Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности регулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг. В регулятор введен второй контур регулирования, который позволяет формировать случайный сигнал управления с требуемыми статистическими характеристиками, благодаря чему представляется возможным регулировать и поддерживать на заданном уровне величину дисперсии напряжения дуги. Это позволяет стабилизировать тепловой и технологический режимы плавки и уменьшить технологические потери. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 Н 05 В 7/148

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4365052/24-07 (22) 12.01,88 (46) 15.11.89. Бюл. У 42 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и

Донецкий металлургический завод им. В.И.Ленина (72) О.Ю.Лозинский, Я.С.Паранчук, Я.Б.Сметанюк и В,Н.Коломота (53) 621.365.22(088.8) (56) Свенчанский А.Д. и Трейзон З.Л.

Автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, 1968, с. 230231.

Авторское свидетельство СССР

9 1399897, кл, H 05 В 7/148, 1986.

Изобретение относится к электротехнике.

Цель изобретения — повышение точности регулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг, На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора мощности дуговой многофазной электропечи; на фиг. 2 — функциональная схема блока вычисления заданного значения коэффициента корреляции; на фиг. 3 — функциональная схема элемента вычитания, Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи для каждой фазы содержит датчик 1 тока дуги, датчик

2 напряжения дуги, выходы которых подключены к входам первого элемента

2 (54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ МНОГОФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности регулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг. В регулятор введен второй контур регулирования, который позволяет формировать случайный сигнал управления с требуемыми статистическими характеристиками, благодаря чему представляется возможным регулировать и подцерживать на заданном уровне величину дисперсии напряжения дуги. Это позволяет стабилизировать тепловой и технологический режимы плавки и уменьшить технологические потери, 3 ил, 3 сравнения, выход которого соединен с первым входом сумматора 4. Выход сумматора 4 через усилитель 5 соединен с входом исполнительного механизма 6 перемещения электрода, выходной сигнал которого воздействует на положение электрода. Первый, второй и третий входы элемента 7 вычитания . соединены соответственно с выходами задатчика 8 напряжения дуги, датчика

2 напряжения дуги и элемента 9 умножения. Выход элемента 7 вычитания подключен к первому входу датчика 10 коэффициента корреляции, второй вход которого соединен с выходом элемента 9 умножения. Выход датчика 10 коэффициента корреляции подсоединен к первому входу второго элемента 11 сравнения, второй вход

1522433 которого связан с выходом блока 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции. Первый вход третьего элемента 13 сравнения через первый датчик 14 дисперсии подключен к выходу элемента 7 вычитания, а его второй вход через второй датчик 15 дисперсии подсоединен к выходу элемента 9 умножения. 10

Первый и второй входы блока 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции соединены соответственно с выходами задатчика 16 дисперсии и первого датчика 14 дисперсии. Выход задатчика 17 частотного спектра соединен с первым управляющим входом генератора 18 случайного процесса, второй управляющий вход которого подсоединен к выходу тре- 20 тьего элемента 13 сравнения. Выход генератора 18 случайного процесса подключен к информационному входу фазосдвигающего устройства 19, а управляющий вход фазосдвигающего уст- 25 ройства 19 связан .с выходом второго элемента 11 сравнения, Выход фазосдвигающего устройства 19 подключен к второму входу сумматора 4 и к входу вычислительного элемента 20, реа-, лизующего модель участка по контуру регулирования от входа усилителя до выхода исполнительного механизма перемещения электрода, Первый и второй входы элемента 9 умножения соединены соответственно с выходами датчика 21 градиента напряжения на дуге и вычислительного элемента 20, Блок 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции включает 40 элемент 22 вычитания, первый вход Ко торого является первым входом блока

12, а выход подключен к первому входу элемента 23 деления, Вход. масштабного усилителя 24 является вторым 45 входом блока 12, а выход подсоединен к второму входу элемента 23 деления и к второму. входу элемента 22 вычитания. Выход элемента 23 деления является выходом блока 12.

