Устройство для подогрева токопроводящей жилы

 

Изобретение относится к кабельной промьшшенности, цредназначено для нагрева до заданной температуры (Т) непрерывно движущейся проволоки и применяется в автоматических линиях при изготовлении изолированных жил. Цель изобретения - повышение точности поддержания Т подогрева. Устройство содержит контуры 4 и 6 подогрева и измерительного тока, а также обратные связи по скорости перемещения токопроводящей жилы (ТЖ) 1 и измерительному току. Для достижения поставленной цели в устройство введены термостабилиаированные резисторы 16, 20 и 21, эталонный резистор 15, а также нелинейный преобразователь 18, реле 17 минимального напряжения и нуль-орган 13 с приводом 14. Перед пуском автоматической линии производится корректировка задающего сигнала по Т посредством нуль-органа и привода 14 движка потенциометра 12. В процессе работы устройства наличие нелинейного преобразователя 18, термостабилизированных резисторов 20 и 21 и компенсационного устройства 19 позволяет повысить точность поддержания Т подогрева ТЖ 1 при изменении напряжения питания, Т при входе в устройство подогрева и диаметра выходной волоки волочильной машины. С улучшением точностных показателей по Т повышается качество наложения изоляции на ТЖ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. G S (Л со СП О5 оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1356008 А1 (51)4 Н 01 В 13/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4035106/26-2? (22) 13.03.86 (46) 30.11.87. Вюл. Р 44 (7l) Всесоюзный научно-исследователь-ский проектно-кЪнструкторский и технологический институт кабельной промышленности (72) В.И.Стратий, Г.Н.Ершов, Г.Н.Шляхтер и А,К.Васильев (53) 621.365.9(088.8) (56) Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции "Новое технологическое оборудование, современные средства автоматизации и механизации кабельного производства". M ° Информэлектро, 1984, с. 71. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИГАН! (57) Изобретение относится к кабельной промышленности, предназначено для нагрева до заданной температуры (Т) непрерывно движущейся проволоки и применяется в автоматических линиях при изготовлении изолированных жил. Цель изобретения — повышение точности поддержания Т подогрева.

Устройство содержит контуры 4 и 6 подогрева и измерительного тока, а также обратные связи по скорости перемещения токопроводящей жилы (ТЖ)

1 и измерительному току. Для достижения поставленной цели в устройство введены термостабилизированные резисторы 16, 20 и 21, эталонный резистор 15, а также нелинейный преобразователь 18, реле 17 минимального напряжения и нуль-орган 13 с приводом 14. Перед пуском автоматической линии производится корректировка задающего сигнала по Т посредством нуль-органа и привода 14 движка потенциометра 12, В процессе работы устройства наличие нелинейного преобразователя 18, термостабилизированных резисторов 20 и 21 и компенсационного устройства 19 позволяет повысить точность поддержания Т подогрева ТЖ 1 при изменении напряжения питания, Т при входе в устройство подогрева и диаметра выходной волоки волочильной машины. С улучшением точностных показателей по Т повышается качество наложения изоляции на ТЖ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 356008! )

20

2г

35

45

55

Изобретение относится к кабельной г1ромьпиленности, предназначено для нагрева до заданной температуры непрерывно движущейся проволоки и применяется в автоматических линиях при изготовлении изолированных жил.

Целью изобретения является повыще-. ние точности поддержания температуры подогрева.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для подогрева токопроводящей жилы I содержит тахогенератор 2, силовой регулятор 3 напряжения, подключенный к замкнутому контуру 4 подогрева, образованному нагренаемой проволокой и контактными элементами, источник 5 напряжения, подключенный к замкнутому контуру 6 измерительного тока, образованному нагретой проволокой и контактными элементами, датчик 7 измерительного тока, выход которого через усилитель

8 и выпрямитель 9 подключен к первому входу суммирующего усилителя 10, а к второму входу которого через второй выпрямитель ll подключен задающий потенциометр 12 температуры подогрева. С целью повыщения точности поддержания температуры подогрева устройство снабжено нуль-органом 13, приводом 14, эталонным резистором 15, выполненным из материала подогреваемой проволоки, термостабильным потенциометром 16 и реле 17 минимального напряжения, подключенным на выход силового регулятора напряжения.

При этом устройство дополнительно содержит нелинейный преобразователь

Г8, компенсационное устройство 19, термостабильные переменный 20 и постоянный 21 резисторы и сумматор 22 с двумя входами. В качестве токопронодов к подогреваемой токопронодящей жиле используются контактные элементы 23-26.

