Электропривод клети прокатного стана

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик р>970615 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено,27.04.81 (21) 3283191/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано ЗМ082. Бюллетень ¹40

Дата опубликования описания 30.10.82

{51) М. Кд.з

H 02 P 5/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 62-83: 621 .314.5 (088.8) A.Ñ. Карандаев, Г.П. Корнилов, И.A. Селивано и Н.С. Чигвинцев (72) Авторы изобретения

Магнитогорский горно-металлургический инсти им. Г.И. Носова и Магнитогорский металлурги комбинат им. В.И. Ленина (71) Эаявители (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электроприводами клетей непрерывных прокатных станов 5 с двухзонным зависимым регулированием скорости вращения электродвигателей постоянного тока.

Известно устройство для автоматического регулирования скорости элек- )p тродвигателей клетей непрерывных прокатных станов, выполненное по сис.теме управляемый йреобразователь двигатель с регулированием поля двигателя посредством регулятора ЭДС, на вход которого включена обратная связь IIQ току якоря через нелинейный элемент с релейной характеристикой(1) .

Нелинейная связь по току якоря . двигателя, включенная на вход регулятора ЭДС не обеспечивает повышения

ЭДС на двигателе до номинальной, что сказывается на недоиспользовании двигателя по мощности и снижении коэффициента мощности управляемого вентильного преобразователя. 25

Известно также устройство, содержащее регулятор ЭДС и регулятор напряжения, выход которого подключен к одному из входов регулятора ЭДС, два входа регулятора напряжения под- 30 ключены к источнику задающего напряжения и к датчику напряжения двигателя,а в цепь его обратной связи вклю. чен стабилнтрон (2).

В данном устройстве задание на

ЭдС, с которой начинается ослабление поля двигателя, устанавливается на неизменном уровне без учета .величины напряжения питающей сети, что при-, водит к уменьшению запаса по напряжению вентильного преобразователя в динамических режимах при снижении напряжения питающей сети.

Наиболее близок к предлагаемому электропривод клети прокатного стана, содержащий электродвигатель постоянного тока, включенные в цепь обмотки возбуждения электродвигателя, последовательно соединенные вентильный преобразователь, регулятор тока возбуждения, регулятор ЭДС, апериодическое звено и логический элемент, один из входов которого подключен к датчику статического тока, включенному в якорную цепь двигателя, а второй — к выходу суммирующего элемента, вход которого через блок выделения модуля подключен к датчику ЭДС двигателя и одному из входов регулятopa

ЭДС, а также управляемый вентильный

970615 преобразователь с регулятором тока в якорной цепи электродвигателя (3).

При работе двигателя на скорости выше основной для обеспечения необходимого запаса по напряжению управляемого вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, ЭДС Eä, с которой начинается ослабление потока возбуждения, устанавливается ниже номинальной ЭДС.двигателя. Обратная связь по разности между номинальной ЭДС двигателя и ЭДС Ео действующая после приложения нагрузки и достижения ЭДС двигателя заданного значения, с которого начинается ослабление потока возбуждения,15 обеспечивает повышение ЭДС двигателя до номинальной величины Ен независимо от тока статической нагрузки.

Современные непрерывные прокатные станы работают с широким диапазоном 20 токов статической нагрузки двигателей главных приводов в зависимости от сортамента прокатываемых полос.

На некоторых станах предусматривает.ся прокатка полосы с ускорением, 35 вследствие чего величина тока прокатных двигателей мбжет существенно превышать номинальную. Устройство для управления возбуждением электродвигателя постоянного тока дает положи- З0 тельный эффект только в диапазоне токов от номинального и ниже. Выпрям-, ленное напряжение вентильного преобразователя определяется зависимостью

Ц =Е ЗР 35 где Š— ЭДС электродвигателя; ток якорной цепи двигателя;

R — эквивалентное сопротивление

У якорной цепи.

