2002年8月

杜京义冷轧卷取机的张力系统控制 37

供最大的制动力矩快速停车,并以较低的速度反转,

以利于带材缠紧。

3.2卷径测量及计算

CM<=Ce< 0.105和Ce<=E n,考虑电机的效率

η得

IT=0.105TDn 2iEη

(6)

在可逆轧机中,轧制线速度给定、张力电流、

加/减速动态补偿电流等都与带卷卷径D有着直接关系,卷经计算的精确程度直接影响到张力系统的控制精度。轧机系统中在导向辊及卷取电机的轴上各装一台脉冲编码器,再不考虑打滑的情况下,由于导向辊与卷筒之间的带材建有张力,同一时间段内通过导向辊的带材长度和卷筒卷取的带材长度相等,因此得

D=Dde×nde n*i式中,Dde、nde、n、i、转速3.3,包括带材静态张力矩MT、动态加/减速力矩MA、摩擦力矩MR等,最终控制结果是使由MT所产生的张力T保持恒定。由于没有张力计,可采用间接张力控制实现恒张力控制。由动力学及电动机电磁转矩公式

MT=TD 2

M

电机

式中n为电机转速,E为电动机的反电势。

3.2.2加/减速动态电流IA

在轧机加/减速过程中,为了保持张力T不变,卷取电机必须给出动态补偿电流IA。

IA=K1

[GD02+K2(D2-D402)BδdtDD

(7)

δ式中,GD00、B、材

IA在计算中忽略了线速度微分的符号,在实际处理中还需加上相应的符号。卷取状态时,加速时取正IA,减速时取负IA;开卷状态时,减速时取正,加速时取负IA。3.2.3摩擦力矩电流IR

摩擦力矩的产生比较复杂,可将其分为静摩擦和动摩擦。静摩擦主要表现为卷筒由静止到转动过程的摩擦,轧制超薄带时,在刚开车时,进行补偿,启动后要去掉补偿值,具体值可在实践中摸索。动摩擦的来源包括电机的空载摩擦,它与电机转速有关;和在轧制线上各设备作用于带材的摩擦,它与实际线速度由一定的关系。

IR=I

静

=CM<I

电机

MT=i×M(4)(5)

由上式可得

T=2iCM<I D

可以看出,要维持张力T恒定由两种方法,一

D=常数;二是使I反比是I为一恒定值,使CM<

D。第一种方法只适合于卷径变化量小的于CM<

工况,系统都工作在弱磁状态,电动机的功率得不

到充分利用。第二种方法即最大力矩法,控制系统特性有两个工作段:

第一段:恒定最大磁场,即零速至基速的额定磁场段。此段电动机满磁工作,调电动机电枢电压调速,电流必须与卷径成成比例变化,电动机能输出最大力矩。

第二段:弱磁,即基速至最高速段。这段是弱磁调速,电动机的电势保持恒定,电枢电流与带材的

轧制线速度成比例。

电动机实际输出的电流ID包括产生静态张力T所需静态电流IT、克服加/减速动态力矩所需电流IA、克服摩擦力矩所需电流IR等。3.2.1静态电流IT

2iCM<,又因为由式(5)可得静态电流IT=TD

+I0(n)+I0(V)(8)

空载摩擦式中,I静、I0(n)、I0(V)分别静摩擦电流、

电流、摩擦电流。

4结论

采用间接最大力矩法控制卷取机张力系统,控制精度高,系统易于实现。我们将该设计方法应用到所研制的四辊冷轧机中取得了的了令人满意的控制效果。

参考文献:

[1]电气传动自动化技术手册.机械工业出版社,1992.[2]顾绳谷.电机及拖动基础[M].机械工业出版社,1984.

作者简介:

杜京义(1965-),男,山东淄博人,硕士,讲师,主要从事自动化控制系统的教学及科研工作。

收稿日期:2002-01-12