Элемент 7 вычитания содержит инвертирующий сумматор 25, первый и третий входы которого являются соответственно первым и третьим входа55 ми элемента 7 вычитания, а его второй вход соединен с выходом инвертора 26, вход которого служит вторым входом элемента вычитания. Выход инвертирующего сумматора 25 служит выходом элемента 7 вычитания.

Регулятор работает следующим образом.

Процесс регулирования электрического режима дуговой электропечи в предлагаемом регуляторе осуществляет-. ся электромеханической системой путем перемещения электродов. Структурно эта система автоматического регулирования состоит из двух контуров регулирования с сумматором 4 на входе. Первый контур регулирования, в котором реализован дифференциальный закон регулирования, вычисление сигнала управления U, осуществляет согласно выражению

U; — à U -Ь I

Рис У (I) где I и U — соответственно средне9 выпрямленные значения тока и напряжения дуги, пропорциональные которым сигналы снимаются с выхода датчика 1.тока дуги и датчика 2 напряжения дуги и поступают на первый и второй входы блока 3 сравнения; а, Ъ вЂ” постоянные коэффициенты, определяющие уставку мощности.

В состав первого контура регулирования входят датчик 1 тока дуги, датчик 2 напряжения дуги и блок 3 сравнения, в котором производится вычисление величины сигнала управления Up,по зависимости (1). Этот сигнал с выхода блока 3 сравнения поступает на первый вход сумматора 4.

Сумматор 4, усилитель 5 и исполнительный механизм 6 перемещения электрода являются общими элементами для первого и второго контуров регулирования. При функционировании только первого контура регулирования изза большой его инерционности имеет место высокий уровень дисперсии напряжения дуги. Для снижения уровня дисперсии напряжения дуги в предлагаемое устройство, помимо указанного первого контура регулирования, дополнительно введен второй контур регулирования, в котором реализован статистический способ вычисления величины сигнала управления х, который поступает на второй вход сумматора 4, Для формирования этого сигнала задейст1522433 вованы следующие устройства, входящие в состав второго контура регулирования: датчик 2 напряжения дуги, задатчик 8 напряжения дуги, элемент 7 вычитания, датчик 21 градиента напряжения на дуге, элемент 9 умножения, вычислительное устройство 20, датчик 10 коэффициента корреляции, первьп 14 и второй 15 датчики дисперсии, блок 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции, первый ll и второй 13 элементы сравнения, задатчик 16 дисперсии, задатчик 17 частотного спектра, генера-. тор 18 случайного процесса и фазосдвигающее устройство 19. Сущность работы второго контура регулирования заключается в следующем. В процессе работы в электропечи постоянNo действуют возмущения, вызывающие случайные изменения длины дуги, а следовательно, и напряжения дуги.

Количественно их действия можно оце- . нить сигналом f, который представляет собой приращения средневыпрямленного значения напряжения дуги, обусловленные действием случайных возмущений (например, случайных изменений длины дуги). Для компенсации действия этого сигнала, т.е. для поддержания заданного электрического режима электропечи: U =U>,, Ха=

=I < > (U> и I — заданные величины

3. средневыпрямленного значения напряжения дуги и тока дуги соответственно), в регуляторе функционирует первый контур регулирования, который посредством усилителя 5 и исполнительного механизма 6 в функции сигнала управления 11 „ осуществляет перемещение электрода, а следовательно вносит соответствующее изменение напряжения дуги йБ, которое направлено на ликвидацию результата действия сигнала f (aU — приращения среднеP выпрямленных значений напряжения дуги, вносимые первым контуром регуля тора, работающего по дифференциальному закону регулирования). Но вследствие большой инерционности первого контура регулирования результат его действия — сигнал QU P — не позволяет полностью компенсировать отрицательное действие сигнала f. Ввиду этого дисперсия напряжения дуги и, следова, тельно, тока дуги при работе только этого контура регулирования имеет высокий уровень. Для снижения велитросети, что позволяет уменьшить ко55 лебания напряжения в сетях электроснабжения и улучшить качество электроэнергии на шинах понизительных подстанций, от которых питаются дуговь|е электропечи. Уменьшение величины