При E =Ен 1 = Хн Пд= Пдн 40 увеличение тока нагрузки выше номинального при номинальной ЭДС двигателя требует увеличения выпрямленного напряжения вентильного преобразователя также выше номинального зна-45 чения. Кроме того, особенностью работы непрерывных прокатных станов являются значительные отклонения напряжения на зажимах приемников элек. трической энергии от номинальной величины, зависящие от режима работы агрегата. Они характеризуются суточными и годовыми графиками электрических нагрузок и могут достигать 15-20% номинального напряжения. В устройстве для управления возбуждением электродвигателя постоянного тока ЭДС Ео, с которой начинается ослабление потока возбуждения двигателя, устанавливается без учета отклонений напряжения питающей сети от номинальной 60 величины. При снижении напряжения питающей сети вследствие действия замкнутой системы автоматического ре гулирования скорости двигателя происходит уменьшение угла управления

4 вентильным преобразователем, что также приводит к уменьшению зайаса bio напряжению вентильного преобразователя в динамических режимах. Установка

ЭДС Ео, с которой начинается ослабление потока возбуждения двигателя, с учетом обеспечения необходимого запаса по напряжению вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, на уровне ниже номинальной ЭДС приводит к снижению коэффициента мощности преобразователя.

Цель изобретения — экономия элек— трической энергии путем повышения коэффициента мощности вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбуждением электродвигателя постоянного тока в системе вентильный преобразователь — двигатель, содержащее в цепи обмотки возбуждения последовательно соединенные вентильный преобразователь, регулятор тока возбуждения, регулятор ЭДС, апериодическое звено и логический элемент, один из входов которого подключен к датчику статического тока, включенному в якорную цепь двигателя, а второй к выходу суммирующего элемента, вход которого через блок выделения модуля подключен к датчнку ЭДС двигателя и одному из входов регулятора

ЭДС, дополнительно введены три суммирующих элемента, интегрозапоминающее устройство, два управляемых ключа,, неуправляемый вентиль и пропор-. циональный элемент, выход которого соединен с одним из входов первого дополнительно введенного суммирующего элемента, подключенного на вход логического элемента, а вход соединен с датчиком статического тока, вход интегрозапоминающего устройства через управляемый ключ соединен с выходом регулятора тока якорной цепи, а выход через управляемый ключ соединен с одним из входов второго дополнительно введенного суммирующего элемента, выход которого через неуправляемый вентиль соединен с входом третьего дополнительно. введенного суммирующего элемента, выход которого подключен к входу регулято-. ра ЭДС двигателя и второму. входу первого дополнительно введенного суммирующего элемента.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит вентильный преобразователь 1, к выходу которого подключена обмотка 2 возбуждения двигателя 3, питающего от управляемого вентильного преобразователя 4.

На вход вентильного преобразователя

1 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных регулято970615 ра 5 тока возбуждения, регулятора 6

ЭДС с тремя входами 7-9, апериодического звена 10, логического элемента

11 и сумматора 12 с тремя входами 135 0

20 и суммирующим элемечтом 17, на вход которого подключен выход блока 18 выделения модуля, вход которого соединен с выходом датчика 19 ЭДС. На вход 9 регулятора 6 ЭДС и вход 13 сумматора 12 подключен выход суммирующего элемента 20, имеющего два входа 21 и 22, вход 21 котор<>го через неуправляемый вентиль 23 соединен с выходом суммирующего элемента

24, имеющего также два входа 25 и 26.

Вход 25 суммирующего элемента 24 через управляемый ключ 27 соединен с выходом интегрозапоминающего блока

28, содержащего усилитель 29, конденсатор 30 и резистор 31. Вход интегрозапоминающего блока 28 через управляемый ключ 32 соединен с выходом реО,1О сов д. = Е„, 25

ЭДС подключен блок 37 ограничения выление потока возбуждения двигателя 3. ра б ЭДС подается действительное знащего элемента 24 подается сигнал U> „, 45,щий от напряжения питающей сети до

15. Логический элемент 11 соединен с выходом датчика 16 статического тока гулятора 33 тока якорной .цепи, подключенного на вход вентильного преобразователя 4 через блок 34 системы импульсно †фазово управления.

