Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 65 Н 77/00 ЯЩЯ,"ЦДСН;"; .д ".14 Е. Ь .3 БРЕТЕНИЯ ВИДЕТ ЕЛЬ 1(57) Изобретение относитсяразмоточному оборудованию.тения - повышение точности р к нд моточно 11 ель изобре егхлировдния Изобретение относится к намоточноразмоточцому оборудованию.Цель изобретения - повышение точности регулирования и пяжения.Нд фиг. 1 представлена блок-схема устройства; нд фиг. 2 и 3 - варианты подключения датчиков напряжений.Устройство содержит накат 1 и раскат 2 материала (полотна) 3, кинематически связанные с электродвигателем 4 и тормозным генератором 5. Датчики 6 и 7 угловой ско. рости электродвигателя 4 наката и тормозного генератора р, а также датчик 8 скорости (линейной) наката выполнены, например, в виде тахогенераторов. Регулятор 9 скорости через согласующий усилитель 10 соединен с обмоткой 1 возбуждения электродвигателя 4. Выход датчика 8 соединен с одним входом элемента 12 сравнения, другой вход которого подключен к выходу задатчика 13 скорости наката, а выход к входу регулятора 9. Элемент 14 сравнения своими входами связан с выходом звена 5 согласоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ 80150587 натяжения. В устройстве в качествс здддюшего сигнала для контура косвенного регулирования натяжения используется сигнал, пропорциональный линейной скорости мд. териала, в качестве корректирующих задание сигндлов используются сигналы, пропорпиональные угловой скорости электродвигателя наката и тормозного генератора раската, а в качестве сигнала обратной связи - сумма напряжений, снимаемы с двух элементов обшей якорной цепи. Все перечисленные сигналы алгебраически складываются и определяют величину моментд, рдзвиваемого тормозным генератором для создания натяжения. 3 ил. вания, входом соединенного с выходом датчика 8, с выходом соглдсукшего усилителя 16, входом связанного с выходом датчика 6, с выходом согласующего усилителя 17, входом подключенного к выходу датчика и с выходами датчиков 18 и 19 напряжения. Выход элемента 14 сравнения через регулятор 20 натяжения и согласуюший усилитель 21 соединен с обмоткой 22 возбуждения генератора 5. Якоря электродвигателя 4 и генератора 5 включены последовательно и связаны с вентильным преобразовате. лем 23, работаюшим в режиме независимого источника тока.Датчик 18 может быть подключен к якорю электродвигателя 4, а датчик 19к якорю генератора 5. Во втором варианте датчик 18 может быть подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19 - к якорк) генератора 5. В третьем варианте, который тождественен второму, датчик 18 подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19 к якорю электродвигателя 4.(7) Устройстворазом.Регулирование скорости перемотки осуществляется путем воздействия на ток возбуждения, а значит и на момент электродвигателя 4 наката. При этом сигнал задания линейной скорости, поступаюший от задатчика 13, сравнивается в элементе 12 сравнения с сигналом обратной связи, постуиаюгцим от датчика 8 скорости наката. Полученный в результате сравнения разностный управляющий сигнал поступает на вход регулятора 9 скорости, который через согласующий усилитель 10 воздействует на ток обмотки 11 возбуждения электродвигателя 4 наката. Так как ток якорной цели остается неизменным, момент электродвигателя 4 наката однозначно определяется током его возбуждения, т. е. с увеличением тока возбуждения момент двигателя растет, а с уменьшением - снижается, цто и позволяет регулировать линейную скорость материала.Регулирование натяжения осуществляется по косвенному параметру путем воздействия на магнитный поток, а значит и на момент тормозного генератора 5. П ри этом в элементе 14 сравнения производится алгебраическое суммирование сигнала задания, поступающего от датчика 8 скорости наката через звено5 согласования, корректирующих задание сигналов, поступающих от датчиков 6 и 7 угловых скоростей соответственно электродвигателя 4 и тормозного генератора 5 через согласующие усилители 16 и 17, а также двух сигналов обратных связей ио напряжению, поступающих от датчиков 18 и 19 напряжения.