Устройство работает следующим образом.

Температура подогрева жилы регулируется изменением выходного напря- . жения силового регулятора 3, подключенного к замкнутому контуру 4, образованному нагреваемой жилой 1 и контактными элементами 23 и 24.

Силовой регулятор 3 обеспечивает поддержание заданного значения выходного напряжег".:гя.."Заflаищий cH: Hа и fto I1 15PRiK .t

3 зависит, н основном, от изменения скорости токопронодящей жилы 1 и значительно меньще от температуры контактных элементов 23 и 24 и обводных роликов, изменения диаметра и удельной проводимости жилы 1, изменения температуры жилы 1 на выходе установки отжига, наличия воздущных потоков и т.д.

Поэтому задающий сигнал по напряжении есть сумма двух сигналон: основного и дополнительного. Основной сигнал поступает от тахогенератора 2, выходное напряжение которого пропорционально линейной скорости подогренаемой жилы 1, а дополнительный— от суммирующего усилителя 10. Основной сигнал обеспечивает регулирование напряжения силового регулятора

3 пропорционально корню квадратному от линейной скорости жилы, а дополнительный — коррекцию основного сигнала по температуре.

Дополнительный задающий сигнал формируется на выходе суммирующего усилителя 10, на первый вход которого поступает сигнал обратной связи по температуре, а на второй вход задающий сигнал, снимаемый с выхода потенциометра 12, В качестве устройства, преобразующего температуру жилы в электрический сигнал, является замкнутый контур 6, образованный нагретой проволокой и контактными элементами 25 и

26..Электрическим сигналом в этом устройстве является измерительный ток, протекающий в замкнутом контуре

6 под действием подключенного к этому контуру источника 5 напряжения.

Измерительный ток зависит от величины сопротивления замкнутого контура

6, которое, в свои очередь, зависит от температуры нагретой проволоки.

Измерительный ток преобразуется датчиком 7 тока и напряжение, которое усиливается усилителем 8 и подается через выпрямитель 9 на первый вход суммирующего усилителя 10..Перед пуском автоматической линии задающее напряжение по тгмпературе подогрева Тд выставляется потенциометром 12, При этом потенциометр 12!

35600

U иЬм R (1+ T ) (3) ныстанляется в положение, соответствующее коэффициенту К,, определяемому по градуировочной кривой К„(Т„).

Затем потенциометр 16 устанавливает5 ся в положение, при котором показания нуль-органа 13 равны нулю. После этого автоматическая линия включается в рабочий режим. По окончании смены или при ремонте автоматической линии обесточивается реле 17 минимального напряжения и схема переключается в режим корректировки задающего сигнала по температуре. Задающее напряжение корректируется с помощью привода

14, устанавливающего подвижный контакт потенциометра 12 в положение, при котором выходное напряжение нульоргана )3 равно нулю.

Напряжение отрицательной обратной связи П,, приложенное к первому входу суммирующего усилителя 10, равно:

I где 1. и м- ток, измеряемый датчиком 7 25 тока; (К вЂ” передаточный коэффициент датчика 7 тока, равный отношению выходного напряжеI ния датчика 7 тока к

I 30

К вЂ” коэффициент усиления усилителя 8.

Система автоматического регулирования устройства для поддержания температуры подогрева обеспечивает равенство задающего сигнала U „„и сигнала обратной связи U т.е.

Величина гока i, измеряемого

Изм

40 датчиком 7 тока, равна величине тока протекающего по измерительному

И Зм контуру 6. Значение тока i „ зависит не только от температуры Тд подогрева жилы 1, но и от напряжения питания источника 5 напряжения и сопротив- 45 ления К токопроводящей жилы 1 при нулевой температуре.

Зависимость тока 1,„от этих величин имеет вид: 50 где pc â температурный коэффициент.

НапРяжение П изменяется при колебаниях напряжения в сети. Сопротивление К зависит от сечения токопроводящей жилы 1 и ее удельного сопротивления. Сечение жилы 1 изменяется

4 при износе выходной волоки, а ее проводимость — при установке на вход волочильной машины новой партии катанки. С изменением R, изменяется ток в измерительном контуре 6 и система автоматического регулирования отрабатывает новое значение температуры нагрева проволоки, отличающееся от заданного. Поэтому точность поддержания температуры подогрева понижается.

При постоянных значениях К и К и согласно выражениям (2) и (3) соблюдается пропорциональная зависимость между U „„и i».. Чтобы сохранить равенство (2) и тем самым обеспечить неизменность заданной температуры

Т„ при изменении U и R, задающее напряжение должно изменится пропорционально изменению измерительного тока.

