Файл: Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки.pdf

76 Сеточное управление ртутными выпрямителями

Перевод в инвертерный режим выпрямительного шестифазно­ го ртутного преобразователя, снабженного системой сеточного управления с однополупериодными усилителями, управляемыми постоянным током, может происходить за время, меньшее, чем период частоты сети (0,02 сек.), а обратный переход — за полпериода [51].

Некоторым недостатком системы с однополупериодными уси­ лителями по сравнению с системой со статическим фазорегуля­ тором, является меньший диапазон регулирования угла запаз­ дывания зажигания порядка 110°. Однако для непрерывных ста­ нов это не имеет значения.

Однополупериодный усилитель может питаться от источника с напряжением примерно прямоугольной формы вместо синусои­ дальной. Это позволяет получить диапазон изменения угла за­ паздывания зажигания 150—160° без существенного уменьшения амплитуды пика сеточного напряжения. В качестве источника напряжения примерно прямоугольной формы могут быть приме­ нены статические .преобразователи, выполненные по типу пйкгенераторов завода «Уралэлектроаппарат».

Системы с однополупериодными усилителями могут ,быт& применены, например, для реверсивных приводов, работающих с инвертированием.

Очень перспективными являются находящиеся в стадии раз­ работки и экспериментальной проверки системы сеточного упра­ вления с полупроводниковыми триодами. Эти системы характе­ ризуются простотой изготовления, так как состоят из стандарт­ ных элементов.

ГЛАВА V

АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ

1. Регуляторы скорости и специальные двигатели

Для непрерывных станов горячей прокатки с групповым при­ водом клетей первоначально применяли как синхронные, так и асинхронные двигатели. Позднее, в связи с необходимостью ре­ гулировать скорость, стали внедрять двигатели постоянного тока. Делались отдельные попытки применять каскады Кремера и Шербиуса, однако широкого распространения они не нашли.

К 1932—1934 гг. сложилось мнение, что характеристики про­ катных двигателей постоянного тока, применяемых для группо­ вых и индивидуальных приводов клетей, должны быть как мож­ но более жесткими. Считалось, что при изменении нагрузки ско­ рость не должна меняться более, чем на 1—2% [8]. Интересно привести характеристики некоторых двигателей, построенных в это время [8]:

1) фирма Вестингауз, мощность 1860 кет, скорость вращения 160/320 об/мин, напряжение 600 в. статическое падение скорости около 0,6%;

2) фирма Дженерал-Электрик, мощность 930 кет, скорость вращения 175/350 об/мин, напряжение 600 в, статическое падение скорости около 1%;

• 3) фирма Дженерал-Электрик, мощность 600 кет, скорость вращения 250/512 об/мин, напряжение 600 в, статическое паде­ ние скорости около 0,2%.

Малое статическое падение скорости двигателей достигалось применением противокомпаундных обмоток, иногда шунтируе­ мых регулируемыми реостатами, механически связанными с рео­ статами возбуждения. Такие системы применялись и заводом ''«Электросила». В ряде случаев применяли специальные регуля­ торы скорости вибрационного или динамометрического типа.

Первые вибрационные регуляторы были установлены в 1920 г. в США на непрерывном полосовом стане с индивидуальным при­ водом. Скорость вращения прокатных двигателей мощностью !860 и 550 кет поддерживалась с точностью до 0,05% [8]. Указан­ ные регуляторы действовали на поле двигателей, так как питание

двигателей осуществлялось от общих генераторов. Из-за своей инерционности регуляторы уменьшали лишь статическое падение скорости; динамическое падение скорости практически не изме­ нялось. Этот недостаток был замечен в середине 30-х годов.

В известной статье Уманокого и Линвилла, опубликованной в- 1935 г. [36] (первая работа, в которой проведен физический и ма­ тематический анализ явления динамического падения скорости), польза регулятора оспаривалась. После этого в течение долгого времени вопрос о целесообразности применения регуляторов ско­ рости для прокатных двигателей оставался неясным.

Вработе Н. П. Куницкого, выпущенной в 1938 г. [9]. констати­ ровалось, что «вследствие неизученности вопроса, мнения относи­ тельно целесообразности применения регуляторов сильно расхо­ дятся».

Вболее поздней (1947 г.) статье Кревера и Линвилла [37]

указывалось, что регуляторы скорости для уменьшения ударного падения скорости в США не применяются. Однако фирмой Дже- нерал-Электрик были проведены расчеты кривых переходного процесса при использовании регуляторов, которые показали, что только при повышенном маховом моменте привода быстродей­ ствующие регуляторы могут обеспечить уменьшение динамиче­ ского падения скорости.

В последующих работах ЦКБ Электропривод в 1949—1950 и 1954 гг. как с помощью расчетов, так и экспериментально была доказана возможность применения регуляторов скорости для не­ прерывных станов. При этом предлагалась установка специаль­ ных утяжеленных двигателей для улучшения условий при удар­ ном падении скорости.

В работе проф. В. К. Попова, вышедшей в 1951 г. [10], отри­ цается польза регулятора скорости для уменьшения динамиче­ ского падения скорости.

