Устройство для регулирования скорости двигателя

Союз СоветскихСоциапистичесиихРеспублик Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 970331(51)М, Кл. С 05 Э 13/62 с присоелинением заявки-3 Ьаударстееииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 681.121. .62 522(088.8) Опубликовано 30.10.82. Бюллетень 40 Дата опубликования описания 30.10,82 Р А Орешенко1Новокузнецкое отделение Ордена Трудового Краь 1 ого Знаменивсесоюзного научно-исследовательского и проект ого.института по комплексной электрификации промь леннвцс .объектов фТяжпромэлектропроект" им. ф. Б. Яку(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ 1Изобретение 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 попунепрерывных и непрерывных станов.По основному авт. св. 16 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 2валу двигателя, выход которого соединен,с управляюшими входами ключей, выходпервого блока управления непосредственнои через последовательно соединенныепервый ключ, первый блок памяти, второйключ и первый диффаренциатор подключенк первым и вторым входам сумматора,выход которого соединен с другим входомвторого блока управления и с третьимвходом сумматора через последовательно 10 соединенные третий ключ второй блок памяти, четвертый ключ, третий блок памяти, пятый ключ и второй дифференциатор,Описанное устройство обеспечиваетформирование (запоминание) сигналов,15 компенсирующих влияние приема и сбросанагрузки на скорость двигателя и коммутацию указанных сигналов по командамдатчика наличия нагрузки. Благодаря такой работе устройства обеспечивается поддержание требуемого соотношения скоростей, например в непрерывной группе клетей мелкосортного стана в динамическихрежимах, обусловленных приложением иЭ 97033 снятием нагрузки. Указанное обстоятельство позволяет резко снизить зависимость натяжения впрокатываемсЬл металле от динамических режимов, обусловленных приложением и снятием нагрузки, и существенно повысить качество проката (уменьшается разнотапцинность продукции) 1 .Однако после захвата металла валками (приложение нагрузки) вследствие неодно 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 петли, либо вытягивается из межклетевого промежутка, что приводит к появлению 5 натакения. Если колебания скорости на интервале времени, не превышаюшем 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, обусловленньх колебаниями нагрузки.40Указанная 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 памя 45 ти и функциональный преобразователь напряжение-длительность импульса, а также 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 фподключен к первому входу интегратора,подключенного своим вторым входом квыходу триггера, а выходом - к второмувходу функционального преобразователянапряжение-длительность импульса, выходнуль-органа соединен с вторым входомтриггера, выход импульсного блока подйпочен к четвертому входу первого сумматора.Такое выполнение устройства позволяетинтегрировать величину ошибки по скоростии по окончании переходного процесса фсрмировать сигнал, обеспечивающий сведениек нулю выходного сигнала интегратора,Поддержание нулевого сигнала на выходеинтегратора вследствие возмущения скорости двигателя обеспечивает постоянствосредней скорости двигателя в переходныхрежимах, обусловленных колебаниями нагрузки,На чертеже приведена электрическаясхема устройства.Устройство включает задатчик 1 скорости двигателя, первый блок 2 управления, первый сумматор 3, второй блок 4управления, усилитель 5 мощности, двигатель 6 постоянного тока независимоговозбуждения, датчик 7 скорости двигателядатчик 8 тока якоря, блоки 9, 10 и 1 1памяти, управляемые ключи 12-16, диф- .ференциаторы 17 и 18, датчик 19, второйсумматор 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 ифункциональный преобразователь 29 напряжение-длительность импульса.В качестве усилителя 5 мощности используется управляемый тиристорныйпреобразователь переменного напряженияв постоянное в качестве датчика 7 скорости - тахогенератор постоянного тока,Блоки 9, 10 и 11 памяти реалиэуютснапример, на базе операционнбго усилителя с конденсаторами во входной цепии цепи обратной связи. Датчик 19 наличия нагрузки представляет собой тензометрический датчик, установленный подподушкой опорного валка. После захватавалками металла датчик 19 обеспечиваетна своем выходе постоянный сигнал, Управляемые ключи 12-16 реализуются, например, на базе полевых транзисторов. Ключи12,13 и 14 нормально разомкнуты имгновенно замыкаются и размыкаются соответственно при появлении и исчезновении выходного сигнала датчика 19 наличия нагрузки. Ключ 15 нормально замкнути мгновенно размыкается и замыкается331 6 5 970 соответствчшо 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 рвзмыкания ключей 12 и. 13. 1 ОСумматор 20 суммирует разнополярные сигналы датчика 7 и задатчикв 1 скорости, обеспечивая на своем выходе сигнал ошибки по скорости. Источник 21 напряжения задает люфт нуль-органу 25, 15 т.е, обеспечивает зону нечувствительности нуль-органу в районе нуля, Блоки 22 и 23 определения модулей вычисляют моду ли сигналов соответственно сумматора 20 и звдатчика 1 скорости, Блок 24 дифференцирования 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 ния модуля, превосходит сигнал на его входе, связанном с выходом источника 21 напряжения.Триггер 26 устанавливается в состояние ф 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 нуль- органа 25, триггер 26 устанавливается в нуль (сигнал на его выходе отсутствуе).,35 При одновременном поступлении сигналов нв его входы триггер 26 устанавливается в состояние "1 ф.