Устройство для измерения информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности измерения информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосвязи электрических режимов всех фаз. Информация о значениях гармоник тока дуги снимается с выхода устройства лишь в случае информативных электрических режимов во всех трех фазах, т.е. печь рассматривается как трехфазный взаимосвязанный агрегат. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 05 В 7/144

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ю ..г -., - 1

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ выход которого через. датчик 2 тока соединен с входом первого порогового ф ы. элемента 3 и с входами и полосовых д фильтров 4, выход каждого иэ которых р соединен с входом одного из и датчи- р ков 5 действующего значения тока, .выход первого из и датчиков 5 действующего значения тока соединен с первым входом первого иэ п усредняющих блоков

6 и с первыми входами и-1 блоков 7 деления, второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из ос. тавшихся и-1 датчиков 5 действующего значения тока, а выход — с первым входом одного из оставшихся усредняющих блоков б, выход каждого усредняющего блока соединен с одним из входов регистрирующего прибора 8. Кроме этого, устройство содержит элемент ИЛИ-НЕ 9, выход которого соединен с входом

1 (21 ) 4324248/24-07 (22) 03.11.87 (46) 30.07.90. Бюл. 9 28 (7!) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.Ю.Лозинский, Я.С.Паранчук и З.Л.Паранчук (53) 621.365.22(088.8) (56) Хусид Ф.Б., Исследование и разработка метода управления дуговыми сталеплавильными печами на основе анализа кривых тока дуги: Автореф. дис. на соиск. степени канд, техн. наук. M., 1974, с. 8-13.

Авторское свидетельство СССР

У 1149447, кл. Н 05 В 7/144, 1985.

Изобретение относится к электротермии и может быть применено для измерения информативных значений гармонических составляющих кривой тока дуги, что используется в системах автоматического управления электрическим и технологическим режимами дуговых электропечей.

Цель изобретения — повышение точности измерения информативных значений тока дуги путем учета взаимосвязи электрических режимов всех фаз.

На фиг.! приведена функциональная схема устройства для измерения информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи; на . фиг.2 — функциональная схема одного из усредняющих блоков.

Устройство содержит в каждой фазе печи датчик 1 мгновенного тока дуги, C

„„80„„1582366 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОР-!!АТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ГАРМОНИК ТОКА ДУГИ

ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьппение точности измерения информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосвязи электрических режимов всех фаз. Информация о значениях гармоник тока дуги снимается с выхода устройства лишь в случае информативных электрических режимов во всех трех фазах, т.е, печь рассматривается как трехфазный взаимосвязанный агрегат. 2 ил.

1582366 таймера 10 и с вторыми входами всех усредненных блоков 6, третьи входы которых соединены с первым выходом таймера 10, четвертые входы — с вторым выходом, а пятые входы — с третьим ! S выходом таймера 10.В каждой фазе печк имеется также датчик 11 напряжвния, выход которого соединвн со входом второго порогового элемента 12, каждый из первых трех входов элемента ИЛИ-НЕ

1 соединен с выходом первого пороговоrо элемента 3 одной из фаз, каждый из

Вторых трех входов элемента HJIH-HE соединен с выходом второго порогово- 15

ro элемента 12 одной из фаз.

Усредняющий блок содержит (фиг.2)

Операционный усилитель 13, инвертирую 1ий вход которого подключен к первому выводу резистора 14, второй вывод резистора 14 соединен с выходом перфorî ф о ключа 15 вход которого является

S а 15 входом блока, выход первого ключа

/ соединен также через второи ключ 16 с нулевой точкой устройства, к которой подключен нвинвер1ирующий вход операционного усилителя

13. Выход операционного усилителя 13через параллельно соединенные конден"

1 оратор 17 и третий ключ 18 подключен инвертирующему входу операционного усилителя 13 и к входу устройства 19 выборки-хранения, выход которого являет ся выходом усредняющего блока 6. ПерВый и второй входы логического эле мента 2И 20 являются соответственно вторым и третьим входами усредняющего ,блока 6. Выход логического элемента

2И 20 соединен с управляющим входом первого ключа 15 и через логический 40 элемент НЕ 21,с управляющим входом . второго ключа 16, Управляющие входы третьего ключа 18 и устройства 19 выборки-хранения являются соответст-. венно четвертым и пятым входами усред-45 няющего блока 6.

Устройство работает следующим обра-зом.

