Регулятор мощности дуговой электропечи

 

Изобретение относится к злектротехнике . Целью изобретения является повышение качества регулирования путем повышения быстродействия и устранения перерегулирования при отработке регулятором отклонений режима печи от заданного значения. В контуре тока двигателя законы регулирования изменяются в зависимости от характера тока (прерывистого или непрерывного). Режим токов определяют с помощью фильтра, и в зависимости от сигнала на выходе фильхра регулятор тока-npe-g вращается в пропорционально-интегральное звено при непрерывном токе дви гателя, а при прерывистом токе в интегральное звено. 2 з.п. ф-лы,5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

igg 4 H 05 B 7/148

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3787069/24-07 (22) 28.06.84 (46) 15. 10.86. Бюл. И - 38 (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объеди-. нения "Черметавтоматика" (72) В.Л.Савченко, Ю.П.Зориков, П.А.Хакимов, А.П.Петров и В.Н.Кузнецов (53) 621.365.22(088.8) (56) Электротехническая промьппленность. Сер. Электротермия, 1979, вып. 10 (206), с. 6-7, Авторское свидетельство СССР

11 1029432, кл. Н 05 В 7/148, 1981.

ÄÄSUÄÄ 1264379 А 1 (54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьппение качества регулирования путем повьппения быстродействия и устранения перерегулирования при отработке регулятором отклонений режима печи от заданного значения. В контуре тока двигателя законы регулирования изменяются в зависимости от характера тока (прерывистого или непрерывного).

Ренским токов определяют с помощью фильтра, и в зависимости от сигнала на выходе фильтра регулятор тока пре-Я вращается в пропорционально-интегральное звено при непрерывном токе дви гателя, а при прерывистом токе - в интегральное звено. 2 з.п. A-лы, 5 ил.

1264379

Изобретение относится к электротермии, в частности к регуляторам мощности дуговых электропечей, и может быть использовано в электрометаллургии для регулирования мощности дуговых сталеплавильных печей лутем перемещения электрода.

Целью изобретения является повышение качества регулирования путем повышения быстродействия и устранения перерегулнронания при отработке регулятором отклонений режима печи от заданного значения.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг.2 варианты регулятора; на фиг.3 — блоксхема вычисления среДнеквадратичного значения мощности (тока) дуги, на фиг.4 — диаграммы работы ключей, на фиг.5 — диаграммы работы запоминающих устройств.

Регулятор мощности дуговой электропечи содержит датчик 1 мощности (тока) дуги, задатчик 2 мощности (тока) дуги, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 3, а выход последнего ,соединен со входом блока 4 зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом регулятора 5 скорости, ныход регулятора 5 скорости соединен с TIppBbIM входом второго сумматора 6, первый выход которого соединен с первым входом регулятора 7 тока исполнительного электродвигателя, а второй выход — с входом блока

8 ограничения максимального тока, ныход которого соединен с информационным входом ключа 9, а управляющий вход последнего соединен с выходом компаратора 10, первый вход которого соединен с выходом блока 11 задания опорного напряжения, а второй вход компаратора 1О соединен с выходом фильтра 12, два выхода ключа 9 соединены с вторым и третьим входами регулятора 7 тока, выход же регулятора

7 тока соединен с третьим входом блока 13 логики раздельного управления, выход которого соединен с входом реверсивного тиристорного преобразователя 14, подключенного выходом к якорной цепи исполнительного электродвигателя 15, с выходом (налом) которого соединен исполнительный механизм

16 перемещения электрода 18, с валом исполнительного электродвигателя 15 соединен также датчик скорости 17, первый выход которого соединен с нто5 l0 !

ЗО

55 рым входом регулятора 5 скорости, а второй его выход соединен с вторым входом блока 13 логики раздельного управления, первый вход которого соединен с третьим выходом датчика 19 тока исполнительного =-лектродвигателя

15, первый же выход датчика 19 тока электродвигателя соединен с вторым входом второго сумматора 6, а второй выход датчика 19 тока электродвигателя соединен со входом фильтра 12.

Регулятор (фиг.2) дополнительно снабжен блоком 20 вычисления непрерывного среднеквадратичного значения мощности за заданный интервал времени, включенным между выходом датчика мощности 1 и входом первого сумматора 3, и блоком извлечения квадрат-1 ного корня, включенным между выходом первого сумматора и входом блока эоны нечувствительности.