45 чины дисперсии напряжения дуги в предлагаемом регуляторе на второй вход сумматора 4 поступает центрированный случайный сигнал управления х . Результат действия этого сигнала в регуляторе можно оценить сигналом

ЛБ„, который представляет собой приращения средневыпрямпенного значения напряжения дуги, вносимые регулятором в функции лишь от сигнала х, l т.е. приращения напряжения дуги при работе лишь второго контура регулирования. Таким образом, сущность совместной работы двух контуров регулирования такого регулятора заключается в том, что на случайный процесс f-DU, который представляет собой остаточные приращения напряжения дуги, нескомпенсированные первым контуром регулятора, накладывается случайный процесс dU „.

Соответствующие статистические характеристики этих процессов находятся в определенном количественном соотношении. В результате совместного действия этих двух случайных процессов формируется третий случайньп< процесс Ug Uä

Таким образом, благодаря наличию в предлагаемом регуляторе второго контура регулирования, который позволяет формировать случайньп сигнал управления х (t) с требуемыми статистическими характеристиками, представляется возможность регулировать и поддерживать на требуемом, например минимальном уровне величину дисг

У персии Gнапряжения дуги,,т.е. дисхз персию сигнала U — U Уменьшение величины дисперсйи напряжения дуги приводит к уменьшению значения дисперсии. тока дуги, а следовательно, к существенному уменьшению дисперсии мощности дуги, т.е. к повышению точности поддерживания мощности дуги на заданном уровне. Повышение точности регулирования мощности дуги, в свою очередь, позволяет стабилизировать тепловой и технологический режимы плавки, а также приводит к более равномерному потреблению активной и ре( активной мощностей от питающей элек«522ч33 дисперсии напряжения дуги позволяет также уменьшить электрические потери, увеличить среднее значение электриt ческого коэффициента полезного дейст5 вия и повысить производительность электропечи.

Формула изобретения

Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи, содержащий для каждой фазы датчик тока дуги и датчик напряжения дуги, подключенные выходами к входам первого элемента сравне- «5 ния, усилитель, выход которого связан с входом исполнительного механизма перемещения электрода этой фазы, датчик коэффициента корреляции, выход которого соединен с первым входом 20 второго элемента сравнения, соединенного выходом с управляющим входом фазосдвигающего устройства, информационный вход которого подсоединен к выходу генератора случайного процесса, первый управляющий вход которого соединен с выходом задатчика частотного спектра, задатчик дисперсии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности ре-, 30 гулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг, он дополнительно снабжен задатчиком напряжения дуги, элементом вычитания, датчиком градиента напряжения на дуге, элементом умножения, вычислительным элементом, реализующим модель участка по контуру регулирования от входа усилителя до выхода исполнительного механизма пере- 40.мещения электрода, первым и вторым датчиками дисперсии, третьим элемен том сравнения, блоком вычисления заданного значения коэффициента корреляции и сумматором, при этом выход первого элемента сравнения соединен с первым входом сумматора, выход которого связан с входом усилителя, первый, второй и третий входы элемента вычитания подключены соответственно к выходу задатчика напряжения дуги, выходу датчика напряжения дуги и выходу элемента умножения, первый вход которого соединен с выходом датчика градиента напряжения на дуге, а второй вход — с выходом вычислительного элемента, выход элемента вычитания соединен с первым входом датчика коэффициента корреляции и через первый датчик дисперсии с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого через второй датчик дисперсии соединен с выходом элемента умножения, который соединен также с вторым входом датчика коэффициента корреляции, выход третьего элемента сравнения подключен к второму управляющему входу генератора случайного процесса, первый и второй входы блока вычисления заданного значения коэффициента корреляции соединены соответственно с выходом задатчика дисперсии и с выходом .первого датчика дисперсии, а его выход связан с вторым входом второго элемента сравнения, выход фазосдвигающего устройства подсоединен к второму входу сумматора и входу вычислительного элемента.

1522433

Составитель Г.Тараканова

Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Корректор В. Каб аций °

Заказ 6982/57 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иосква, И=35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101