¿En qué consiste un sistema completo de control de tensión?
Además del control de tensión manual, existen dos métodos de control de tensión automático. Controle el par de salida del motor o controle la velocidad del motor.
①Control de par en bucle abierto.
A. Control de tensión en lazo abierto. El esquema de control en el que el convertidor de frecuencia solo controla la tensión en función de la frecuencia o el par de salida es el sistema de control de bucle abierto de tensión. Debido a que no hay señal de medición de tensión, se denomina control de bucle abierto de tensión. Utilizando el método de control de par, el convertidor de frecuencia controla el par del motor en lugar de la velocidad, por lo que la frecuencia de salida cambia con la velocidad del objeto transportado.
Debido a que la tensión del material transportado solo proviene del par del eje de bobinado, la tensión del material puede controlarse mediante el par del eje de bobinado, es decir, T=FR. El par del motor se calcula en función de la tensión y se utiliza para controlar el bucle de corriente del convertidor de frecuencia para controlar el par de salida del motor. Este tipo de sistema de control de tensión de bucle abierto se utiliza a menudo en situaciones donde la precisión del control de tensión no es alta.
B.Implementación del control de tensión en lazo abierto. El sistema de control de tensión en bucle abierto consta de los siguientes módulos funcionales.
1. Ajuste de tensión. El ajuste de tensión está relacionado con el material a transportar y los requisitos de engarzado. El cono de tensión se utiliza para controlar que la tensión disminuya a medida que aumenta el diámetro del devanado, mejorando así el efecto de formación del devanado.
Dos. Cálculo del diámetro del devanado. Se utiliza para calcular y obtener información sobre el diámetro del rollo. Cuando se utiliza la velocidad lineal del material transportado para calcular el diámetro del devanado, la velocidad lineal se ingresa en el módulo de función; cuando el diámetro de la bobina se calcula mediante la acumulación de espesor, se utiliza el módulo de función correspondiente que calcula el diámetro de la bobina mediante la acumulación de espesor; .
Número romano 3..Compensación de par. Parte del par de salida del motor se utiliza para superar el momento de inercia del rodillo de bobinado (desenrollado) durante la aceleración y desaceleración. La compensación de inercia en el convertidor de frecuencia compensa automáticamente el par de acuerdo con la tasa de aceleración y desaceleración configurando los parámetros apropiados. Permite que el sistema obtenga una tensión estable durante la aceleración y desaceleración. La compensación de fricción se utiliza para superar el efecto de la resistencia del sistema sobre la tensión.
C. Modo de control de tensión en bucle abierto. La Figura 6-29 es la estructura básica del sistema de control de tensión en bucle abierto. Este modo de control también se denomina modo de detección del diámetro de la bobina. Es decir, al enrollar y desenrollar, el diámetro exterior del tambor se detecta automáticamente para controlar el par de enrollado y desenrollado. Existen dos métodos comunes para detectar el diámetro exterior del tambor.
¿Figura 6-29? Control de bucle abierto de tensión
1. Utilice el interruptor de proximidad instalado en el tambor para detectar la velocidad de rotación del tambor. Calcule el diámetro y el espesor del tambor en función de la velocidad de rotación, el diámetro del eje. tambor y el espesor del material, obteniendo así el diámetro del tambor. Según el interruptor de proximidad, cada salida de pulso representa una rotación del tambor, por lo que el diámetro del tambor se calcula multiplicando el doble del diámetro original del tambor más el espesor del material.
Dos. Utilice el interruptor de proximidad y el codificador giratorio en el eje para detectar la velocidad de rotación del rodillo de alimentación para realizar el cálculo. Es decir, el período de rotación del tambor aumenta a medida que aumenta el diámetro del tambor, mientras que la salida de impulsos de un codificador giratorio montado en un rodillo de alimentación con un diámetro fijo no cambia a una velocidad constante. Cuando el rollo gira una vez, el diámetro actual del rollo se calcula en función del número de pulsos emitidos por el rodillo de alimentación. Siempre que no haya deslizamiento entre el rodillo de alimentación y el material, la precisión del cálculo de este método es mejor que el cálculo acumulativo basado en el espesor.
② Control de velocidad en bucle cerrado.