Полученный в результате суммирования в элементе 14 сравнения сигнал поступает на вход регулятора 20 натяжения, который через согласующий усилитель 21 воздействует на ток обмотки 22 возбуждения тормозного генератора 5, а следовательно, и на развиваемый им момент. При этом предлагае. мая структура обратной связи по сумме на. пряжений двух элементов силовой цепи, а также структура цепей коррекции задающего сигнала в контуре (косвенного) регулирования натяжения позволяет полностью устранить отрицательное влияние на точность регулирования натяжения как темпе. ратурных изменений сопротивления якорей электрических машин, так и моментов холостого хода на их валах.В предлагаемом устройстве для возмож. но более полного использования установленной мощности силового электрооборудования в качестве электродвигателя 4 наката и тормозного генератора 5 раската должны быть применены одинаковые электрические машины, а это обеспечит равенство их якорных сопротивлений и примерное равенство моментов холостого хода.Возможны три сочетания подключения датчиков напряжения к элементам силовой схемы. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для первого, когда датчики 18 и 19 напряжения подключены соответственно к якорям электродвигателя 4 и генератора 5, сумма напряжений якорей тождественно равна сумме их ЭДС, поскольку падения напряжения на якоре каждой машины будут равны по величине и направлены встречно в связи с тем, что равны их сопротивления и по ним протекает один и тот же ток, который при одинаковых условиях охлаждения вызывает одинаковый их нагрев, т. е,-" + (-р - (7л + ( р+ 71 - Е +Ер,(1) где И (/р - соответственно напряжения наякоре двигателя 4 наката и генератора 5 раската;Е, Е - соответственно ЭДС двигателя 4 наката и генератора 5раската;Й, - сопротивление якорей электрических машин;7 - ток, протекающий по якорнойцепи.В установившемся режиме перемотки натяжение полотна со стороны наката может быть выражено как М - М К Ф,М Р Р или со стороны раската Мр - М КФ р 7 Мь Яр Ургде Т - натяжение полотна;М., М, -- соответственно электромагнитные моменты двигателя 4 наката и генератора 5 раската;Мн момент холостого хода на валах наката и раската;К - конструктивный коэффициентэлектрических машин;Ф, 1 р - магнитный поток соответственно электродвигателя 4 наката и генератора 5 раската,Поскольку (2) и (3) выражают одну и ту же величину, К Фимеет следующий вид: К Ф, = -- (К Ф, У+М;)+Мо. (4)11Учитывая, что линейная скорость 1 полотна может быть выражена через угловые скорости и радиусы рулонов наката и раската как записывают выражения для ЭДС (Е,) двигателя 4 и тормозного генератора 5 (Ер)Е=К Ф, со=К Ф (6)ф --Ер -- КФ рО)р -- КФ р - . р,1505875 раскрытия скобок членов получаютПодставив (4) в (8), получают КФ - КФ 1 Мг 2 КФ Мойр 1 Ян РрСумма напряжений якорей электродвигателя 4 и генератора 5 автоматически поддерживается на уровнеи+и,=к(к .+к, . - к), (10) 5 и. +и,где К= - коэффициент передачиУконтура косвенного регулирования натяжения(из - напряжение задания, снимаемое с выхода звена 5 согласования);К= -- коэффициент пропорциоКнальности между задающим напряжением и линейной скоростью полотна (величина этого коэффициента определяет заданный уровень натяжения, а регулируется при 30помощи звена 15 согласования);- коэффициенты приведения угловых скоростейнаката и раската соответственно к входам узла 14 сравнения (регулируются посредством регулирования коэффициентов усиления усилителей 16 и 17).С учетом (5), (1 О) примет види+ и,=к. 1:(К + --- ) (11)К К 1И, РрПриравняв правые части (9) и (11), решают полученное уравнение относительно 45К Ф,Х( - + - ).1 1В Юр(12) 50Подставляя (12) в (3), получают Окончательно после и приведения подобных т=а кк у+К" КЯ " 2 И К. КзК2 Рр 2 РрИз (13) следует, что при условии /= =сопя для устранения влияния на натяжение полотна моментов холостого хода на валах наката и раската необходимо и достаточно подобрать коэффициенты К 2 и Кз так, чтобы были равны числители второго и третьего, а также четвертого и пятого членов (13). И в этом случае натяжение полотна в установившемся режиме перемотки определяется как т. е. при постоянных значениях тока якорной цепи и коэффициента Квеличина натяжения однозначно определяется значением коэффициента передачи звена 15 согласования, который может изменяться от нулевого до максимального значения, что и обеспечит в предлагаемом устройстве регулирование натяжения от нулевого до максимального.