Файл: Филатов, А. С. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 310

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

0,5 crs и более, а толщина полосы в 1500—2000 раз мень­ ше диаметра барабана моталки, то можно записать:

T = 0,5Bhos, D = (1500 н 2000) h.

Тогда

м2

= Bh*os

=

1

 

( 6 5 )

Mi

2TD

 

1500 -=- 2000 '

 

'

 

Таким

образом, становится очевидным,

что в

рас­

сматриваемых станах составляющая момента М2,

рас­

ходуемая на изгиб полосы, мала, и при дальнейшем

ана­

лизе ею можно пренебречь.

 

 

 

Остальные

составляющие представляют

значительно

больший интерес. Поэтому их анализ приведен ниже бо­ лее подробно.

3. АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ПОТЕРЬ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Многовалковые станы холодной прокатки предназна­

чены для

производства

широкого

сортамента

по шири­

не и толщине

полос и лент. Поэтому электропривод мо­

талок на

этих

станах

должен обеспечить возможность

получения

достаточно

широкого

диапазона

изменения

натяжения. На станах указанного типа отношение TmaJTm]достигает значений 1—30 и даже 1—50.

Обеспечение таких широких диапазонов натяжений при параметрических системах управления электропри­ водом моталки представляет значительные трудности.

Действительно, как было указано выше, параметри­ ческие системы строятся с соблюдением условия посто­ янства мощности. При этом поддерживают постоянной мощность не на валу барабана моталки, а в лучшем слу­ чае электромагнитную мощность двигателя.

Совершенно очевидно, что при таком исполнении си­ стемы управления приводом не учитывают потери в ре­ дукторе и в двигателе.

Если бы потери в течение всего периода намотки оставались постоянными, то их влияние на натяжение

полосы можно

было заблаговременно

скомпенсировать.

Однако для

такого

предположения

нет

оснований,

так как при намотке

непрерывно изменяется скорость

вращения привода, момент привода и другие

параметры,

9L


что, естественно, сопровождается изменением величины потерь.

При работе с высокими абсолютными значениями на­ тяжений двигатель развивает мощность, близкую к-но­ минальной, и потери, составляющие от этой мощности небольшую часть, не могут существенно влиять на ра­ боту системы.

Картина меняется, когда прокатку осуществляют при малых натяжениях.

В этом случае двигатель расходует только часть сво­ ей мощности на создание натяжения.

Роль потерь в общем балансе мощности повышается, а изменение их может вызвать значительное изменение натяжения.

Указанный фактор ограничивает возможный диапа­ зон натяжений для систем с параметрическим управле­ нием электроприводом моталки. Для решения вопроса выбора возможного диапазона изменения натяжения и структурной схемы привода необходимо проанализи­ ровать закономерности изменения потерь в период на­ мотки и ускорения стана.

Для электромагнитной мощности двигателя Na

мож­

но записать:

 

 

N3 =

N + ANRB +

ДЛ/-рсд,

(66)

где

N—полезная

мощность на валу барабана;

 

 

ДЛ^—потери в редукторе;

 

А^дв—потери в двигателе.

 

В свою очередь потери в редукторе могут быть выра­

жены в следующем виде:

 

= A t f P i W + A t f P i 0

,

(67)

где AIVpN — потери,

пропорциональные

передаваемой

мощности;

ANpv— потери, зависящие от скорости вращения. Соответственно потери в двигателе равны:

ANm

= ANC +

AN ,ц +

ДЛГИИ,

 

(68)

где

ANm

потери

на трение

щеток о

коллектор;

 

АЛ^С—потери в стали на перемагничивание и то­

 

ки Фуко;

 

 

 

АЛ^мех — потери

механические и

вентиляционные.

Потери в меди в данном случае не

учитывают, так

как

равенство

(66)

составлено

относительно электро­

магнитной мощности.

 

 

 

92


Составляющие потерь, указанные в равенствах (67) и (68), можно разделить на две группы. К первой груп­ пе относятся составляющие, находящиеся в функци­ ональной зависимости от скорости вращения привода.

Эта группа наиболее многочисленная и заслуживает более подробного анализа, потому что оказывает серь­ езное влияние на точность регулирования натяжения и на структуру привода в целом при параметрическом управлении.

Возможны два режима изменения скоростей приво­ да: при ускорении или замедлении стана и ц, процессе намотки бунта. Между этими режимами имеется прин­ ципиальное различие, заключающееся в том, что в первом случае изменение скорости вращения происходит при постоянном потоке возбуждения двигателя, а при намотке бунта его величина непрерывно меняется. Вид кривых, выражающих потери, естественно, будет также различен.

Вторая группа составляющих потерь менее ощутима. Поскольку система управления построена по принципу постоянства мощности, потери, пропорциональные вели­ чине нагрузки, остаются в данном проходе постоянными,

что не приводит к изменению натяжения.

 

 

 

Аналитическое

исследование

составляющих

потерь

представляет значительные трудности.

 

 

 

Существующие

зависимости для определения

потерь

в приводных двигателях и передающих элементах

(муф­

тах и др.) ввиду многочисленных принятых

допущений

не отражают истинной картины изменения потерь.

 

Поэтому для получения более достоверных резуль­

татов по выявлению влияния

переменных

(зависящих

от скорости

вращения механизма)

потерь

на

качество

работы

параметрической системы

управления

приводом

и для

более

рационального

его проектирования

были

проведены

многочисленные

эксперименты

непосредст­

венно на прокатных станах в промышленных условиях. Исследования были проведены на двадцативалковых станах 400, 300 и на двадцативалковом стане 160, в ходе которых получили зависимости потерь холостого хода моталок от скорости вращения приводных двигателей при

различных токах возбуждения двигателей.