A. Control de tensión en lazo cerrado. La tensión se utiliza como señal de retroalimentación para formar un sistema de control de circuito cerrado de tensión. El método de control de velocidad significa que el convertidor de frecuencia ajusta la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia de acuerdo con la señal de retroalimentación de tensión. Aquí, el modo de control de velocidad puede funcionar en cualquiera de los tres modos: control vectorial sin sensor de velocidad, control vectorial con sensor de velocidad y control U/f.
Calcula el valor de configuración de frecuencia coincidente f1 a través de la velocidad lineal del material transportado y el diámetro de bobinado real, y genera el valor de frecuencia f2 a través de la operación PID de la señal de retroalimentación de tensión (posición), por lo que el La frecuencia de salida final es f = f1 + f2. Aquí, la salida del control PID se utiliza como señal de control de retroalimentación, y la señal de frecuencia obtenida al calcular la velocidad lineal y el diámetro real del devanado es la señal de control anticipativo. Cuando la velocidad lineal del rodillo del carrete no coincide con la velocidad lineal del material a medida que aumenta el diámetro del bobinado, se emitirá una señal de corrección para reducir la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia a tiempo.
El sistema de control de circuito cerrado de tensión puede estabilizar la tensión en el valor establecido del controlador PID. Cuando se utilizan señales de retroalimentación de tensión (posición), como varillas oscilantes de tensión y rodillos flotantes, como componentes de detección de retroalimentación, es posible que cambiar la configuración del controlador PID no necesariamente cambie la tensión real. Cambiar la tensión requiere cambiar la configuración de la maquinaria tensora, como la barra oscilante tensora o el contrapeso del rodillo flotante.
Ya sea que se utilice control de tensión en bucle abierto o control en bucle cerrado, el sistema necesita proporcionar un par adicional durante la aceleración y desaceleración para superar la inercia rotacional de todo el sistema. Si no se realiza la compensación, la tensión será demasiado pequeña durante la aceleración del bobinado y demasiado alta durante la desaceleración. La tensión será demasiado alta durante la aceleración del desenrollado y la tensión será demasiado pequeña durante la desaceleración.
Los sistemas de control de tensión en bucle cerrado se suelen utilizar en aplicaciones que requieren una alta precisión en el control de tensión. Como la fabricación de papel, textiles, etc.
B.Implementación del control de tensión en bucle cerrado. El sistema de control de circuito cerrado de tensión consta de los siguientes módulos funcionales.
1. Se utiliza para detectar la señal de retroalimentación de tensión y emitir la señal de frecuencia f2 a través de la operación PID.
Dos. Entrada de velocidad de línea.
Tiene dos funciones:
Calcular el valor de configuración de frecuencia coincidente f 1 en función de la velocidad de la línea;
Calcular el diámetro del devanado en función de la velocidad de la línea.
Número romano 3. Cálculo del diámetro de la bobina. Se utiliza para calcular el diámetro real del devanado. El convertidor de frecuencia obtiene la frecuencia correspondiente del convertidor de frecuencia en función de la velocidad de la línea y el diámetro real del devanado. Cuando se utiliza la velocidad de la línea para calcular el diámetro de rizado, si hay una desviación entre el diámetro de rizado calculado y el diámetro de rizado real, significa que hay una desviación en la velocidad lineal. El resultado del cálculo del diámetro de rizado se puede utilizar para corregir la velocidad lineal. aporte. Cabe señalar que la frecuencia de coincidencia del inversor obtenida en función de la velocidad de la línea y el diámetro real del devanado no es la frecuencia de salida real del inversor. La frecuencia de salida real del convertidor de frecuencia es la frecuencia operativa utilizada para calcular el diámetro del devanado en función de la velocidad de la línea y la frecuencia operativa.
Cuatro. El segundo conjunto de controladores PID. Para mejorar la precisión del control de tensión, se pueden configurar dos conjuntos diferentes de parámetros del controlador PID. Cuando el primer conjunto de parámetros del controlador PID no puede cumplir con la precisión del control, se utiliza el segundo conjunto de parámetros del controlador PID para el control. Por ejemplo, cuando el diámetro del devanado es pequeño, se utiliza el primer conjunto de parámetros del controlador PID a medida que aumenta el diámetro del devanado, se utiliza el segundo conjunto de parámetros del controlador PID para lograr un control de alta precisión durante todo el proceso.
