Адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговой электропечи

 

АДАПТИВНОЕ .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДУГИ В ДУГОВрЙ . ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее для каждой базы датчик тока дуги и датчик фазного напряжения, связанные выходами с входом сумматора, датчики первой производной по времени тока дуги сот седних фаз, выходы которых связаны с входом первого блока коррекции .коэффициента передачи, подкаченного 1 выходом к входу указанного сумматора, п датчик первой производной по времени тока дуги данной фазы, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в устройство введены для каждой фазы второй блок коррекции, сумматор, два {суль-индикатора, датчик постоянной составлякйцей напряжения и формирователь стробирующих импульсов, связь датчиков первых производных тока соседних фаз с первым блоком коррекции выполнена чере дополнительный сумматор , а связь датчика, тока дуги .с сумматором - через второй.блок коррекции , оба блока коррекции выполнены в виде аттенюаторов, управляющие входы каждого из которых соединены с выходом сумматора через введенные блоки памяти и ключи, управляющий (П вход ключа первого блока кррре цшг через формирователь стробирующих им-: пульсов и первый нуль-индикато.р подключен к выходу датчика тока дуги, а управляющий вход ключа второго блока коррекции через второй нуль-индикатор и датчик постоянной составляюО ) щей напряжения соединен с выходом 0 датчика фазного напряжения, выполнен ного в виде сумматора, к входу которого подключены выход блока потени циального разделения и через усили- . тель-инвертор выход датчика тока подины,причем вьСсодом указашюго . датчика фазного напряжения служит выход его сумматора,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК

14 А (l9) (I l) ((и) Н 05 В 7 148

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

-1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3693961/24-07 (22) 26, 01. 84 (46) 30 ° Об. 85. Бюл. N - 24 (72) В.И.Дрогин, В.А. Гордиенко, В.А. Харченко, А.П. Татаров, А.М. Нестеров, В.Н. Курлыкин, Ю.П. Тихомиров и В. Н. Коломота (71) Донецкий металлургический .завод им. В.И.Ленина (53) 621.365.22(088.8) (56) Electrowarme international ° 1975, vol. 33, N - 135, S, 221-225. Перевод

ВЦП Ф Ц-82322, 1976.

Bretthauer. Lichtbogenspannugs.—

messung mit automatischer parametr° korrectur durch electronische prozessbeobachter 3 .Lichtbogenentlodung, 2-4 September, 1981,Miskols

Hungary. (54) (57) АДАПТИВНОЕ .УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДУГИ В ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее для каждой базы датчик тока дуги и датчик фазного напряжения,. связанные выходами

/ с входом сумматора, датчики первой производной по времени тока дуги са-. седних фаз, выходы которых связаны с входом первого блока коррекции, коэффициента передачи, подключенного выходом к входу указанного сумматора, и датчик первой производной по времени тока дуги данчой фазы, о тличающееся тем,что,с целью повьппения точности измерения, в устройство введены для каждой фазы второй блок коррекции, сумматор, два

4уль-индикатора, датчик постоянной составляющей напряжения и формирователь стробирующих импульсов, связь датчиков первых производных тока соседних фаз с первым блоком коррекции выполнена через дополнительный сумматор, а связь датчика тока дуги .с сумматором — через второй блок коррекции, оба блока коррекции выполнены в виде аттенюаторов, управляющие входы каждого из которых соединены с выходом сумматора через введенные блоки памяти и ключи, управляющий вход ключа первого блока коррекции через формирователь стробирующих им-: пульсов и первый нуль-индикатор подключен к выходу датчика тока дуги, а управляющий вход ключа второго блока коррекции через второй нуль-индикатор и датчик постоянной составляющей напряжения соединен с выходом датчика фазного напряжения, выполненного в виде сумматора, к входу кото- рого подключены выход блока потенциального разделения и через усили- . тель-инвертор выход датчика тока поднны, причем вйходом указанного . датчика фазного напряжения служит выход его сумматора.

1 116491

Изобретение относится к электро- термии и может быть применено для регулирования и автоматизации процесса плавки металлов и сплавов в дуговых электропечах. S Целью изобретения является повыше-ние точности измерения напряжения дуги

На чертеже представлена блок-схема устройства. для одной фазы печи. 10

Устройство содержит датчики 1-3 первых производных по времени токов дуги. Выход датчика 3 через датчик 4 тока дуги подключен к входу сумматора 5. Выходы датчиков 2 и 3 через 15 дополнительный сумматор 6 и первый блок 7 коррекции, выполненный в виде аттенюатора, соединены с. входом сумматора 5.

Датчик 4 тока подключен к входу уб сумматора 5 через второй блок 8 коррекции коэффициента передачи.

Управляющий вход первого блока 7 коррекции через первые блок 9 памяти и нлюч 10 подключены к выходу сумма- 25 тора 5 ° Управляющий вход второго.блока 8 коррекции через вторые блок 1! памяти и ключ 12 соединены с выходом сумматора 5.

Выход датчика 4 тока через первый Зр нуль-индикатор 13 и формирователь 14 стробирующих импульсов подключен к управляющему входу ключа 10, а к управляющему входу ключа. 12 через второй Нуль-индикатор 15 и датчик 16

35 постоянной составляющей напряжения подсоединен выход датчика 17 фазного, напряжения. Этот датчик состоит из блока 18 потенциального разделения, датчика 19 тока подины, шунта 20, усилителя-инвертора 21 и сумматора 22.

Аттенюаторы 7 и 8 могут быть выполнены.с помошью оптопар, сумматоры б,и 22 - на основе операционных усилителей, ключи 1 О и 1 2 " на микросхе-45 .мах К 284 КН1, блоки 4,9 и 11 — в виде интеграторов на операционных уси.лителях, датчик 16 представляет собой фильтр нижних частот, например LC— — фильтр типа "m". Блок 5 можно вы- 50 полнить в виде датчика напряжения серии УБСР-АИ..

