродвигателя,установленных по кинематической схеме"Тандем" ), якори 2 и 3 электродвигателя,тахогенератор 4, плюсовые зажимы 5 якорей 45электродвигателя, минусовые зажимы 6якорей электродвигателя,блок 7 сравнениянапряжений якорей 3 ю ",3 (содержит щхгал=циальныи разделитео, общую точку 8 сое-:динения каждого якоря с его обмоткамидополнительных полюсов и компенсационной,блок сравнения Э токов якорей 2 и 3 (содержит потенциальный разделитель), выход10 блока сравнения напряжений, выход 11блока сравнения токов. Кроме того, устройство имеет блок 12 .выделения разностиЭДС (скорости вращения) якорей 2 и 3(содержит масштабный преобразователь),потенциометр 13, связанный с органом изменения потока возбуждения двигателя, регулятор 14 скорости вращения электродвигателя, независимый сигнал 1 б управления (определяет установку скорости вращения электродвигателя), обратную связь 16 по скорости и выход 17 регулятора скорости,Двухякорный электродвигатель Х содержит якори 2 и 3 и тахогенератоу 4, сочлененный с нерабочим концом вала злектродвигателя. Плюсовые зажимы 5 якорей 2 и3 электродвигателя Х соединены между собой непосредсизенна, а минусовые зажимы 6 подключены к блоку 7 сравнения напряжения этих якорей, Общие точки 8 соединения каждого якооя с его обмотками дополнительных полюсов и компенсационной подключены к блоку сравнения токов 8 якорей, Выходы 10 и 11 соответственно блоков 7 и 8 якорей 2 и 3 подключены ко входам блока 12 выделения разности ЗДС (скора:ти вращения) этих якорей, Выход блока 12 через потецциометр 13 подкгючец к одному пз входов регулятора скорости вращения 14 электродвигателя,К другим входам регулятора скорости, вращения 14 подключены соответственно независимый сигнал управления 15, определяющий уставку скорости вращения электродвигателя 1, ,и выходной сигнал тахогенератора 4 обратной связи по скорости 18, Выход 17 регулятора скорости 14 подключен к остальным элементам системыуправления двухякорного электродвигателя1, например ко входам регуляторов токаякорей 2 и 3.При отсутствии крутильных колебаний,например при вращении двигателя 1 с установившейся скоростью или при разгочевхолостую, и при равенстве напряжений итоков якорей 2 и 3 входные и выходныесигналы блоков 7 и 9 равны нулю.При возникновении крутильных колебаний, например при захвате заготовки, скорости вращения якорей 2 и 3, расположенных вблизи пучностей колебаний, изменяют .ся относительно узла крутильных колеба -ний Оф (расположенного, примерно, посередине между якорями) во взаимно противоположных направлениях,Поэтому в режиме крутильных колебаний разность скоростей вращения обоихякорей равна примерно удвоенной разностимежду скоростью вращения каждого якоря искоростью участка вала вблизи уапе "Сфкрутильных колебаний.В связй с этим на входах блоков 7 и9 и на выходах 10 и 11 этих блоков появятся сигы, пропорциональные,соответственно удвоенной разности напряжений2 а Ц ца якорях 2 и 3 и удвоенной раз 5611385ности падений напряжений 2 в(Я в якорных цепях обоих якорей.В результате при крутильных колебаниях на выходе блока 12 действует Разность напряжений2 ьЕ = 2 ьПьЯ = 2 ьиДействительно, результирующий сигналмежду разностями напряжений якорей и омиОческих падений напряжений в них пропорционален разности ЭДС этих якорей и ихскоростей вращения.С помощью входящего в блок 12 масштабного преобразователя осуществляется уменьщенке в 2 раза и необходимое масштабирование разности скоростей вращения якорей2 и 3. В связи с этим сигнал ь и на выходе потенциометра 13 равен разности между скоростью вращения, например, якоря 2, 20со стороны которого вблизи пучности коутильных колебаний установлен тахогенеытор4, и скоростью вращения вайа вблизи узлакопебаний "О",Сигнал йи на выходе потениометра 13вычитается из сигнала обратнссвязи поскорости 16, поступающего с вхогенератора 4.Тогда суммарное напряжение нв выходетахогенератора 4, находящегося. на свобод- зОном конце вала электродвигателя 1 со стороны якоря 2, пропорционально скоростивращения этого участка ввлв и имеет вид,представленный кривой аИз этого напряжения вычитается сигнал Л и на выходе потенциометрв 13 (кривая Ь ).Результирующая кривая (разность между кривыми а и Ь ) представлена криРвой С, которая не содержит пульсации 4 Онапряжения, связанных с крутильными колебаниями, и соответствует скорости вращения электродвигателя 1 вблизи указанной узловой точки "О" его вала, где крутильные колебания отсутствуют В реэультате суммарный сигнал на выходе регулятора скорости 14 не содержит переменнойсоставляющей, связанной с крутильнымиколебаниями.Поэтому выходной сигнал 17 регулятора скорости 14 не критичен к крутильным колебаниям, вследствие чего улучшаечря работа системы регулирования и привода в целом,Измеренную разность ЭДС обоих электродвигателей, пропорциональную крутильным колебаниям вала электродвигателя,необходимо корректировать по величинеС Опотока возбуждения электродвигателя, еслискорость его вращения изменяется выше основной за счет ослабления поля, Дляэтого служит потенциометр 13, связанныйс органом ослабления потока возбуждениядвигателя на чертеже не показан).формула изобретения1, Способ измерения скорости вращения двухдвигательного электропривода с упругими связями между обоими электродвигателями, например, двухякорного исполнения, заключающийся в измерении скорости вращения одного из электродвигателей вблизи пучности отклонения его скорости вращения при крутильных колебаниях, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, уменьшения механических напрякений в ввлопроводе и улучшения работы системы автоматического регулирования, измеряют ЭДС обоих электродвигателей, сравнивают между собой, полученный разност ный сигнал корректируют в функции потока возбуждения жектродвпгвтеля и вычитают из сигнала обратной связи по скорости вращения, эвмеренной вблизи пучности крутильных колебаний одного иэ электродвигателей, со стороны нерабочего конца вала, а результирующий сигнал подают, в систему автоматического управления,2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее двухдвигательный электропривод, например, двухякорного исполнения, с валом одного из которых связан тахогенервтор, выход которого подключен к регулятору скорости, о т л ич и ю щ е е с я тем, чтооднополярные якорные зажимы одного знака обоих элек- тродвигателей соединены между собой непосредственно, а однополярные якорные зажимы другого знака подключены к блоку сравнения напряжений, общая точка соединения) каждого якоря с обмоткам его дополнительных полюсов и компенсационной подключены к блоку сравнения токов, выходы блоков сравнения напряжений и токов электродвигателей включены встречно между собой и подключены ко входу блока вь- деления разности ЭДС и скоростей вращения электродвигателей, а выход этого блок 6 через потенциометр подключен встречно с вц; ходом тахогенератора на вход регулятора скорости.Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе;1. Шенерт.Д, Слабые каста приводов прокатных с;твнов, журнал фЧерные метал лы",51 оИ вне Геи,М 23, с. 2633.2. Дерненбург Э. О, Повреждение обмоток и коллекторов мощных прокатных двигателей, журнал Черные металлы", фа йОИд 6 ьеи,1974, М 20, с. 7-43.Составитель МХаустов Редактор О, Фишинова Техред О, Луговая Корректор В. Галас 1 Заказ 1565/149 Тираж 1101Подписное11 НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская, наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4