По полученным данным была проведена количествен' ная оценка влияния потерь в системе двигатель — мо­ талка на точность поддержания натяжения ленты.


При этом считали, что изменение силы тока потерь, отнесенное к уставке тока, вызывает такое же относи­ тельное отклонение натяжения от заданного.

Ниже приведены результаты анализа потерь в при­ водах моталок, полученные при экспериментальном ис­ следовании двадцативалковых станов.

Двадцативалковые станы 400

Привод каждой моталки осуществляется от двух главных двигателей ДП-82А, 140 кВт, 220 В, 640/1500 об/мни, 700 А, работающих на один вал, и от

вспомогательного двигателя ДП-62, 46 кВт, 630/1800 об/мин, 116 А. При прокатке ленты с малыми натяжениями в работе занят вспомогательный двига­ тель, а главные двигатели электрически и механически отключаются.

Редуктор моталки — цилиндрический, с передаточ­

ным отношением

t =

5,19, смазка — циркуляционная,

масло — индустриальное 20.

Анализ полученных

в процессе исследования значе­

ний силы тока потерь в зависимости от скорости враще­ ния двигателя моталки при различных токах возбужде­ ния/в (рис. 55) показывает следующее.

94

При приводе моталок от главных двигателей, работа­ ющих с максимальной силой тока возбуждения, измене­ ние скорости в рабочем диапазоне вызывает изменение силы тока потерь от 1,2—1,6% от максимальной уставки тока двигателей 700 А и 7,0—9,5% от принятой мини­ мальной уставки тока 116 А. ~

При приводе моталок от главных двигателей, имею­ щих минимальный ток возбуждения, изменение скорости прокатки в рабочем диапазоне вызывает изменение тока потерь 1,4—1,8% от максимальной и 9 — 1 1 % от мини­ мальной уставки тока.

При приводе моталок от вспомогательных двигателей с максимальной силой тока-возбуждения (рис. 56), из­ менение скорости прокатки в рабочем диапазоне вызы­

вает изменение

силы тока

потерь 3,0—4,8%

от макси­

мальной (116А) и 15—24% от минимальной

уставки

тока (23А).

 

 

 

При приводе

моталок

от вспомогательных

двигате­

лей, имеющих минимальную силу тока возбуждения, из­ менение скорости прокатки вызывает изменение силы тока потерь 4,5—9,0% от максимальной уставки и 22— 45% от минимальной уставки тока.

Приведенные данные показывают, что при приводе моталки от вспомогательного двигателя с принятыми минимальными уставками тока натяжение поддержи­ вается с невысокой точностью.

Двадцативалковый стан 300

Привод каждой моталки осуществляется от двигате­ лей различной мощности: от двигателя большой мощ­ ности П82; 19 кВт, 220В, 750/1500 об/мин, 104А и от дви­ гателя П52, 3,2 кВт, 220 В, 750/1500 об/мин, 19А. При работе двигателя меньшей мощности большой двигатель отсоединяется от вала редуктора моталки.

Редуктор моталки — цилиндрический, с передаточ­ ным отношением г'=5,00. Смазка — циркуляционная, масло — индустриальное 20.

При приводе моталок от больших двигателей, рабо­ тающих с максимальной силой тока возбуждения, изме­ нение скорости прокатки в рабочем диапазоне, вызы­ вает изменение силы тока потерь 2,0—2,6% от макси­ мальной уставки тока 104А и 12—16% от минимальной уставки тока ~ 17А (рис. 57).

При приводе моталок от малых двигателей, работаю-

95


Щих с максимальным током возбуждения, изменение скорости прокатки вызывает изменение силы тока потерь 6,8—9,0% от максимальной уставки тока 19А и 40—45% от минимальной уставки тока ~ 3 , 8 А.

При работе малых двигателей с минимальным током возбуждения изменение скорости прокатки вызывает из­ менение силы тока потерь до 14,5% от максимальной

Рис. 57. Потерн в главном при­ воде моталки стана 300

Рис. 58. .Потери во вспомога­ тг тельном приводе левой моталки

стана 300

•ю

 

 

 

 

 

 

ТО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч 6

 

 

 

OfiO

 

 

 

If

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

0,1}7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1в-

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

1000

1500

 

 

iOO BOO

tfOO

1600

 

 

 

 

п,

off/nue

 

 

 

 

 

n, off/пин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уставки

тока

и

до

70%

от

минимальной

уставки

(рис.

58).

 

Двадцативалковый

стан 160

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

верхней

части

диапазона

натяжений

привод

мо­

талки

 

осуществляется

от

большого

двигателя

П61,

6 кВт,

220

В,

1000/2000

об/мин,

32,6

А. При

снижении

уставок

натяжения

ленты

большой двигатель

отсоеди­

няется

от вала редуктора,

и привод

моталки

осущест­

вляется

от

малого

двигателя

П32;

1 кВт,

220

В,

1000/2000 об/мин, 5,9А. Кроме того, для расширения ди­ апазона регулирования натяжения предусмотрен безредукторный привод барабана моталки от малого' двига­ теля.

Редуктор моталки — цилиндрический с передаточным отношением i = 4 , 2 5 . Смазка — циркуляционная, мас­ ло — индустриальное 20.

96