Способ и система автоматического управления электрическим режимом трехфазной рудотермической печи

Изобретение относится к металлургической промышленности и к специальной области электротехники, связанной с электрическим дуговым нагревом при выплавке различных сплавов, а именно - к автоматическому управлению мощностью тока и положением электродов рудотермических печей. Способ и система автоматического управления предназначены для управления рудотермической печью, которая имеет один трехфазный или три однофазных печных трансформатора, ванну с выплавляемым жидким сплавом и шихтой, в которую помещены электроды, соединенные шинными пакетами с низкой стороной трансформатора. Система автоматического управления, с помощью которой реализуется способ, состоит из измерителей напряжения и тока на стороне высокого напряжения трансформатора; измерителей напряжения на электродах магниточувствительных элементов, подключенных к датчику тока, установленных на стороне низкого напряжения (далее в короткой сети) трансформатора. Цепи измерителей напряжения и тока на стороне высокого напряжения присоединены к первому комплексному измерителю параметров трехфазной сети (КИПТС), а цепи измерителя напряжения и датчика тока короткой сети присоединены ко второму КИПТС. Цепи первого и второго КИПТС подсоединены к программируемому логическому контроллеру. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к металлургической промышленности и к специальной области электротехники, связанной с электрическим дуговым нагревом при выплавке различных сплавов, а именно - к автоматическому управлению мощностью тока и положением электродов рудотермических печей.

Известны способы и системы управления электрическими параметрами рудотермических печей (РТП), в том числе способы управления по импедансу ванны или по активному сопротивлению ванны, а также системы управления перемещением электродов и переключением ступеней напряжения (ПСН) печного трансформатора /1, с.288-296/.

Способ управления по импедансу (полному сопротивлению) или по активному сопротивлению ванны печи состоит в выполнении следующих соотношений:

или

где U_в - напряжение на ванне печи (измеряется между электродом и цеховым контуром заземления);

I_э - ток электрода;

z_в - полное сопротивление ванны печи;

x_в - реактивное (индуктивное сопротивление ванны печи);

R_в - активное сопротивление ванны печи.

Известный способ не позволяет достичь оптимального электрического режима работы печи, так как при расчете полного и/или активного сопротивлений ванны печи используются напряжения, измеренные между электродом и цеховым контуром заземления. Напряжение между электродом и цеховым контуром заземления является геометрической суммой падения напряжения на электроде и напряжением между нулевой точкой ванны печи (металлом в ванне печи) и точкой соединения измерительной системы с цеховым контуром заземления. Описанный способ не позволяет учесть эффект "переноса мощности" или "взаимовлияния фаз", при котором перемещение одного из электродов вызывает изменение параметра регулирования в двух других электродах. Для исключения ложных перемещений электродов, при формировании задания на перемещение электрода вводят ограничение, так называемую зону нечувствительности. Суть ограничения заключается в том, что задание на перемещение электрода формируется только тогда, когда текущее отклонение параметра регулирования от заданного превышает по модулю заранее заданное значение зоны нечувствительности. Наличие зоны нечувствительности снижает точность регулирования положения электрода и быстродействие регулятора.

Система измерения электрических параметров и управления электрическим режимом печи /1, рис.8.4/ не имеет средств измерения токов большой величины в шинных пакетах короткой сети печного трансформатора с достаточной для эффективного управления точностью и в ее описании не приведен алгоритм расчета полного или активного сопротивления.

Вышеописанные недостатки известного способа управления и системы измерения электрических параметров не позволяют добиться существенного снижения удельного расхода электроэнергии при выплавке сплавов.

Известен способ управления электрическим режимом трехфазной дуговой печи, включающий способ управления положением электродов на основе сравнения заданных величин импеданса или сопротивления, определяемых на основе измеряемых величин тока и напряжения, преимущественно по содержанию гармонических составляющих фазового тока, в частности по основным гармоникам фазового тока и напряжения /2/.