La Figura 6-30 es la estructura básica del sistema de control de circuito cerrado de tensión. Detecta la tensión a través de un detector de tensión y utiliza control de retroalimentación para mantener el valor real de la tensión consistente con el valor establecido. Por lo tanto, se mejora la precisión del control.
¿Figura 6-30? Control de tensión en circuito cerrado
③Estructura básica de desenrollado. La estructura de desenrollado se puede dividir en mecanismo de desenrollado de un solo eje, mecanismo de desenrollado simultáneo de múltiples ejes, mecanismo de desenrollado hacia adelante y mecanismo de desenrollado de accionamiento inverso. La Figura 6-31 es el diagrama de su mecanismo.
El mecanismo de desenrollado de un solo eje está equipado con un freno en la bobina. A medida que el diámetro del tambor disminuye, sólo se puede obtener una cierta tensión reduciendo el par de frenado correspondiente. Este mecanismo también puede agregar engranajes, poleas y otros mecanismos de aceleración y desaceleración entre el tambor y el freno.
Figura 6-31? Mecanismo de desenrollado
Al mismo tiempo, el mecanismo de desenrollado de múltiples ejes se utiliza para desenrollar materiales en múltiples carretes al mismo tiempo. Como laminadoras y máquinas dimensionadoras. Para controlar la tensión de todo el equipo de desenrollado, el par de cada freno debe ser controlado y constante.
El mecanismo de desenrollado de avance y el mecanismo de desenrollado de marcha atrás son mecanismos de desenrollado con motores. Los mecanismos de desenrollado activo se utilizan cuando el tambor es muy pesado o cuando se utiliza un dispositivo de alimentación automática, y se desea controlar la velocidad de rotación del tambor de repuesto para que sea consistente con la velocidad de desenrollado del tambor en uso. Requieren un desenrollado activo para corregir pérdidas mecánicas y lograr compensación de inercia.
El mecanismo de desenrollado de marcha atrás se utiliza en situaciones en las que se requiere un bobinado y desenrollado reversible de materiales, y donde se requiere una marcha atrás de baja velocidad para evitar que el material se relaje cuando se detiene el carrete.
④Estructura básica del bobinado. La estructura de bobinado se divide en mecanismo de bobinado de pequeña capacidad, mecanismo de bobinado de capacidad media, mecanismo de bobinado directo del motor, mecanismo de bobinado directo del rodillo de presión, mecanismo de bobinado simultáneo multieje, mecanismo de bobinado selectivo multieje, etc. La Tabla 6-9 muestra la estructura y características del mecanismo de cuerda.
¿Tabla 6-9? Estructura y Características del Mecanismo de Bobinado
¿Cuáles son las características estructurales de este tipo de mecanismo?
Mecanismo de cuerda de pequeña capacidad
①El embrague y el freno son grandes. El calor es proporcional al producto de su velocidad de deslizamiento y el par transmitido
② Para el frenado de compensación, cuanto mayor es el diámetro del devanado, mayor es el par y menor es el velocidad de deslizamiento.
Así, la producción de calor permanece básicamente sin cambios.
③Para los embragues, cuanto mayor es el diámetro del devanado, mayor es el par y mayor es la velocidad de deslizamiento. Por tanto,
cuanto más intensa sea la fiebre. Por este motivo se necesitan motores de mayor tamaño.
④Poder de desenrollado=0,0167 fv. donde f es la tensión, n; v es la velocidad lineal,
m/min
Mecanismo de bobinado directo del motor
(1) Utilice motor CC y servo motor El eje giratorio está enrollado directamente.
②Según la relación del carrete (diámetro máximo/diámetro mínimo), el modelo del motor es más grande.
Cambios
(3) Dado que el par de salida del motor es menor que el del embrague, para garantizar
cuando se requiere el par de bobinado, generalmente se utiliza un reductor. instalado.
④Cuando la relación de velocidad del reductor es grande, la reducción de la eficiencia del reductor provocará tensión.
Las grandes fluctuaciones no favorecen el control de la tensión mediante el control del par.
⑤ Este método de control de bobinado es adecuado para bobinados con tensión relativa pequeña y alta velocidad.
¿Proceso?
Colección de capacidad media
Mecanismo de bobinado
① Se debe utilizar un dispositivo de control de tensión con función de control de velocidad deslizante para controlar el bobinado.
La velocidad del motor mantiene aproximadamente la misma velocidad de deslizamiento del embrague de envoltura.
② Puede reducir la potencia de deslizamiento del embrague.