Интегратор 27 обеспечивает интегрирование выходного сигнала сумматора 20,4 О поступающего на его первый вход, при ,условии, что на его втором входе, связанном с выходом триггера 26, сигнал отсутствует. В периоды присутствия сигнала на втором входе интегратор обеспечи 45 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 Т, измеряемое от момента исчезновения выходного сигнала. нуль-органа 25. При появлении выходного сигнала нуль-органа 25 за время Т на выходе блока памяти сигнал не прерывается. При 55 отсутствии выходного сигнала нуль-органа 25 по истечении времени т нв выходе блока 28 памяти сигнал. исчезает, При колебательцых переходных процессах блок 28 памяти позволяет сохранять выходной сигнал нуль-органа 25 до конца переходного процесса несмотря на то, что при переходе через нуль кривой ошибки по скорости сигнал на выходе нуль-органа 25 кратковременно исчезает. Вещчина 7 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 нв его первый вход. При этом плошадь импульсного сигнала пропорциональна выходному сигналу интегратора 27, поступающему 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 датчИ- ка 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 работыСАР с нагрузкой, Блок 11 памяти следит (повторяет) за выходным сигналом блока 2 управления скорости. САР при этом работает в режиме холостого хода (на валу двигателя остается статический момент, определяемый потерями в кинематических передачах привода), обеспечивая заданныйзадатчиком 1 уровень скорости. При этом выходные сигналы сумматора 20, нуль- органа 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 дифференцивторы 17 и 18 на входы блока 4 выходных сиг- . налов блоков 9 и 11 памяти, сумма которых противодействует снижению скорости, обеспечивая резкое сокращение площади31 8в течение переходного процесса ошибку по скорости, По окончании переходногопроцесса сигнал на выходах сумматора 20и нуль-органа 25 становится равнымнулю. Через промежуток времени исчезаетсигнал с выхода блока 28 памяти и возбуждается функциональный преобразователь. На выходе функционального преобразователя 29 появляется импульсный сигнал, который, поступая на вход сумматора3, вызывает уменьшение скорости валков,(Будем полагать что после окончанияпереходного процесса на выходе интегратора 27 накопился положительный сигнал), Быходйой сигнал функциональногопреобразователя 29 вызывает новый переходный процесс, в результате котороговыходной сигнал интегратора 27 сводится к нулю и устройство возвращается встатическое состояние,Применение указанного устройства длярегулирования скорости рабочих валковчерновой группы клетей сортовых станов,где из-за значительного сечения прокататрудно организовать свободную прокаткуна базе регулятора петли, позволяет поддерживать натяжение между клетями груп-пы близкое к нулю, что обеспечивает болеекачественную прокатку (уменьшение разнотолшинности). Указанные обстоятельстваповышают сортность проката.формула изобретения двигателя по авт, св, Мо 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, второйвход которого соединен свыходом нуль-органа, вторым входом связанного с выходом источника напряжения,причем выход задатчика скорости двигателяподключен 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 9703динамической просадки в скорости. Разомкнутое состояние ключей 15 и 16 обеспечивает сохранение на выходах блоков 11 и9 памяти сигналов, соответствующих выходным сигналам блока 4 управления исумматора 3 длярежима с нагрузкой.Замкнутое состояние ключа 13 обеспечивает блоку 10 памяти слежение за выходнымсигналом сумматора 3., После окончанияпереходного процесса, вызванного приложе 10нием нагрузки, система приходит в новоестатическое состояние, обеспечивая приналичии нагрузки заданный задатчиком 1уровень скорости,После снятия нагрузки исчезает сигнал 15на выходе датчика 19 наличия нагрузки.Ключи 12, 13 и 14 размыкаются, ключ15 замыкается, Ключ 16 замыкается накороткое время после размыкания ключей12, 13 и 14. Размыкание ключа 13 обес-: 20печивает запоминание на выходе блока 10памяти выходного сумматора 3, предшествовавшего размыканию ключа 13. Замыкание ключа 15 обеспечивает блоку 11 памяти слеженИе за выходным сигналом д 5блока 2 управления скорости, Кратковременное (импульсное) замыкание ключа 16приводит выходной сигнал блока 9 памятив соответствие с выходным сигналом блока 10 памяти. После размыкания ключа 016 блоки 9 и 10 памяти сохраняют насвоих выходах сигнал сумматора 3, соответствуюший статическому режиму работы СЛР с нагрузкой, Размыкание ключей Устройство для регулирования скорости12 и 14 приводит к снятию выходных35сигналов блоков 9 и 11 памяти с входовблока 4, что обеспечивает форсированныйпереходный процесс, по истечении которогоСЛР возвращается в исходное статическоесостояние.40В динамических режимах, вызванныхколебаниями нагрузки, обусловленных неоднородностью нагрева и разнотолщинностькпрокатываемого металла, устройство различает переходные режимы, вызванные ко- длительность импульса, а также последо 45лебаниями нагрузки. Если переходной ре- вательно соединенные второй блок опредежим вызван изменением (колебанием) выходного сигнала задатчика 1 скорости,то на выходе триггера 26 появляетсясигнал, 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 памяти1появляется сигнал. Если на выходе триггера 26 присутствует сигнал, то он сбрасывается в нуль выходным сигналом нудьоргии 25. Интегратор 27 интегрируетСоставитель А, ЕрмиловМихеева Техред С,Мигунова Корректор С, Шекмар дак аз 8388/58ВНИИ Тираж 914 Государственного о делам изобрете Москва, Ж, Р Подписноеомитета СССРний и открытийаушская набд, 4/ 13035,ал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 9 970331 10преобразователя напряжение-длительность Источники информации,импульса, выход нуль-органа соединен с принятые во внимание при экспертизевторым входом триггера, выход импульс. Авторское свидетельство СССРного блока подключен к четвертому входу % 758089, кл, Я 052 13/62, 1978первого сумматора. (прототип) .Г