Напряжение U быстро изменяется IIo времени, поэтому задание должно корректироваться в процессе работы автоматической линии. С этой целью замкнутый контур 6 измерительного тока и задающий потенциометр 12 подключены к одному и тому же источнику

5 напряжения. При колебаниях напряжения задающее напряжение изменяется пропорционально измеряемому току и значение температуры подогрева. жилы остается на заданном уровне.

Сечение и проводимость жилы 1, влияющие на К, мало изменяются от времени, поэтому их влияние можно скорректировать при остановке линии в режиме корректировки. Так, сечение токопроводящей жилы изменяется от износа выходной волоки на 5Х через

5-6 мес. работы волочильной машины, а удельная проводимость токопроводящей жилы зависит от партии поставляемой катанки и колеблется в пределах 0,6-1Х, Время работы автоматической линии 8-12 ч между ее остановками. Поэтому в процессе работы автоматической линии изменение сечения токопроводящей жилы и сопротивления замкнутого контура 6 не превышает 0,1Х, что не приводит к заметному ухудшению точности подцержания температуры, которая должна быть не ниже + 2-3Х.

В режимах установки задания по температуре и корректировке температура жилы 1 равна комнатной температуре То.

6008 6 пропорционально измерительному току, протекающему н замкнутом контуре при комнатной температуре, и равно:

UK" К"

U = — -" — —— ос R (!+т(Т ) (7) Напряжение !1 н выставляется потенциометром 16 после установки задания по температуре потенциометром 12 пе1р ред пуском линии.

Потенциометр 16 устанавливается в положение, при котором показания на выходе нуль-органа 13 равны нулю.

При этом напряжение на входе потенциометра 12 с учетом выражений (7), (4) и (5) равно: к=

П„ (4) I+aTn ! т Ьн 1+ Т

On (8) (9) К К

R,(1+ДТ „) UK К (К +ля,) (1+ Т„) зр

При изменении R íà dR, изменяется измерительный ток н цепи обратной связи и, как следствие, температура жилы 1, Чтобы температура Т„ подогреваемой жилы 1 не изменилась, необхо35 димо установить потенциометр 12 н положение, соответствующее коэффициенту деления

К К

К (R o+4 R o) (!+ T п) (6) В корректирующем режиме потенциоЙетр 12 должен быть установлен в положение, соответствующее коэффициенту деления К„н, равному К,.

Коэффициент К, может быть получен, если на вход потенциометра 12 подать напряжение 11, пропорциональное величине 1+a Tn, а на его выходе установить напряжение, пропорциональное зна-5 (8) и (9):

5 135

Значение напряжения задания по температуре и его корректировка устанавлинаются подвижным контактом задающего потенциометра 12. Потенциометр 12 выполняет функцию регулируемого делителя входного напряжения

U, подведенного к его неподвижным

8xН контактам. Коэффициент деления К этого напряжения определяет положение подвижного контакта и ранен отношению выходного напряжения 11,,„, снимаемого с подвижного и неподвижного контактов потенциометра 12, к входному напряжению !1„, подведенному к его неподвижным контактам, т,е.

Перед пуском линии потенциометром

12 устанавливается задание по температуре. При этом потенциометр 12 устанавливается в положение, соответствующее коэффициенту деления К„, значения которого определяются по градуироночной кривой К,(Т „).

Зависимость К,(Т„) с учетом выражений (2), (3) и (4) и равенства

U,„=U имеет вид: чению К К /".,+Ы,.

Оба напряжения U „и !1 цнустанавливаются по нуль-органу 13, с помощью которого выравниваются напряжения, подводимые к нуль-органу 13 по цепи задания и по цепи обратной связи.

Напряжени, подведенное к нульоргану 13 по цепи обратной связи, где Т вЂ” комнатная температура в мооп мент установки потенциометра l6.

Напряжение U „,„ выставляется потенциометром 12 н корректирующем режиме при изменении R включается привод 14, который устанавливает напряжение на выходе потенциометра 12 с помощью нуль-органа 13 равным: где To„ — Ko H T H eMne T режиме корректировки.

Таким образом, нуль-орган 13 выполняет функции устройства сравнения сигналов, поступающих на его входы и управляющего приводом 14, и нуль-индикатора, подключенного к выходу устройства сравнения сигналов и предназначенного для установки потенциометра 16.