③A medida que cambia la relación del tambor, el modelo del motor cambia mucho.
¿Mecanismo de bobinado directo del rodillo de presión?
(1) Utilice un rodillo de presión para presionar la circunferencia del carrete de bobinado en el rodillo inferior.
②El embrague se utiliza para controlar el eje de transmisión en el rodillo inferior para obtener una tensión constante.
③El modelo del motor de accionamiento no cambia con el cambio de la relación del carrete.
④La velocidad de deslizamiento no cambia con el diámetro del devanado, por lo que la pérdida de deslizamiento del embrague es pequeña.
Mecanismo de bobinado síncrono de múltiples ejes
① Utilice un motor de bobinado para accionar el bobinado.
②Se debe instalar un embrague en cada tambor.
③Aplicable a máquinas cortadoras (cortadoras de películas y fabricación de cintas) y máquinas cortadoras (películas multicapa)
separadas y luego enrolladas).
Mecanismo de bobinado selectivo multieje
La figura 6-32 muestra el mecanismo de bobinado selectivo multieje.
① Se puede dividir en dos tipos: el embrague y el freno se instalan en el mecanismo del brazo oscilante y en el marco fijo.
(2) Para garantizar la misma velocidad periférica, el devanado está preaccionado.
⑤Otros controles. Dependiendo de los materiales que se transporten, cuando es necesario accionar varios rodillos accionados, la tensión en el extremo frontal será mayor debido a la pérdida mecánica de los rodillos accionados. Por lo tanto, cada rodillo impulsado debe controlarse de acuerdo con la expansión y contracción del material. Por ejemplo, la transmisión del rodillo trasero es gradualmente más alta que la transmisión de ajuste fino del rodillo delantero y se utiliza el servomotor para impulsar el rodillo impulsado, y se establecen varias relaciones de transmisión para mejorar gradualmente la transmisión del motor trasero; al motor delantero. El alargamiento de diferentes materiales de transmisión es diferente, generalmente entre 0,1% y 5%. Este control de aumentar secuencialmente la fuerza motriz del rodillo trasero se denomina control de estiramiento.
¿Figura 6-32? Mecanismo de bobinado selectivo multieje
Cuando se requiere que la tensión real del material sea menor que la tensión causada por la aceleración y desaceleración del tambor y la tensión causada por la pérdida mecánica del tambor y la rodillo impulsado, se debe utilizar el mecanismo del rodillo de ajuste elástico para el control. Controla la velocidad de cada motor en función de la posición constante del rodillo elástico. La tensión del material es la mitad de la masa del rodillo de ajuste elástico.
⑥El actuador del controlador de tensión.
A. Embragues y frenos de partículas magnéticas. Los actuadores comúnmente utilizados para controladores de tensión son embragues y frenos de polvo magnético. Los embragues y frenos de partículas magnéticas funcionan de manera similar a los dinamómetros de partículas magnéticas. Se rellena polvo magnético entre el cuerpo impulsor y el cuerpo impulsado. Después de activar la bobina de excitación, el polvo magnético se magnetiza y el par del cuerpo impulsor se transmite al cuerpo impulsado para usarlo como embrague. Si el cuerpo impulsado está fijo, el par del cuerpo de transmisión se consume y puede usarse como freno. Los embragues y frenos de polvo magnético tienen las siguientes características.
1. La corriente de excitación es aproximadamente proporcional al par transmitido, como se muestra en la Figura 6-33.
Dos. El par de transmisión se puede controlar dentro del rango del 3% al 100% del par nominal. El par en ralentí es inferior al 1%.
Número romano 3. Los embragues y frenos de pequeñas partículas magnéticas pueden transmitir cantidades muy grandes de par.
Cuatro. En comparación con el método de control de la armadura del motor, la corriente de excitación del embrague y freno de polvo magnético es pequeña, lo que puede hacer que el dispositivo sea más pequeño y reducir el costo. Al operar bajo la potencia de deslizamiento especificada, la vida útil del polvo magnético es de aproximadamente 5000 ~ 8000 h y puede deslizarse continuamente.
El par nominal del embrague y freno de polvo magnético se puede seleccionar en el rango de 0,5 ~ 4000 n·m.