Недостаток способа - его сложность и измерение тока на стороне высокого напряжения печного трансформатора. Так как обмотки трансформатора обычно соединяются в треугольник, как на стороне высокого напряжения, так и на стороне низкого напряжения, Фурье - анализ тока фазы стороны высокого напряжения не будет отражать гармонический состав тока электрода. Связано это с тем, что электрическое соединение "треугольник" является фильтром токов "нулевой последовательности", то есть гармоник, кратных трем.

Известен способ управления электрическим режимом трехэлектродной рудотермической печи, подключенной по схеме "треугольник на электродах", при котором измеряют токи электродов, сравнивают их с заданными значениями и при наличии отклонений перемещают соответствующий электрод, но учитывая дополнительно соотношения между измеренными и заданными значениями сопротивлений "электрод-подина" /3/.

Недостаток этого способа управления электрическим режимом РТП заключается в том, что по данному способу управления целью управления является поддержание токов электродов в заданном диапазоне. При этом изменение тока в одном электроде предлагается компенсировать как перемещением электрода, в котором произошло изменение тока, так и перемещением соседних электродов (в случае невозможности перемещения электрода в котором нужно изменить ток). А при невозможности перемещения электродов предлагается переключать ступени ПСН каждого трансформатора индивидуально. Предложенный способ не работоспособен на печах, оснащенных одним трехфазным трансформатором. Данный способ не обеспечивает стабильной посадки электродов, так как отработка возмущения в одном электроде приведет к изменению посадки двух других электродов. При предложенном способе коэффициенты трансформации на всех трех трансформаторах могут быть разными, что приведет к несимметричности электрической нагрузки, а значит к повышенным реактивным потерям.

Известен способ управления электротермическим процессом, особенно в трехфазных дуговых печах с соединением "треугольник на электродах" при нагрузке, имеющей электрический нуль. При этом способе вычисляются сопротивления нагрузки на электродах на базе вычисленных значений токов в схеме "треугольник на электродах" по измеренным значениям токов на высокой стороне печного трансформатора и измеренных напряжений между электродами. На основе сравнения вычисленных и заданных сопротивлений нагрузки на электродах изменяют положение электродов относительно уровня жидкого металла в печи /4, 5/, прототип способа.

Недостаток способа - значительная ошибка в вычислении текущего значения сопротивления на электродах вследствие значительной разницы между действительным значением тока в электроде в каждый момент времени и вычисленным значением тока по его величине на высокой стороне печного трансформатора.

Известен способ автоматического управления электрическим режимом трехфазной рудовосстановительной электропечи, имеющей схему соединения "треугольник на электродах", при котором измеряют ток каждого электрода, сравнивают его с заданным значением тока, формируют управляющий сигнал, пропорциональный отклонению тока каждого электрода от заданного значения и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода и на ПСН печного трансформатора /6/. Недостаток способа в том, что он применим для печей малой мощности, вследствие отсутствия средств измерения большого тока на электродах.

Известен способ управления дуговой электрической печью путем поддержания постоянного сопротивления на уровне заданной величины перемещением электродов /7/. Недостаток способа состоит в весьма приближенном вычислении текущих значений активных сопротивлений в цепях электродов через вычисление активной и реактивной мощности по току, измеренному в первичных цепях печного трансформатора, и по усредненной величине сдвига фаз тока и напряжения, что вызывает дополнительные затраты энергии на выплавку ферросплавов.

Известна также система управления электрическим режимом рудотермической печи, включающая датчики тока для каждой фазы печи, датчики напряжения, датчик активной мощности, блоки перемещения электродов, блок управления переключением ступеней напряжения, выходы которого соединены с входами ПСН печного трансформатора, а также множество других блоков, обеспечивающих управление электрическим режимом печи /8/. Недостаток этой системы управления - ее сложность и замедленная реакция на изменение электрического режима, приводящая к увеличенному расходу энергии на процесс выплавки сплава.