При этом потенциометр 12 устанавливается в положение, соответствующее коэффициенту деления К, который Н можно определить по выражениям (4), К К "(!+a T )

К

1Н (К,+4К, ) (1+с/Т, ) (1+IT,x ) °

При неизменной комнатной температуре т е Тор=Тонэ коэффициент К,„ равен заданному К„, т.е. напряжение задания при следующем включении линии в рабочий режим изменилось пропорционально изменению выходного напряжения обратной связи и температу= ра подогрева проволоки осталась равной заданному значению.

56008 8 быть подобна характеристике датчика тока.

Точность поддержания температуры

5 подогрева зависит от чувствительности цели обратной связи к изменению температуры подогреваемой жилы 1.

Чем вьппе значение чувствительности по отношению к порогу нечувствительности элементов обратной связи, тем выше точность поддержания температуры подогрева жилы I

Чувствительность цепи обратной связи определяется как отношение изменения выходного сигнала цепи обратной связи П,„- -1J,,7+упри заданной температуре подогрева т„ к изменению температуры (Т» т.е.

Uo ñ.7 ff Uo.ñ. 7ff (ff 7

К =

Ч T

?5

7 13

Комнатная температура Т не по"о стоянна и поэтому коэффициент деления К,„ будет зависеть от температуры. Для устранения влияния температуры Т„ (на значения К ) на потен(к циометр 12 подается напряжение, пропорциональное величине 1/1+ЫТ,. Для этого потенциометр 12 подсоединяется последовательно с резистором 15, выполненным из материала подогреваемой проволоки, При эпом сопротивление R, этого резистора выбирается на два порядка больше, чем входное сопротивление R, потенциометра 12.

Тогда напряжение на входе потенциометра 12 с точностью 1Х равно U

Ьх

П1 7(/ (1+cf .I-, . R 7» т ° е напряжение на потенциометре 12 пропорционально величине J/1+IIJÒ, и положение потенциометра 12 при установке его в корректирующем режиме не зависит от колебания комнатной температуры, При источнике 5 напряжения с переменным входным напряжением в качестве датчика 7 измерительного тока используется трансформатор тока с ферромагнитным сердечником. При изменении измерительного тока 1 изменяи»м ется степень намагничивания сердечника трансформатора, При этом зависимость 1И „ от выходного напряжения датчика 7 тока изменяется согласно кривой намагничивания, имеющей нелинейный характер. Поэтому коэффициент

К передачи в выражении (1) также нелинейно зависит от

ИЬм

При колебаниях напряжения U источника 5 напряжения ток i и задающее изм напряжение U« изменяются пропорционально величине U. Однако коэффициент К не остается постоянным, а изменяется в зависимости от 1 . Поп Зм этому приращения напряжений правой

U,è левой 1!,участей равенств (1) и (2) при измейении напряжения питания не одинаковы, что вызывает отклонение измеряемого тока от заданного.

Это» в свою очередь, приводит к изменению температуры нагрева проволоки по отношению к заданному значению Т

JJ

Дпя получения одинаковых приращений Б„ и 11 „„зависимости этих напряжений от изменения напряжения питания должны быть одинаковыми. Для этого к выходу потенциометра !2 подсоединен нелинейный преобразователь

18, имеющий коэффициент передачи Кд=

=1,„ K К"/П ц„, т.е. характеристика нелинейного преобразователя должна

0 т П„7+пт ной связи соответственно при температуре Т„ и Т„+ Т.

С учетом выражения (1) равенство (J0) можно записать в виде: .! и (1ум Тп 1 и зм Тп 87/K K (1 1) 30

ИЗм7„» 1И3м7„(ЛТ- ТОК» ИЗМЕРЯЕМЬТй датчиком тока соответственно при температурах Т„ и

Т „+пт.

ff

Коэффициент К выбирается из условия получения наибольшего выходного напряжения усилителя 8 1J при .,УН измерении датчиком 7 тока i co(I M 7-7I » ответствующего температуре подогре40 ва Тп» т.е.

lf U Yff

К = (12)

1ипм т„К

С учетом (12) выражение (11) мож45 но записать в виде: . (° f (1 изх(Тп 1и»м 7 и+ПТ) U off — — — (1З) (JT (из(п T„

При заданных значениях сопротив50 ления Rп,замкнутого контура и наибольшего выходного напряжения усилителя U „чувствительность цепи обратной связи определяется величиной то° f ка 1„, измеряемой датчиком 7 тока.