На фиг.3 представлено выполнение блока вычисления среднеквадратичного значения мощности, который состоит из блока 22 возведения мощности (тока) дуги в квадрат, ключей 23 — 27 поочередного включения запоминающих устройств 28 — 32.„ ключей сброса 33—

37, ключа 38 начального включения запоминающих устройств, счетчика 39, генератора 40, сумматора 41 и блока

42 извлечения квадратного корня, при-! чем выход генератора 40 соединен с входом счетчика 39, первый выход которого соединен с первым входом ключа 38, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы счетчика 39 соединены каждый с первым входом одного из ключей 23 — 27 и с входом соответствующего ключа 33 — 37 сброса. Второй вход ключа 38 соединен с первым выходом блока 22 возведения в квадрат, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей 23 — 27, выходы этих ключей соединены соответственно с первыми входами запоминающих устройств 28 — 32, вторые входы которых соединены соответственно с выходами ключей сброса 37, 33, 34, 35, 36, третьи входы четырех запоминающих устройств 28, 29, 30, 31 соединены с выходом ключа 38, выходы за- поминающих устройств 28, 29, 30, 31, 32 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами сумматора 41, выходы которого соединены со входом блока 42 извлечения квадратного корня, выход которо.го является выходом блока 20 вычисле1264379 ния среднеквадрач ичного значения мощности (тока) дуги.

Регулятор мощности дуговой электропечи работает следующим образом.

С датчика 1 мощности дуги сигнал 5 фактической мощности дуги поступает на первый вход первого сумматора 3, на второй вход последнего подается сигнал с выхода задатчика 2 мощности дуги. Алгебраическая сумма с выхода 1О первого сумматора 3 поступает на вход блока 4 зоны нечувствительности. Первый сумматор 3 и блок 4 зоны нечувствительности составляют непосредственно регулятор мощности дуги. >5

Статическая характеристика блока 4 эоны нечувствительности — пропорциональная с насыщением при опускании электрода и пропорционально-релейная с насыщением и с регулируемой точкой 20 перехода в релейный режим. Зона нечувствительности блока регулируется в диапазоне от одного до 157 номинальной величины тока дуги. С выхода блока 4 зоны нечувствительности сиг- 25 нал поступает на первый вход регулятора скорости 5, на второй вход которого йоступает сигнал с первого выхода датчика скорости 17, который соединен с валом электродвигателя 15 (например, тахогенератор) или соединен электрически с цепью якоря электродвигателя и вычисляет угловую скорость его известным способом.

С вьмода регулятора скорости 5 сигнал поступает на первый вход второго сумматора б, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода датчика тока 19, в сумматоре б эти сигналы алгебраически складыва- 40 ются и эта сумма подается на первый вход регулятора тока 7. На два других входа регулятора тока 7 подключены выходы ключа 9, которыми коммутируются элементы цепи обратной связи 4 регулятора тока так, что при непрерывном токе электродвигателя он превращается в пропорционально-интегральное звено, а при прерывистом токе электродвигателя — в интегральное звено.

Режим прерывистого или непрерывного токов определяется с помощью фильтра 12, на вход которого поступает сигнал с первого выхода датчика тока

19, блока 11 задания опорного напряжения и компаратора 10. Ключом 11 в режиме прерывистых токов подключается также блок 8 ограничения максимального тока, С вьмода регулятора 7 тока сигнал поступает на первый вход блока 13 логики раздельного управления, на второй вход которого поступает сигнал с второго выхода датчика скорости 17, а на третий вход — с третьего выхода датчика тока 19. Блок 13 логики раздельного управления контролирует наличие тока в якорной цепи электродвигателя 15 и дает разрешение на реверс тиристорного преобразователя 14. В зависимости от знака сигнала на выходе регулятора тока 7 тиристорный преобразователь 14 включается "Вперед" или "Назад", а величина сигнала определяет величину напряжения на выходе тиристорного преобразователя 14 и, следовательно, на зажимах якоря электродвигателя 15. Вал электродвигателя

15 соединен с исполнительным механизмом 16 (редуктором, кинематической передачей и т.п.), который в свою очередь соединен с электродом 18 ду говой электропечи и перемещает его вверх или вниз, регулируя тем самым мощность (ток) электрической дуги.

На фиг.2 представлен вариант регулятора мощности электропечи для случая, когда необходимо отстроиться от кратковременных возмущений, вызывающих ненужные перемещения электродов, приводящих к ухудшению технико-экономических показателей работы электропечи. Здесь же введен блок функционального преобразования, позволяющий повысить быстродействие системы при отработке малых перемещений. Для этих целей в,основную структуру (фиг.1} между датчиком 1 мощности (тока} дуги и первым сумматором 3 введен блок 20 вычисления скользящего среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги, а между первым сумматором 3 и блоком 4 зоны нечувствительности включен блок 21 функционального преобразования.

Блок вычисления среднеквадратичного значения мощности (тока) работает следующим образом.

При включении регулятора мощности дуговой электропечи на счетчик 39 подаются с генератора 40 импульсы заданной частоты. С первого выхода счетчика 39 импульс поступает на управляющий вход ключа 38 начального включения запоминающих устройств 28

5 12643

31. На второй вход ключа 38 с первого выхода блока 22 возведения в квадрат поступает квадрат текущего значения измеряемого параметра и через ключ

38 передается на третьи входы четырех запоминающих устройств 28 — 31.