С выхода датчика 1 мгновенного значения тока дуги снимается исследуемый сигнал, пропорциональный мгновенному значению тока дуги в исследуемой фазе, Этот сигнал поступает на входы полосовых фильтров 4. В процессе

55 работы электропечи значение тока дуги изменяется в широком диапазоне (от нуля - режим обрыва дуги, до величины тока короткого замыкания), поэтому при анализе гармонического состава кривой тока дуги необходимо оперировать относительными значениями высших гармоник кривой тока дуги, которые в предлагаемом устройстве вычисляются в виде отношения значений высших гармоник тока дуги K величине его первой гармоники. Вследствие этого первый полосовой фильтр 4 настраивается на измерение первой гармоники тока дуги, другие полосовые фильтры — на высшие гармоники тока дуги, значения которых необходимо измерять. Выходной сигнал каждого полосового фильтра 4, пропорциональный мгновенному значению измеряемой гармоники тока дуги, поступает на вход соответствующего датчика

5 действующего значения тока. Изменение сигнала напряжения ца выходе каждого датчика 5 в процессе работы электропечи имеет характер случайного процесса. Сигнал с выхода первого датчика 5 действующего значения тока поступает на вход первого усредняющего блока 6, который предназначен для определения на своем выходе сигнала первой гармоники кривой тока дуги в информативных электрических режимах работы электропечи на определенном временном интервале Т. Сигнал с выхода первого датчика 5 поступает также на первые входы каждого из блоков 7 деления, на второй вход каждого из которых поступает сигнал с выхода одного из датчиков, В каждом из блоков 7 деления по ходу плавки происходит вычисление текущего значения отношения величины действующего значения одной из анализируемых высшей гармоники тока дуги к величине действующего значения первой гармоники тока дуги.

Сигнал, пропорциональный этому отношению, с выхода каждого блока 7 деле1 ния поступает на .вход соответствующего усредняющего блока 6, каждый иэ которых определяет на своем выходе сигнал, пропорциональный среднему значению относительной величины соответствующей высшей гармоники тока дуги в информативных электрических режимах работы электропечи на определенном временном интервале Т. С выходов усредняющих блоков 6 сигналы поступают на соответствующие входы регистрирующего прибора 8, предназначенного для регистрации измеренных значений анализируемых гармоник тока дуги. ф

5 158

Для измерения усредненных (средних) информативных значений анализиру», емых гармоник тока дуги процесс усред.нения по времени необходимо производить лишь при работе электропечи в информативных электрических режимах работы. Для определения наличия в печи в каждый момент времени информатив— ного или неинформативного электрического режима в предлагаемом устройстве задействованы три датчика 1 мгновенных значений тока дуги, три датчика 2 тока дуги, три датчика 11 напряжения на дуге, шесть порогоных элементон 3 и 12, а также логический элемент ИЛИНЕ 9, Определение информативных режимов работы электропечи осуществляется путем контроля тока дуги и напряжения на дуге в каждой фазе электропечи.

В качестве информативных режимов работы электропечи принимаются те режимы, в которых токи дуг и напряжения на дугах в каждой фазе одновременно принимают определенные значения, соответствующие этим режимам.

Неинформативные электрические режимы работы в любой нз фаз — это режимы короткого замыкания и близкие к нему, которые н устройстве распознаются по величине напряжения на дуге 11, находящегося в диапазоне 0 < И < И > и режимы обрыва дуги и близкие к нему распознаваемые по величине тока дуги, значения которого в этих режимах находятся в диапазоне 0 < I ? ми„. Зтим режимам свойственно то, что значения гармоник тока дуги в них определяются в основном, длиной дуги и в незначительной степени зависят от условий горения дуги (температуры в печи, формы и состава шихты, физико-термического состояния расплава и др.). Значения величин г1 и

$ ..МИК

Ii „„могут быть ориентировочйо приняты равными 11 »1 „„к = (0,03-0,05)0 . мкк = (О, 03-0,05) I > сг(11 ст и

I „ — соответственно напряжение на дуге и ток дуги, соответствующие устанонленйому электрическому режиму работы электропечи). С выхода каждого датчика 2 тока дуги сигнал, пропорциональный значению тока дуги в определенной фазе, поступает на вход соответствующего порогового элемента 3, а с выхода- каждого датчика 11 напряжения на дуге сигнал, прог?орциональный значению напряжения на дуге в определенной фазе, поступает на вход

2366 6 соответствующего порогового элемента

12. Все пороговые элементы представляют собой однопороговые компараторы напряжения. Если входной сигнал

5 порогового элемента, меньше величины порога срабатывания, то выходной сигнал этого элемента находится на уровне "1", в противном случае выходной сигнал устанавливается на уровне