Известны система и способ управления положением электродов трехфазной дуговой печи, включающая измерительные трансформаторы тока и напряжения для текущего измерения тока и напряжения в цепи электродов, устройства измерения активной и реактивной мощности, присоединенные к измерительным трансформаторам тока и напряжения, программируемый блок управления, присоединенный к устройствам измерения активной и реактивной мощности, механизм управления положением электродов, подключенный к программируемому блоку управления и изменяющий положение электродов при отклонении текущего значения коэффициента мощности от заданного /9, 10, прототип системы/. Недостаток известной системы управления положением электродов - ее сложность, высокая стоимость и невозможность применения в рудотермических печах. Известная система рассчитана на измерение токов в электродах с использованием стандартных трансформаторов тока, установленных на шинах, соединяющих выводы низкого напряжения трансформатора с электродами. При соединении обмоток низкого напряжения трансформатора по схеме "треугольник на электродах", отсутствует возможность установить стандартный трансформатор тока в шинный пакет короткой сети. Известный способ применим на электродуговых печах с так называемой "открытой дугой" и предназначен для управления длиной дуги посредством измерения и регулирования коэффициента мощности. В сталеплавильных печах существует необходимость изменения длины дуги в зависимости от этапа или режима плавки. В рудотермических печах электрическая дуга горит под слоем шихты (так называемая "укрытая дуга"), а некоторые рудотермические процессы используют слаборазвитую дугу или бездуговой процесс.

Первая техническая задача, решаемая предложенным изобретением - создание способа автоматического управления электрическим режимом РТП, позволяющего сократить удельный расход электроэнергии и электродной массы на выплавку сплава.

Вторая техническая задача - создание системы для реализации предложенного способа, обеспечивающей получение заданного технического эффекта.

Первая техническая задача решена в способе автоматического управления рудотермической печи, включающей один или несколько печных трансформаторов со вторичными обмотками, соединенными с электродами через шинный пакет по схеме "треугольник на электродах" и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме "звезда с изолированной нейтралью", при котором измеряют токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, задают значения сопротивления нагрузки как параметра регулирования положения электродов и электрического режима соответственно, вычисляют текущие значения сопротивления нагрузки на основе измеренных токов и напряжений, сравнивают заданные и рассчитанные текущие значения сопротивления нагрузки, выбирают электрод с отклонением текущих значений сопротивления нагрузки от заданных, воздействуют на привод выбранного электрода для управления его положением до момента достижения рассогласования текущего и заданного значений сопротивления нагрузки, не превышающего заданной зоны нечувствительности, измеряют токи I₁₂, I₂₃, I₃₁ во вторичных обмотках печного трансформатора датчиками, установленными в шинном пакете короткой сети, и напряжения на электродах U₁, U₂, U₃, выделяют основные гармоники I₁₂, I₂₃, I₃₁ токов I₁₂, I₂₃, I₃₁ и основные гармоники U₁, U₂, U₃ напряжений на электродах U₁, U₂, U₃, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U₁, U₂, U₃ и любой из основных гармоник токов I₁₂, I₂₃, I₃₁, рассчитывают углы между векторами токов используя теорему косинусов:

где α₁ - угол между векторами и ;

α₂ - угол между векторами и ;

α₃ - угол между векторами и ;

± - знак, учитывающий последовательность фаз первичного напряжения и схему включения обмоток трансформатора (трансформаторов),

формируют векторную форму основных гармоник токов I₁₂, I₂₃, I₃₁:

и векторную форму основных гармоник напряжений U₁, U₂ U₃:

используя измеренные или рассчитанные величины углов сдвига фаз, и принимая фазу одного из векторов тока , , , равной нулю,

рассчитывают в векторной форме токи электродов:

рассчитывают в векторной форме расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:

определяют полное сопротивление каждого электрода, используя закон Ома в векторной форме:

задают в качестве параметра регулирования положения электрода модуль полного сопротивления электрода, для каждого электрода вычисляют и сравнивают разности между заданными и рассчитанными текущими значениями параметра регулирования положения электрода, определяют для каждого электрода отклонение текущего параметра регулирования положения электрода от заданного значения, формируют задание на перемещение электрода, исходя из величины и знака текущего отклонения, и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода.

В одном из вариантов способа, в качестве параметра регулирования принимают активное сопротивление электрода:

где R_э - активное сопротивление электрода;

- проекция вектора , на вещественную ось, что позволяет управлять печью с резистивной нагрузкой. Примером такой нагрузки являются печи с электродами, погруженными в жидкий шлак, например печи для производства желтого фосфора.