Los verbos intransitivos se pueden dividir en dos tipos según su estructura: los de eje extendido y los de eje hueco. Según su método de enfriamiento, se puede dividir en tipo de enfriamiento por ventilador, tipo de enfriamiento por aire forzado, tipo de enfriamiento por agua y tipo de disipador de calor.
Número romano 7. Su par de transmisión no cambia con la velocidad de salida y la velocidad de deslizamiento, pero puede permanecer sin cambios.
¿Figura 6-33? Características del freno y embrague de partículas magnéticas
¿Figura 6-34? Características del embrague y freno por histéresis
B. Para aplicaciones más pequeñas, también están disponibles embragues y frenos de histéresis y sus características son las siguientes.
1. La corriente de excitación es aproximadamente proporcional al par transmitido, como se muestra en la Figura 6-34.
Dos. El rango de par nominal es menor, de 0,003 a 10 N·m.
Número romano 3. Su estructura es similar a los embragues y frenos de polvo magnético. Pero no hay piezas que reemplazar.
Cuatro. El embrague de histéresis consta de un primer rotor integrado en el interior y el exterior, que genera la transmisión del par con un segundo rotor cilíndrico (imán permanente no magnetizado). Cuando el primer rotor y la bobina de campo se fijan juntos, se forma un freno de histéresis.
v Su par de transmisión no cambia con la velocidad de salida y la velocidad de deslizamiento, y puede permanecer básicamente sin cambios.
Verbo intransitivo Puede funcionar de forma continua bajo el poder de deslizamiento especificado sin desgaste mecánico.
Número romano 7. En comparación con los motores, la potencia de control es pequeña y el dispositivo de control se puede miniaturizar.
⑦Servomotor, inversor/motor vectorial. Las precauciones para seleccionar y configurar servomotores e inversores/motores vectoriales son las siguientes.
A. Configure el servomotor y el inversor/motor vectorial en modo de control de par para que el par de salida sea proporcional a la señal de entrada. Cuando la señal de entrada es proporcional al diámetro del devanado, se puede obtener un control de tensión constante.
b. La potencia de salida nominal del motor está relacionada con la velocidad nominal y la potencia de salida de funcionamiento continuo. Durante el bobinado y desenrollado, el par aumenta a medida que aumenta el diámetro del bobinado. Con el diámetro de bobinado máximo, el par de salida también debería ser máximo. Por lo tanto, cuando la relación del diámetro del devanado aumenta, se requiere un motor de gran capacidad. Pero si la potencia de salida permanece sin cambios, a veces es necesario reducir la potencia del motor.
c.En el control de tensión, el par del motor debe seleccionarse en función del par durante el funcionamiento continuo. No se debe seleccionar según el par máximo en un corto período de tiempo.
D. En comparación con los servomotores de CA, el rango de control de par del inversor/motor vectorial es más pequeño y no es adecuado para aplicaciones con una relación de par grande (relación de diámetro del devanado * tensión máxima/tensión mínima).
E. Para aplicaciones de alta velocidad, no se deben seleccionar servomotores de CA.
En comparación con los embragues y frenos de polvo magnético, el par de salida de los servomotores de CA es muy pequeño. Cuando se utiliza para impulsar el carrete, se requiere un reductor. La tasa de reducción no puede ser demasiado grande, de lo contrario el control de tensión no se podrá realizar correctamente.
La Figura 6-35 muestra la relación entre el par de salida y la velocidad de un servomotor de CA y un inversor/motor vectorial.
El motor anterior tiene la misma histéresis de embrague y freno, sin desgaste mecánico y libre de mantenimiento.
El mecanismo de desenrollado con motor se puede utilizar para frenar y conducir, por lo que se puede simplificar la estructura. Sin embargo, es difícil de usar en un reductor con una relación de velocidad grande y solo es adecuado para desenrollado de bajo par. Se puede utilizar con embrague de polvo magnético y control de deslizamiento fijo para bobinado de alto par.
¿Figura 6-35? ¿La relación entre el par de salida y la velocidad de diferentes motores
Figura 6-36? Características del par de salida de los motores de par
F. Los motores de par son motores de tipo caja de CA especialmente diseñados con características de caída en los que el par de salida disminuye a medida que aumenta, como se muestra en la Figura 6-36. Para aplicaciones con diámetros de bobinado relativamente pequeños, se pueden lograr operaciones de bobinado a velocidad constante. El bobinado también se puede lograr utilizando un sintonizador de voltaje simple deslizante.