"0". Таким образом, анализируя выходные сигналы элементов 3, можно определить наличие или отсутствие режимов обрыва дуги или близких к нему в соответствующих фазах (наличию этих режимов соответствует 1 на выходе порогового элемента), а по значению выходных сигналов пороговых элементов

12 можно определять наличие пли от20 сутствие режимов короткого замыкания или близких к нему (наличию этих режимов в определенной фазе соответствует 1 на выходе соответствующего порогового элемент l) Сигналы с ныхс>25 дон пороговых элементов 3 и 12 поступают на соответствующие входи логического элемента ИЛИ-НЕ 9. Если в данный момент времени на всех входах логического элемента ИЛИ-НЕ 9 спг? алы

30 установлены на уровне "0", т.е, но всех фазах печи имеют место информативные электрические режимы, то на ныходе логического элемента ИЛИ-НЕ 9 сигнал оавен "1". Если хотя бы на

35 одном или нескольких входах логическо го элемента ИЛИ-НЕ 9 сигнал принимает

>! >> значение 1, то на выходе этого ло-, .гического элемента установится сигнал равный Q, что свидетельствует о на40 личин в печи неинформативного электрического режима. Таким образом, анали-, зируя выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 9, можно определить наличие или отсутствие в электропечи

45 информативных электрических режимов.

Информация снимается с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 9 и используется для управления режимами работы усредняющих блоков 6 и таймера 10 °

50 Усредняющий блок 6 работает следующим образом. Процесс нычисления усред-ненного значения входного сигнала в усредняющем блоке 6 циклически повторяется, а н течение одного ппкп» его работ у »o ?»c! ра»це:??»» ь ?»а Тр » интервала: первый ин гервад — усредне— ние по времени входного с ?г нала (ин, тегрирование); второй интервал перезапись напряжения с выхода опера158236б

Формула изобретения

Устройство для измерения информативных значений гармоник тока дуги трех.фазной дуговой электропечи, содержа- 35 щее в каждой фазе печи датчик мгновен— ного значения тока дуги, выход которого через датчик тока соединен с входом первого порогового элемента, и полосовых фильтров, вход каждого из 40 которых связан с выходом датчика ционного усилителя 13 на выход инвертирующего устройства 19 выборкихранения; третий интервал — разряд до нуля конденсатора 17. В первом интервале цикла происходит интегрирование входного сигнала. ИнтегрироваНие осуществляется интегратором, элементами которого являются операционный усилитель 13, конденсатор

1,7 и резистор 15. Временные:;интервалы определяются сигналами таймера 10. !

Таким образом, устройство позволяет поьдсить точность информативных электрических. режимов работы электро- 15

1ечи, что обеспечивает повышение

1очности измерения информативных значений гармоник тока дуги, т.е. значеиий гармоник тока дугй, измеренных и усредненных лишь в информативных gg лектрических режимах. Повышение точ1 ости определений информативных элекрических режимов, достигается благода ря тому, что определение информатив-. ных или .неинформативных режимов рабо- 25 гы электропечи производится исходя из анализа электрических режимов одноВременно во всех трех фазах, т.е.

Печь рассматривается как трехфазный

° Взаимосвязанный агрегат. мгновенного значения тока дуги, а выход соединен с входом одного из п датчиков действующего значения тока

1 и регистрирующий прибор, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосвязи электрических режимов всех фаз, оно дополнительно содержит элемент ИЛИ-HE таймер и в каждой фазе печи и-1 блоков деления, и усредняющих блоков и датчик напряжения, выход которого соединен с входом введенного второго порогового элемента, при этом выход первого датчика действующего значения тока каждой фазы соединен с первым входом первого усредняющего блока и первыми входами и-1 блоков деления данной фазы, второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из оставшихся и-1 датчиков действующего значения тока, выход каждого блока деления соединен с первым входом одного из оставшихся и-1 усредняющих блоков этой фазы, выход каждого из которых соединен с одним из п входов регистрирующего прибора данной фазы, каждый из первых трех-входов элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом первого порогового элемента одной из фаз, каждый из трех вторых входов элемента ИЛИ-HE соединен с выходом второго порогового элемента одной из фаз, его первый выход соединен с вторыми входами всех усредняющих блоков каждой фазы, его второй выход соединен с входом таймера, три выхода которого соединены с третьим, четвертым и пятым входами каждого усредняющего блока, каждой фазы.

1582366

Составитель Е.Косарев

Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор А.Огар

Заказ 2098 Тираж 670 Подписное

ВМИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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