При другом варианте способа токи электродов I₁, I₂, I₃ измеряют с помощью датчика с МЧЭ, установленными в каждом шинном пакете короткой сети печного трансформатора и соединенными между собой по схеме "треугольник".

При следующих вариантах способа измеряют напряжения на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой или по схеме треугольника.

При соединении измерительных цепей напряжения по схеме "треугольник" измеряют напряжения между электродами U₁₂, U₂₃, U₃₁, выделяют основные гармоники U₁₂, U₂₃ U₃₁ измеренных напряжений U₁₂, U₂₃, U₃₁, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U₁₂, U₂₃, U₃₁ и любой из основных гармоник токов I₁₂, I₂₃, I₃₁, определяют полное сопротивление каждого электрода, используя преобразование "треугольник - звезда":

где

При соединении измерительных цепей напряжения по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой:

Способ реализован с помощью системы автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, имеющей устройство перемещения электродов, переключатель ступеней напряжения ПСН на высокой стороне печного трансформатора, первый комплексный измеритель параметров трехфазной сети (первый КИПТС), датчики тока и напряжения, подключенные к высокой стороне печного трансформатора и к первому КИПТС; второй КИПТС, измерительные входы напряжения которого подключены к электродам, включенным по схеме "треугольник на электродах" на стороне низкого напряжения печного трансформатора и замкнуты на ванну с металлом по схеме "звезда" с изолированным нулем, а измерительные входы токов подключены к датчикам тока, установленным в шинных пакетах и соединенным по схеме "треугольник", программируемый логический контроллер (ПЛК), вводы которого подключены к первому и второму КИПТС, а управляющие выходы - к устройствам перемещения электродов и ПСН, при этом второй КИПТС имеет первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяется основная гармоника каждого тока и каждого напряжения в цепи каждого электрода; определяются углы сдвига фаз между основной гармоникой сигнала тока и соответствующей основной гармоникой сигнала напряжения и рассчитываются косинусы углов сдвига фаз; второй КИПТС выдает в ПЛК в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, по которому на основе стандартных цифровых сигналов, принятых от второго КИПТС, восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющее воздействие на ПСН.

В одном из вариантов системы датчики тока имеют магниточувствительные элементы, установленные в шинных пакетах между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.

Основными признаками способа управления, за счет которых получается эффект являются:

- измерение тока по стороне низкого напряжения печных трансформаторов;

- выделение из измеряемых сигналов токов и напряжений и использование в дальнейших расчетах основных гармоник сигналов;

- расчет параметра регулирования в векторной форме;

- применение при расчете сопротивлений электродов расчетного напряжения. Суть расчетного напряжения состоит в том, что это напряжение рассчитывается относительно предполагаемого потенциала металла в ванне печи, что позволяет максимально уменьшить влияние эффекта переноса мощности на работу регуляторов и обеспечить стабильную посадку электродов вне зависимости от изменения напряжения питания и ступени трансформации печных трансформаторов.

- Использование переключения ПСН только в целях регулирования трехфазной мощности печи в целом как электропечного агрегата.

На фиг.1 показана схема системы автоматического управления автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи.

На фиг.1 а - схема включения МЧЭ между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.

На фиг.2 - схема короткой сети печного трансформатора с установленными МЧЭ в шинах каждого шинного пакета и с обозначениями измеряемых токов и напряжений.

На фиг.3 - схема измерения токов в шинных пакетах с помощью датчика 9 с МЧЭ 8 (на фиг.1), соединенными между собой по схеме треугольника.

На фиг.4 a, b, c, d, e - варианты схем измерения напряжений на электродах измерителем 7 на фиг.1, 2:

4а - типовое решение измерения напряжений для электрических трехфазных печей;

4b - схема измерения напряжений на электродах относительно контура заземления;

4с - схема измерения напряжений на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой;

4d - схема измерения напряжений на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме треугольника.

На фиг.5 приведена принципиальная электрическая расчетная схема.