Управляемые ключи 27 и 32 соединены с выходами датчика 16 статического тока и датчика 35 статического тока предыдущей клети. В цепь обмотки 2 возбуждения включен датчик 36 тока возбуждения. На выход регулятора 6 ходной величины. Вход 15 суммирующего элемента 12 соединен с выходом пропорционального элемента 38, вход которого подключен к выходу датчика

16 статического тока якорной цепи.

Устройство. работает следующим образом.

На вход 22 суммирующего элемента

20 подается сигнал Ео, соответствующий ЭДС, с которой начинается ослабВеличина этой ЭДС устанавливается на уровне, ограниченном условиями запаса по напряжению в динамических режимах управляемого вентильнаго преобразователя 4. На вход 7 регуляточение ЭДС двигателя Е, поступающее от датчика 19 ЭДС через бло.; 18 выделения модуля. На вход 26 суммируюпропорциональный .напряжению выхода регулятора 33 тока якорной цепи, при котором обеспечивается номинальная

ЭДС двигателя при номинальном напряжении питающей сети. На вход 14 суммирующего элемента 12 подается cur/ íàë U пропорциональный номинальдн ному выпрямленному напряжению вентильного преобразователя 4.

Управляемые ключи 27 и 32 настроены так, что, если сигналы, поступающие с выходов датчика 16 статического тока якорной цепи и датчика 35

60 статического тока предыдущей клети равны нулю, то ключ 27 находится в разомкнутом состоянии, а ключ 32 замкнут. Ключ 27 замыкается, а ключ 32 ра змыкае тс я при поступлении сигнала с датчика 35 статического тока предыдущей клети. В исходное состояние ключи переводятся при снятии сигнала с выхода датчика 16 статического тока якорной цепи ° Благодаря включению неуправляемого вентиля 23 сигнал Up на вход 21 суммирующего элемента 20 не поступает. На вход 9 регулятора б ЭДС при разомкнутом управляемом ключе 27 подается сигнал Е1, равный Ео.

При работе двигателя до наброса статической нагрузки с установившей- ся ЭДС Е выпрямленное напряжение вентильного преобразователя 4 примерно равно по величине ЭДС двигателя где сС вЂ” угол управления вентильным преобразователем;

U — идеальное выпрямленное напряжение вентильного преобразователя при pL=O.

При отклонениях напряжения сети от номинального значения происходит изменение величины Ug . При уменьшении этой величины вследствие действия замкнутой системы автоматического регулирования скорости двигателя происходит поддержание выпрямленного напряжения на неизменном уровне путем уменьшения угла управления вентильным преобразователем с, т.е. путем увеличения выходного напряжения регулятора 33 тока якорной цепи °

Следовательно, до наброса статической нагрузки выходной сигнал регулятора 33 тока определяется при заданной ЭДС двигателя только напряжением питающей сети.

При снижении напряжения питающей сети относительно номинального значения напряжение на выходе регулятора 33 тока якорной цепи превышает заранее установленное значение, соответствующее номинальной ЭДС двигателя и номинальному напряжению питающей сети. Обратная связь по разности между фактическим напряжением выхода регулятора 33 тока якорной цепи и напряжением U „, при котором обеспечивается номйнальная ЭДС двигателя при номинальном напряжении питающей. сети, позволяет уменьшить величину установившейся ЭДС двигателя Е пропорционально снижению наО п ряжения питающей сети . Выходной сигнал регулятора 33 тока якорной цепи через управляемый ключ поступает на вход интегрозапоминающего устройства 28. На входе этого устройства формируется сигнал, завися970615

Для задания ЭДС двигателя, с которой начинается ослабление потока возбуждения с учетом отклонений напряже20 ломателя, расположенного перед клетью (на чертеже не показан) .