Встатье Викляйна в 1953 г. [42] описывается непрерывный редукционный стан, на котором применены регуляторы скорости,

ииспользованы утяжеленные, примерно вдвое, двигатели.

Встатье Хупера, опубликованной в 1955 г. [47], сообщается,, что выполненные на электронных счетных машинах расчеты по­ казали возможность применения регуляторов скорости при ис­ пользовании двигателей и с нормальным маховым моментом.

Наиболее поздними работами, рассматривающими выбор па­ раметров прокатных двигателей, являются книги докт. техн. наук Ю. М. Файнберга и канд. техн. наук А. Б. Зеленова [15] и канд.

техн. наук Н. Н. Дружинина [14].

До последнего времени для непрерывных проволочных и труб­ ных станов в США применяли, как правило, специальные утя­ желенные двигатели. При этом на трубных станах устанавливали: двигатели, мощность которых примерно на 80% больше, чем у

стандартных двигателей [38, 42]. Специальные двигатели для не­ прерывных станов применяли также и в Советском Союзе. В ча­ стности, завод «Электросила» изготовил в 1951 и 1952 гг. для ре­ дукционных станов трубопрокатных агрегатов специальные дви­ гатели типа МПС 170-500, 220 в, 170 л. с., 500/900 об/мин, с пони­ женным статическим падением скорости, равным 2,3%• Эти дви­ гатели приблизительно в два раза тяжелее нормальных двига­ телей.

Вместо специальных двигателей некоторые иностранные фир­ мы предпочитают ставить обычные двигатели завышенной мощ­ ности. В частности, завод АТ (Германская Демократическая Рес­ публика) изготовил в 1952—1954 гг. несколько мелкосортных и проволочных станов, у которых мощность двигателей была завы­ шена в 2—3 раза против требовавшейся по расчету. Эти двигате­ ли работают с нагрузкой, не превышающей 30—40% номиналь­ ной. Заметим, что эти двигатели питаются по блочной схеме от управляемых ртутных выпрямителей.

Итак, в существующей до последнего времени как отечествен­ ной, так и зарубежной практике для непрерывных проволочных, трубных и мелкосортных станов применяются, как правило, либо специальные двигатели (с малым омическим сопротивлением, малой индуктивностью якоря, увеличенным маховым моментом), либо нормальные двигатели завышенной мощности.

Во многих статьях, учебниках и научных работах различных организаций обосновывалось применение специальных двигате­ лей для непрерывных станов. Тенденция применять специальные двигатели для привода непрерывных станов во всех случаях су­ ществовала очень долго. При этом не рассматривали тип пре­ образователей, схемы питания двигателей и работу регулято­ ров [10].

В главе II было показано, что требование уменьшать омиче­ ское сопротивление и индуктивность якоря двигателей при пита­ нии их по блочной схеме от управляемых ртутных выпрямителей является необоснованным.

Вопрос о том, что нецелесообразно уменьшать сопротивление якорной цепи двигателя при питании его по блочной схеме от

двигателей может дать некоторый эффект лишь при питании их от общих шин. Следует, однако, учитывать, что и в этом случае с успехом можно применять стандартные двигатели в сочетании с быстродействующими регуляторами скорости в цепях возбуж­ дения двигателей.

В последние годы наметились сдвиги в практике выбора па­ раметров прокатных двигателей. В 1955—1956 гг. ГПИ Тяжпром-

80 Автоматические регуляторы скорости

электропроект впервые выполнил проекты двух сортовых полу­ непрерывных станов, в которых для привода клетей приняты нор­ мальные двигатели (т. е. без специального уменьшения омическо­ го сопротивления и индуктивности якоря и без увеличения ма­

ет заметить, что в установках с ртутными выпрямителями пер­ воначально применяли электромашинные регуляторы скорости, обеспечивающие поддержание скорости с точностью до 2%. Та­

Для проволочных и мелкосортных станов были позднее разра­ ботаны электронные регуляторы скорости, обеспечивающие по­ вышенную точность поддержания скорости — до 0,2%-

Такую же точность обеспечивают в настоящее время и регуля­ торы с магнитными усилителями.

Независимо от типа усилителя различают, по принципу дей­ ствия, две разновидности регуляторов: а) тахометрическме, с обратной связью по скорости двигателя и б) с 1R компенсацией, с обратной связью по напряжению и току двигателя. Первый тип нашел преимущественное распространение в СССР, второй —

вСША.

Вустановках ртутных выпрямителей скорость двигателей до

последнего времени регулировалась вниз от номинальной с по­ мощью сеточного управления. На некоторых новых станах [48, 49, 54] начато внедрение системы регулирования напряжения ав­ тотрансформатором с переключателями под нагрузкой для обеспечения более высокого коэффициента мощности. Надеж­ ность работы подобных переключателей еще недостаточно выяс­ нена.

2. Регулирование скорости напряжением на якоре двигателя

А. Электромашинные регуляторы

Регулятор скорости с электромашинным усилителем попе­ речного поля (ЭМУ) был разработан примерно в 1949 г. ГПИ Тяжпрсмэлектропроект для главных приводов непрерывного по­ лосового стана горячей прокатки 1450 мм [28, 13, 15]. Питание прокатных двигателей осуществлялось по блочной схеме от