Как следует из приведенных выражений (13) и (14), температурные отклонения сопротивлений якорей электрических машин на точность регулирования натяжения не влияют, поскольку указанные сопротивления в эти выражения не входят, что и подтверждает достижение поставленной в изобретении цели.При втором возможном сочетании под. ключения датчиков напряжения, когда дат. чик 18 подключен к зажимам вентильного преобразователя 23, а датчик 19 - к якорю тормозного генератора 5, для достижения поставленной цели нужно, чтобы в элементе 14 сравнения масштаб сигнала, поступающего от датчика 18, был вдвое больше, чем поступающего от датчика 19. Этого можно добиться, установив коэффициенты передачи датчиков 18 и 19 в соотношении 1:2,Мощность, передаваемая из вентильного преобразователя 23 в якорную цепь, расходуется на покрытие тепловых потерь в якорях электрических машин и потерь холостого хода, поскольку сам процесс перемотки энергетических затрат не требует, ведь мощность, потребляемая для этой цели двигателем 4 наката, возвращается в якорную цепь генератором 5 раската.Или иначе.Р=2Р Р+Мо(о+о)р),а напряжение на выходе преобразователя 23 равноли=2 1 й + ( --- ). (16)1 й. йрЕсли сложить напряжение на якоре тормозного генератора 5 и половину напряже1505875 7ния на зажимах вентильного преобразователя 23, то получаютМп 1. 1 1и р 8(17) "й йК Ф =й,К. (К+ --- д)+ 10 х( - и- - )(18)йи йеНо по аналогии с (10) и (11) исходит/,+ - Л(/=К 1 ( К + --- ). (19)1,е" лрПриравнивая левые части (18) и (19),получают 15(26)Сравнение выражений (3), (21) и (26) показывает, что они идентичны, т. е. поставленная цель будет достигнута при любом сочетании подключений датчиков напряжений к двум элементам силовой цепи.(, -- .Л(/=1(-+ - ) (23) Кфи М,Ри 2 /йи йе По аналогии с (9) получают+ (21)30Но (21) это то же самое, что и (13).При третьем сочетании подключения датчиков напряжения, когда датчик 18 подключен к зажимам преобразователя 23, а датчик 19 - к зажимам якоря электродвигателя 4, для достижения поставленной цели нужно оставить масштабы сигналов от датчиков 18 и 19 такими же, как и в предыдущем случае, но знаки этих сигналов сделать противоположными м и.Тогда по аналогии с (17) получают 40 (-и -(=(.и /йя (Ми 1, 1 1и- ю я 2(й й Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала, содержащее электродвигатель наката и тормозной генератор раската, якори которых соединены последовательно и связаны с выходом вентильного преобразователя, датчик и задатцик скорости наката, через первый элемент сравнения и регулятор скорости подключенные к обмотке возбуждения электродвигателя наката, второй элемент сравнения, первым и вторым входами соединенный соот. ветственно с выходами датчиков скорости наката и угловой скорости тормозного генератора раската, а выходом церез регулятор натяжения - с обмоткой возбуждения тормозного генератора раската, и датчики напряжения, первый из которых подключен к зажимам якоря тормозного генератора раската, отлинающеегя тем. что, с целью повышения точности регулирования натяжения, оно снабжено датчиком угловой скорости электродвигателя наката, второй дат. чик напряжения подкпючен или к зажимам якоря электродвигателя наката, или к зажимам вентильного преобразователя, а выходы датчиков угловой скорости электродвигателя наката и напряжений подключены соответст. венно к третьему, четвертому и пятому входам второго элемента сравнения,Составитель Б. Кисин Редактор А. Мотыль Гекред И, 1 ъерес Корректор Т. Малец Заказ 53 1,22 Тираж 532 Годписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно. издательский комбинат 1 атент, г. Ужгород, ул, Гагарина. 10