Динамический момент вычисляется как произведение момента инерции J и ускорения dv/dt, рассчитанного в блоке задатчика интенсивности ЗИ. Задание на линейную скорость Vзл после деления на текущий радиус Rр преобразуется в задание на угловую скорость, а после прибавления скорости обгона Wоб, используемой в режиме стабилизации натяжения, поступает на блок ЗИ. Блок задатчика интенсивности ЗИ формирует кривую разгона и торможения и вычисляет ускорение dv/dt. Задание на угловую корость Uзс подается на двухконтурную систему подчиненного регулирования. Регулятор скорости является адаптивным и в зависимости от радиуса рулона изменяется динамика разгона и торможения моталки. Выход с регулятора скорости РС поступает на блок ограничения БО, на котором ограничивается задание на ток в контур тока. При этом ограничение на ток Iогр вляется частным от деления момента ограничения Могр и потока Ф, который определяется по току возбуждения Iв и кривой намагничивания (блок Ф), определенной при настройке преобразователя. По данным двигателя, определенным при наладке (сопротивление и индуктивность якоря), напряжению и току, вычисляется текущее ЭДС двигателя, которое используется при регулировании двигателя с ослабление поля. В начале намотки, когда радиус рулона минимален, задание на угловую скорость двигателя велико и ЭДС двигателя выше номинального. Регулятор ЭДС РЭ выходит из насыщения и снижает ток возбуждения, что приводит к ос-лаблению поля и увеличению скорости двигателя выше номинальной. Так же в преобразователе с помощью блока ПЭ реализуется пред-управление ЭДС, которое выражается в том, что при настройке преобразователя заранее записывается зависимость скорости и тока возбуждения. Задание на ток с блока ПЭ подается на контур тока возбуждения, а регулятор ЭДС является корректирующим звеном. Данная структурная схема удовлетворяет основным принципам управления намоточными механизмами и реализуется установкой параметров в преобразователе Simoreg DC Master, при этом не требует никакой дополнительной аналоговой лектроники. Применение преобразователей нового типа с цифровым управлением является оптимальным при модернизации, так как позволяет заменить не только преобразователь, но и исключить часть системы управления, выполненной на аналоговых блоках, применяемых на действующих агрегатах обработки стального проката. А это, в свою очередь, приведет к повышению надежности системы управления. Расчет Могр и задания на угловую скорость производиться по следующей схеме представленной на рисунке 14.

Зависимость между линейной скоростью полосы и угловой скоростью рулона имеет вид:

Для поддержания неизменного натяжения полосы момент на барабане необходимо регулировать в соответствии с изменением диаметра рулона.

Соответствующая мощность рассчитывается по формуле:

(92)

где С - момент на барабане; Т - Натяжение полосы; С_р - момент, компенсирующий потери; Р - масса рулона и барабана; D - диаметр рулона; l и h - соответственно ширина и толщена полосы; г - удельная плотность стали; н - линейная скорость полосы; щ - угловая скорость барабана.

Можно показать, что:

(93)

Для компенсации инерции требуется мощность, равная:

(94)

Момент на барабане для компенсации инерции (обусловленной увеличением или уменьшением скорости полосы) равен:

(95)

Подставляя в эту формулу диаметр, ширину и i, получаем:

(96)

Момент, который должен передавать двигатель для компенсации инерции, будет равен:

(97)

Приведенные выше зависимости следует использовать для расчета момента двигателя, при котором обеспечиваются требуемое натяжение полосы, компенсация изменения диаметра рулона, инерции и механических потерь, а также потерь на преодоление сопротивления полосы изгибу:

(98)

Рисунок 14. Расчет входных параметров системы электропривода моталки

Для компенсации инерции требуется мощность, равная:

(99)

Момент на барабане для компенсации инерции (обусловленной увеличением или уменьшением скорости полосы) равен:

(100)

Подставляя в эту формулу диаметр, ширину и i, получаем:

(101)

Момент, который должен передавать двигатель для компенсации инерции, будет равен:

(103)

Приведенные выше зависимости следует использовать для расчета момента двигателя, при котором обеспечиваются требуемое натяжение полосы, компенсация изменения диаметра рулона, инерции и механических потерь, а также потерь на преодоление сопротивления полосы изгибу:

(104)

Требуемый момент складывается из следующих слагаемых:

С_т=ТD - момент, обеспечивающий натяжение полос;

С_р - момент, компенсирующий механические потери;

С_m - момент, компенсирующий инерцию.

Момент для компенсации момента инерции С_m можно представить в виде:

(105)

где A и B являются константами, величина которых зависит от физической конфигурации системы:

(106)

(107)

где д - удельная плотность материала барабана;

J₀ - момент инерции группы "двигатель + редуктор", отнесенный к валу двигателя;

г - удельная плотность стали, кг/м³;

L_М - длина барабана, м;

l - ширина рулона, м.

3.4 Моделирование электропривода моталки