При поступлении сигнала с выхода датчика 35 статического тока предыдущей клети ключ 32 переходит в непроводящее, а ключ 27 - в проводящее состояние. На вхбд 25 суммирующего элемента 24 подается сигнал, пропорциональный фактическому, значению выходного напряжения регулятора 33 тока якорной цепи Uð 4,. Если величина этого сигнала не превышает установленную величину U „, при которой обеспечивается номинальная ЭЦС двигателя при номинальном напряжении питающей сети, то установившееся значение ЭДС остается неизменным и равным Ец . Если Бр ф,> Пр н, разность между UðT и U „ через неуправляемый вентиль 23 подается на вход суммирующего элемента 20. С выхода суммирующего элемента 20 на вход-,9 регулятора б ЭДС поступает сигнал Е„„ соответствующий заданию на ЭДС Е,, уменьшенному на величину разности между фактическим напряжением выхода регу.лятора 33 тока якорной цепи и напряжением выхода регулятора тока, при котором обеспечивается номинальная

ЭДС двигателя при номинальном напряжении питающей сети. ЭДС двигателя устанавливается в соответствии с отклонением напряжения питающей сети от номинального значения, что обеспечивает необходимый запас по напряжению вентильного преобразователя 4 в динамическом режиме при набросе статической нагрузки на вал двигателя 3.

После наброса статической нагрузки на вал двигателя 3 с выхода датчика 16 статического тока на вход пропорционального элемента 38 подается сигнал, зависящий от величины статического тока.

25 равно Разности Ug„Хс К .B замкну30

Йн ст р

/ наброса статической нагрузки на вал двигателя. И змене ни я выходного сигнала регулятора 33 тока, происходящие при набросе статической нагрузки на вал двигателя 3, не приводит к изменению выходной величины суммирующего элемента 20, поступающей на вход 9 регулятора 6 ЭДС. Кроме того, интегрозапоминающее устройство выполняет роль фильтра, -исключающего влияние на величину Е„кратковременных колебаний напряжения питающей сети. ния питающей сети от номинального значения до наброса статической нагрузки на вал двигателя 3, сигнал управления ключами 27 и 32 подается с выхода датчика 35 статического тока предыдущей клети. Для первой клети этот сигнал заводится с выхода датчика статического тока окалиноКоз ффициен т усилени я пропорционального элемента 38 равен эквивалентному сопротивлению якорной цепи .двигателя R . С выхода пропорционального элемента 38 на вход 15 суммирующего элемента 12 подается сигнал,,соответствующий произведению I q R®.

На вход 13 суммирующего элемента 12 подается величина Е„, поступающая на вход 9 регулятора б ЭДС. На выходе суммирующего элемента 12 формируется сигналE

clH СТ Э

Логический элемент 11 представляет собой устройство, которое срабатывает и пропускает сигнал Е> при условии, что на один из его входов подается сигнал, пропорциональный ве-.,личине статического тока при ударном, приложении нагрузки, а на втором входе сигнал, равный разности Е и Е поступающий с выхода суммирующего элемента 17, равен нулю, При этом суммарное задание на ЭДС двигателя на входах 8 и 9 регулятора 6 ЭДС той системе регулирования ЭДС двигателя Контур регулирования ЭДС линеаризован, т.е. величина ЭДС двигателя полностью соответствует величине задания ЭДС, поступающего на вход регулятора б. Выпрямленное напряжение при этом определяется выражением

U3 =- "g от э 3cr з дн

В диапазоне токов статической нагрузки от номинального и выше вследствие .действия дополнительной обратной связи по.току якоря двигателя поддерживается номинальное напряжение вентильного преобразователя 4 независимо от величины тока статической нагрузки.

Для предотвращения усиления поля . двигателя на выход регулятора б включен блок 37 ограничения выходной величины

Он настраивается таким образом, чтобы сигнал на выходе регулятора б не превышал значения, соответствующего номинальному току возбуждения двигателя.