Чувствительность цепи обратной связи и точность поддержания температуры повьппаются при введении дополнительно компенсационного устройства

19, уменьшающего значение тока i

° f из(и

1с>

1356008

10

9

Так, скомпенсиронав ток, соответствующий измерительному току при комнатной температуре, чувствительность увеличивается в 3,5 раза.

При использовании трансформатора тока в качестве датчика 7 тока форма и фаза выходного его напряжения изменяется от степени намагничивания сердечника. Поэтому наиболее просто выполнить компенсационное устройство, когда оно подключено к входу датчика 7 тока. При этом компенсационное устройство 19 выполнено в виде дополнительной обмотки трансформатора тока, подключенного к источнику 5 напряжения. По дополнительной обмотке пропускается ток равный измерительному току при комнатной температуре. Величина тока устанавливается переменным резистором 20, При этом сигнал обратной связи пропорционален разности двух токов:

В этом случае, если задающий потенциометр 12 подключен к выходу нелинейного преобразователя, то при корректировке задания по температуре потенциометр 12 должен быть установлен н положение, соответствующее коэфАициенту деления V,„, равному ! К К К Кн и R (1+е(т ) (R +ЛВ. ) (1+бт „) Этот коэААициент отличен от ранее полученного К (выражение 6). Поэтому нарушается условие корректировки по изменению К,. Для того, чтобы коэффициент К„ был бы равен коэф-!

I фициенту К, на вход второго выпрямителя ll подается сигнал, который является разностью двух задающих сигналов.

Первый сигнал снимается с постоянного потенциометра 21 и пропорционален току, протекающему по компенсационному устройству 19, а второй сиг— нал подается с выхода потенциометра

12 и пропорционален заданному значению измерительного тока, соответствующего заданной температуре подогрева . . „.

Для получения разности этих сигналов, напряжение, снимаемое с постоянного резистора 21, и напряжение, . снимаемое с выхода потенциометра 12, подаются на сумматор ?2, 20

Предлагаемое устройс1по может быть применено н устройствах для подогрева токопронодящей жилы, которые требуют высокую точность поддержания температуры при изменении напряжения питания, температуры жилы при входе ее в устройство подогрева и диаметра выходной волоки нолочильной машины.

С улучшением точностных показателей по температуре повышается качество наложения изоляции на токопронодящую жилу.

Формула изобретения

1. Устройство для подогрева токопроводящей жилы, содержащее тахогенератор, силовой регулятор напряжения, подключенный к замкнутому контуру подогрева, образованному нагреваемой проволокой и контактными элементами, источник напряжения, подключенный к замкнутому контуру измерительного тока, образованному нагретой проволокой и контактными элементами, датчик измерительного тока, усилитель, два выпрямителя, суммирующий усилитель, к первому входу которого через последовательно соединенные усилитель и первый выпрямитель подключен датчик измерительного тока, а к второму входу через второй выпрямитель подключен задающий потенциометр температуры подогрева, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры подогрева, оно снабжено нелинейным преобразователем, нуль-органом, приводом, эталонным резистором, выполненным из материала подогреваемой проволоки, термостабильным потенциометром и реле минимального напряжения, подключенным на выход силового регулятора напряжения, вход нелинейного преобразователя подключен к второму выпрямителю, а его выход — к второму входу суммирующего усилителя, причем входы нуль-органа подключены к входам суммирующего усилителя, а его выход через нормально закрытый контакт реле минимального .напряжения подключен к приводу, кинематически соединенному с подвижным контактом задающего потенциометра, неподвижный контакт задающего потенциометра подключен через нормально открытый контакт реле минимального напряжения к источнику напряжения, а через нормально закрытый контакт реле минимального напряСоставитель В.Пучинский

РедактоР А.Лежнина ТехРед И.Попович КоРРектоР Н.КоРоль

Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5797!44

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

1356008 12 жения — к эталонному резистору, кото- ное устройство подключено через порый вторым концом подсоединен к под- следовательно соединенные термоставижному контакту термостабильного бильные переменный и постоянный резиспотенциометра, а его неподвижные кон- торы и нормально открытый контакт такты подключены к источнику напряже- реле минимального напряжения к источ5 ния. нику напряжения, к выводу постоянного резистора, соединенного с перемен2, Устройство по п. 1, о т л и — ным резистором, подключен первый вход ч а ю щ е е с я тем, что в устрой- 10 сумматора, к второму входу которого ство введено компенсационное устрой- подключен подвижный контакт задаство, термостабильные переменный и . ющего потенциометра, другой вывод постоянный резисторы и сумматор с постоянного резистора подключен к исдвумя входами, при этом компенсацион- точнику напряжения.