С выходов запоминающих устройств 28

31 промасштабированные сигналы поступают на первые четыре входа сумматора 4 1, с выхода которого суммарный 1О сигнал подается на вход блока 42 извлечения квадратного корня, а на выходе последнего формируется сигнал среднеквадратичного начального значения входного параметра, поступающего I!5 на вход блока 22 возведения в квадрат у ск

«Хй- Ф» ш у где y„ — начальное значение измеряемого параметра, у — начальное среднеквадратич- 25

Скк ное значение измеряемого параметра.

Через заданный интервал времени (равный половине или одному периоду высокочастотной составляющей) по- Зо сле срабатывания ключа 38 со второго выхода счетчика 30 импульс поступает на вход ключа 37 сброса и выходной сигнал этого ключа 37 поступает на второй вход первого запоминающего ус- З5 тройства 28, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс со счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 27, который открывается, и квадрат измеряемого параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 27 на первый вход пятого запоминающего устройства 32, с выхода которого запомненный сигнал поступает на пятый вход сумматора 41, с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого парамет ра .. Ъ. у

6 — О. = О. - .Ю»ct c 4 5 5

Через тот же интервал после выдачи импульса на ключи 37 и 26 с тре79 d тьего выхода счетчика 39 импульс поступает на вход ключа 33 сброса, и выходной сигнал этого ключа поступает на второй вход второго запоминающего устройства 29, очищая его от ранее запомненного з;a- ения. Одновременно импульс с третьего выхода счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 23, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 23 на первый вход первого запоминающего устройства

28, с выхода которого запомненный сигнал поступает на первый вход сумматора 41, а с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметра уг + г + г + г скг 4

Далее, через интервал после выдачи импульса на ключи 33 и 23 с четвертого выхода счетчика 39 импульс поступает на вход ключа 34 сброса, выходной сигнал последнего поступает на второй вход третьего запоминающего устройства 30, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс с четвертого выхода счетчика

39 поступает на управляющий вход ключа 24, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат через второй вход и выход ключа 24 поступает на первый вход второго запоминающего устройства 29, с выхода которого запомненный сигнал поступает на второй вход сумматора 4 1, а с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратичного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметра

Аналогично циклы повторяются и на выходе блока 42 извлечения квадратичного корня появится следующее среднеквадратичное значение

1264379

4 затем у1 у

4 с» 5 затем

»» 6 и т.д, Таким образом, среднеквадратичное значение определяется за четыре такта (= 47) а обновление его происходит через один такт (») и быстро" действие системы регулирования мощности повышается в несколько раз

Т (n = ---) .

Элемент запаздывания с выдержкой порядка 2-5 с не требуется и запаздывание можно понизить (применяя Описанный блок вычисления среднеквадратичного значения) до 0,25 — О, 1 с.

На фиг.4 и 5 для пояснения работы . блока вычисления "скользящего" среднеквадратичного значения мощности (".îêà) дуги приведены диаграммы работы ключей (фиг,4) и запоминающих устройств (фиг.5).

Формула и э обретения

1. Регулятор мощности дуговой электропечи, содержащий первый сумматор, связанный первым входом с датЧИКОМ МОЩНОСТИ, ВТОРЫМ ВХОДОМ вЂ” С задатчиком мощности, а выходом — со входом блока зоны нечувствительности, соединенного выходом с первым входом регулятора скорости электродвигателя, второй вход которого соединен с датчиком скорости электродвигателя, датчик тока электродвигателя, регулятор тока электродвигателя, реверсивный тиристорный преобразователь, подключенный к якорной цепи исполнительного электродвигателя, второй сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем повышения быстродействия и устранения перерегулирования, он дополнительно снабжен блоком ограничения максимального тока, компаратором, ключевым элементом, блоком задания опорного напряжения, фильтром и блоком логики раздельного управления, выход регулятора скорости электродви10 гателя соединен с первым входом вто" ро; о сумматора, соединенного вторым

В.:-:.Одом с датчиком тока электродвигателя, первым выходом — с первым входом регулятора тока, а вторым выхо15 дом — со входом блока ограничения максимума тока, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, соединеннога двумя выходами со вторым и третьим входами регулятора

20 тока электродвигателя, а второй вход ключевого элемента соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом блока задания опорного напряжения, а второй вход через

25 фильтр связан с датчиком тока электродвигателя, выход регулятора тока электродвигателя соединен с первым входом блока логики раздельного упра.вления, второй вход которого соединен с датчиком тока электродвигателя, третий вход — с. датчиком скорости < электродвигателя, а выход — со входом реверсивного тиристорного преобразователя.

2. Регулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что он дополнительно снабжен блоком вычисления непрерывного среднеквадратичного значения

40 мощности за заданный интервал времени, подключенным между датчйком мощности и Иервым входом первого сумматора.

3. Регулятор .по и ° 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен блоком извлечения квадратного корня, подключенным между выходом первого сумматора и входом блока эоны нечувствительности.

12643 79

1264379

I2F 379 м Р кг57 кг. 26 юб

ЗЛО

Составитель Г.Тараканова

Техред Л.Олейник Корректор Е.Сирохман

Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Редактор Т.ПарАенова

Заказ 5578/59

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4