Устройство работает следующим образом, Математической моделью адаптивного55 устройства для измерения напряжения дуги в дуговых электропечах является следующее выражение, справедливое для трехфаэных дуговых электропечей, эксплуатируемьх без нулевого провода:

0 =U +U -U - R+(Ь -М ) — -+

° <11 2

3, « «1с, и Л 1 1 п «1

+(r. -М ) —

di!

3 «1 где Ug — напряжение дуги первой

ABSbl

U .— переменная составляющая

«1 1 фазного напряжения первой фазы;

UI, — постоянная составляющая

С1 напряжения дуги первой фазы;

U — падение напряжения в подине печи; — ток первой фазы;

R - активное сопротивление

1 вторичного токопровода первой фазы, — индуктивность короткой се1 ти первой фазы;

М« — взаимная индуктивность между первой и второй фазами;

M1 — взаимная индуктивность между первой и третьей фад зами;

12 1Ъ вЂ” — — первые производные токов

d< dt по времени соответственно вторбй и третьей фаз.

Для того, чтобы на вход сумматора

22.кроме переменной составляющей фазного напряжения поступала и постоянная составляющая напряжения дуги, в устройстве применен блок 18 потенциального разделения цепей напряжения, пропускающий как переменную, так и постоянную составляющие напря- . жения. Для получения сигнала, пропорционального падению напряжения в подине печи, в цепь заземления нулевой точки подины включен измерительный шунт 20. Поскольку через подину и измерительный шунт 20 течет один и тот же ток, форма кривой падения напряже.ния на них одинакова. Сигнал, снимаемый с шунта 20, усиливается в датчике 19 тока подины и, пройдя через усилитель-инвертор 21, с обратным знаком приходит на вход сумматора 22, В результате на выходе датчика 17 напряжения имеется сигнал

U3 =П« +111 с "«1 °

В связи с изменением рабочей длины электродов, изменением переходных

1164914 4 через нуль напряжение дуги Пр

В- равно нулю, при этом 1 = и сопротивлений контактов, влиянием температуры и т.п. активное сопроти ление вторичного токопровода изменя-. ется в процессе эксплуатации печного агрегата. 5

С целью компенсации ошибки измерений от изменения величины К1 в предлагаемом ус тройс тве вв еде на система адаптации к изменению величины активного сопротивления вторичного токопровода печи. Сигнал, снимаемый с датчика 1 первой производной тока дуги первой фазы по времени, поступает на вход датчика 4 тока, где после интегрирования получается сигнал, пропорциональный току дуги. С выхода

4 сигнал поступает на вход блока 8 для корректировки коэффициента передачи сигнала по току дуги, имеющего определенный коэфФициент передачи.

Корректировка R < осуществляется в моменты эксплуатационных коротких замыканий, которые происходят в процессе работы печи достаточно часто °

В момент касания электродом поверхности расплавляемого металла в печи происходит, исчезновение дуги, при этом U =О, а следовательно, и U 0.

При исчезновении постоянной составляющей на выходе датчика 16 срабатывает нуль-индикатор 15, замыкающий ключ 12.

В результате сигнал с выхода сумматора 5 поступает через блок ll на вход аттенюатора 8, в котором проис35 ходит корректировка коэффициента передачи по току дуги до установления нуля на выходе сумматора 5 (Up=0).

Блок 11 служит для запоминания уста новившегося коэффициента передачи до момента следующей корректировки.

В устройстве введена также автоматическая корректировка коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени 45 двух других Ааэ

dim (И13 M 12) и (7) (3) для трехфазных дуговых печей, экс" плуатируемых без нулевого провода, справедливо следующее: (4) 2

dig Й г ю +

dt . dt

ig = 0;

+ 2

Й

Ток и напряжение дуги имеют одинаковый знак. При прохождении тока 1 (L -M )- — +(1. -М )—

diz

1г,1 1 й

--- г — — —. С учетом выше сказанной

dt dt го для этого момента времени выражение (3) можно представить следующим образом: (ь -и ) — — — (ь -M ) — — (6) с31> - 2

12 dt 1 1 3 dt

На основании этого в момент перехода тока ig через ноль в предлагаемом устройстве осуществляется корректировка коэффициента передачи сигнала. Сигналы, снимаемые с датчиков 2 и 3 первых производных тока дуги по времени двух других фаз, поступают на входы сумматора 6, с выхода которого суммарный сигнал подается на вход аттенюатора 7 корректировки коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других фаз, имеющего определенный коэффициент передачи. В момент перехода ig через ноль при помощи нуль-индикатора )3 и формирователя 14 стробирующих импульсов формируется короткий импульс (например с длительностью tö=l0 мкс), замыкающий ключ 10. В результате сигнал с выхода сумматора 5 за время действия импульса поступает через блок 9 на вход блока 7, в котором осуществляется корректировка коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других фаз до установления нуля на выходе сумма тора 5 (так как при,i =0 и Ue =О).

1 1

Блок 9 необходим для запоминания установившегося коэффициента передачи до момента следующей корректировки.

Напряжение дуги получается в результате сложения в сумматоре 5 всех перечисленных сигналов согласно выражению (1) .

Предлагаемое адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговых электропечах позволяет осуществлять измерение напряжения дуги с высокой степенью точности. Применение- устройства в системе автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи позволяет существенно повысить ее производительность.1164914

Составитель О.Турпак

Редактор Т.Веселова Техред M. Гергель Корректор И, Зрдейи

Заказ 4200I56 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4