Способ и система автоматического управления предназначены для управления рудотермической печью, которая имеет один трехфазный или три однофазных печных трансформатора 1 (фиг.1, 2, 3, 5), ванну 2 с выплавляемым жидким сплавом и шихтой, в которую помещены электроды 3, соединенные шинными пакетами 4 с низкой стороной трансформатора 1. Система автоматического управления, с помощью которой реализуется способ, состоит из измерителей напряжения 5 и тока 6 на стороне высокого напряжения трансформатора 1; измерителей напряжения 7 на электродах 3 магниточувствительных элементов 8 (МЧЭ 8), подключенных к датчику тока 9, установленных на стороне низкого напряжения (далее в короткой сети) трансформатора 1. Цепи измерителей напряжения 5 и тока 6 на стороне высокого напряжения присоединены к первому комплексному измерителю параметров трехфазной сети 10 (далее КИПТС 10), а цепи измерителя напряжения 7 и датчика тока 9 короткой сети присоединены ко второму комплексному измерителю параметров трехфазной сети 11 (далее КИПТС 11). Цепи КИПТС 10 и 11 подсоединены к программируемому логическому контроллеру 12 (далее ПЛК 12), который получает стандартные цифровые сигналы, соответствующие измеренным параметрам I_А, I_B, I_C, I₁, I₂, I₃, U₁, U₂, U₃, и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими основными гармониками сигналов тока и напряжения электродов от КИПТС 10 и 11 и по второму алгоритму вырабатывает управляющие цифровые сигналы, поступающие по соответствующим цепям к устройствам управления перемещением электродов и ПСН (на фиг.1 не показаны).

Способ автоматического управления, реализуемый системой, включает следующие действия: измеряют токи I₁, I₂, I₃ во вторичных обмотках печного трансформатора 1 с помощью МЧЭ 8, установленных в шинных пакетах, и напряжения на электродах U₁, U₂, U₃, используя которые КИПТС 11 реализует первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяют основные гармоники I₁, I₂, I₃ токов I₁, I₂, I₃, основные гармоники U₁, U₂, U₃ напряжений на электродах U₁, U₂, U₃ и косинусы углов сдвига фаз cosϕ₁, cosϕ₂, cosϕ₃ между каждым напряжением U₁, U₂, U₃ и соответствующим током I₁, I₂, I₃. Полученные таким образом параметры передаются в ПЛК 12.

В ПЛК 12 производятся расчеты по приведенному ниже второму алгоритму:

1) определяются углы сдвига фаз между соответствующими парами измеренных основных гармоник сигналов тока и напряжения:

ϕ₁=arccos(cosϕ₁), ϕ₂=arccos(cosϕ₂), ϕ₃=arccos(cosϕ₃);

2) рассчитывается угол между векторами токов I₁ и I_2;

3) рассчитывается угол между векторами токов I₁ и I₃

4) фаза вектора тока I₁ принимается равной нулю;

5) формируются вектора токов и напряжений в виде:

6) вычисляются расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:

7) определяют полное сопротивление нагрузки каждого электрода, используя формулы для закона Ома в векторной форме:

8) по заданной у ставке параметра регулирования (в качестве параметра регулирования принято полное сопротивление электрода) определяется задание на перемещение электрода:

где i - номер соответствующего электрода;

k - коэффициент пропорциональности исполнительного истройства перемещения электрода;

z_y - уставка.

Если в качестве параметра управления (регулирования) используют активное сопротивление нагрузки, то после расчета токов и напряжений на электродах относительно потенциала нейтральной точки в ванне печи, определяют активное сопротивление нагрузки для каждого электрода по формулам: . Дальнейшие действия аналогичны описанным выше.

В сравнении с известными способами управления ЭУ ТЭП описанный способ обеспечивает следующий технический эффект (эффекты) за счет: стабильной глубокой посадки электродов, не зависящей от изменений питающего напряжения и от текущей ступени ПСН и выравнивания нагрузки на электродах.