Таким образом, введение пропорционального элемента, выход которого соединен с одним из входов суммирующего элемента, подключенного на вход логического элемента, а вход соединен с датчиком статического тока,. включенным в якорную цепь двигателя, создает цепь обратной связи, сигнал которой определяется выражением включенную между якорной цепью и цепью возбуждения двигателя и действующую после приложения нагрузки при условии достижения ЭДС двигателя

970615

Формула изобретения

Источники информации, 50 принятые во внимание при экспертизе заданной величины, с которой начинается ослабление потока возбуждения, действие которой обеспечивает поддержание выпрямленного напряжения вентильного преобразователя,.питающего якорную цепь двигателя, на скорости выше основной при токах статической нагрузки от номинального и выше на номинальном уровне независимо от величины тока статической нагрузки.

Введение интегрозапоминающего блока, вход которого через управляемый ключ соединен " выходом регулятора тока якорной цепи, а выход через управляемый ключ соединен с одним из входов суммирующего элемента, выход которого через неуправляемый вентиль соединен с входом другого суммирующего элемента, выход которого подключен к одному из входов регулятора ЭДС двигателя и второму входу суммирующего элемента, включенного на вход логического элемента, создает цепь обратной связи по разности между фактическим напряжением выхода регулятора тока якорной цепи, измеренным до наброса статической нагрузки на вал двигателя предыдущей клети и напряжением, пропорциональным напряжению выхода регулятора тока, при котором обеспечивается номинальная ЗДС двигателя при номинальном напряжении питающей сети, включенной между якорной цепью и цепью возбуждения двигателя, действие которой обеспечивает автоматическую установку величины ЭДС,.с которой наЧинается ослабление потока возбуждения двигателя, c учетом отклонений напряжения питающей сети от номинальной величины, что позволяет поддерживать выпрямленное напряжение вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, при токах статической нагрузки ниже номинального на уровне, соответствующем номинальной ЭДС двигателя независимо от величины тока статической нагрузки.

Поддержание выпрямленного напряжения вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, на скорости выше основной на уровне, соответствующем номинальной ЗДС двигателя, при токах статической нагрузки ниже номинального и на номинальном уровне при токах статической нагрузки от номинального и выше позволяет повысить коэффициент мощности вентильного преобразователя до соответствующих уровней, что обеспечивает экономию электрической энергии.

Электропривод клети прокатного стана, содержащий электродвит атель постоянного тока, включенные в цепь обмотки возбуждения электродвигателя, последовательно соединенные вентиль- . ный преобразователь, регулятор тока возбуждения, регулятор ЭДС апериодическов звено и логический элемент, 10 один из входов которого подключен к датчику статического тока, включенному в якорную цепь электродвигателя, а второй — к выходу суммирующего элемента, вход которого через блок

f5 выделения модуля подключен к датчику ЭДС двигателя и одному из входов регулятора ЗДС, а также управляемый вентильный преобразователь с регулятором тока в якорной цепи электродвигателя, о т л и ч а ю щ и Я— с я тем, что, с целью экономии электрической энергии путем повышения коэффициента мощности вентильного преббразователя, питающего якорную

25 цепь двигателя, в него дополнительно введены три суммирующих элемента, интегрозапоминающий блок, два управляемых ключа, неуправляемый вентиль и пропорциональный элемент, выход которого соединен с одним из входов первого дополнительно введенного суммирующего элемента, подключенного на вход логического элемента, а вход соединен с датчиком статического тока, вход интегрозапоминающего блока через первый управляемый ключ соединен с выходом регулятора тока якорной цепи, а выход через второй управляемый ключ соединен с одним из входов второго дополнительно введен40 ного суммирующего элемента, выход которого через неуправляемый вентиль соединен с входом третьего дополни-.. тельно введенного суммирующего элемента, выход которого подключен к

45 входу регулятора ЭДС двигателя и второму входу первого дополнительно введенного суммирующего элемента.

1. Авторское свидетельство СССР

Р 307474,.кл. HP 5/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 617798, кл. H 02 P 5/06, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2908706/24-07, кл. H 02 P 5/06, 1980.

Составитель В. Кузнецова

Редактор Л. Пчелинская Техред.С.Мигунова Корректор A. ФеРенц

Заказ 8418/72 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал .ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4