Отличительные признаки системы автоматического управления (фиг.1) в том, что второй КИПТС имеет первый алгоритм, который позволяет с помощью преобразования Фурье выделять основные гармоники каждого тока и каждого напряжения в цепи каждого электрода, определять углы сдвига фаз между каждой основной гармоникой тока и соответствующего напряжения, рассчитывать косинус угла сдвига фаз и выдавать в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, который на основе принятых стандартных цифровых сигналов от второго КИПТС восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС, с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющие воздействия на ПСН.

До введения предложенного способа и системы управления на РТП мощностью 65 МВт при выплавке сплава ФС75, удельные расходы электроэнергии составляли 9069-11000 кВт·час/т /11, с.115, табл.14/.

Применение предложенной системы управления, реализующей описанный способ управления, позволило снизить удельные расходы электроэнергии при выплавке сплава ФС75 до 8200-8400 кВт·час/т, то есть в среднем на 20%.

Источники информации

1. Производство ферросилиция. Справочник. Под ред. д.т.н. Ю.П.Снитко. Новокузнецк. 2000. 426 с. С.288-296.

2. WO 95/26118.

3. КЦ №95100471 А1.

6. SU №1684942 A1.

7. А.с. СССР №731616.

8. RU №202335001.

11. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. - М.: Металлургия, 1992. 239 с.

1. Способ автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, включающей один или три печных трансформатора с вторичными обмотками, соединенными по схеме «треугольник на электродах» и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме «звезда с изолированной нейтралью», при котором измеряют токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, задают значение сопротивления электрода, как параметра регулирования положения электродов и, соответственно, электрического режима, вычисляют текущие значения сопротивления нагрузки на основе измеренных токов и напряжений, сравнивают заданные и рассчитанные текущие значения сопротивления нагрузки, выбирают электрод с отклонением текущих значений сопротивления нагрузки от заданных, воздействуют на привод выбранного электрода для управления его положением до момента достижения рассогласования текущего и заданного значений сопротивления нагрузки, не превышающего заданной зоны нечувствительности, отличающийся тем, что измеряют токи I₁₂, I₂₃, I₃₁ во вторичных обмотках печного трансформатора датчиками, установленными в шинном пакете короткой сети, и напряжения на электродах U₁, U₂, U₃, выделяют основные гармоники I₁₂, I₂₃, I₃₁ токов I₁₂, I₂₃, I₃₁ и основные гармоники U₁, U₂, U₃ напряжений на электродах U₁, U₂, U₃, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U₁, U₂, U₃ и любой из основных гармоник токов I₁₂, I₂₃, I₃₁, рассчитывают углы между векторами токов , , , используя теорему косинусов:

где α₁ - угол между векторами и ;

α₂ - угол между векторами и ;

α₃ - угол между векторами и ;

± - знак, учитывающий последовательность фаз первичного напряжения и схему включения обмоток трансформатора (трансформаторов),

формируют векторную форму и основных гармоник токов I₁₂, I₂₃, I₃₁:

, , ,

и векторную форму основных гармоник напряжений U₁, U₂, U₃:

, , ,

используя измеренные или рассчитанные величины углов сдвига фаз и принимая фазу одного из векторов тока , , , равную нулю, рассчитывают в векторной форме токи электродов:

рассчитывают в векторной форме расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:

определяют полное сопровтивление каждого электрода, используя закон Ома в векторной форме:

задают в качестве параметра регулирования положения электрода модуль полного сопротивления электрода,

для каждого электрода вычисляют и сравнивают разности между заданными и рассчитанными текущими значениями параметра регулирования положения электрода,

определяют для каждого электрода отклонение текущего параметра регулирования положения электрода от заданного значения, формируют задание на перемещение электрода, исходя из величины и знака текущего отклонения, и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра регулирования принимают активное сопротивление нагрузки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют токи электродов I₁, I₂, I₃ с помощью датчика с магниточувствительными элементами, установленными в каждом шинном пакете и соединенными между собой по схеме «треугольник».

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжения на электродах с помощью измерительных цепей, соединенных по схеме «звезда» с изолированной нейтральной точкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжения на электродах с помощью измерительных цепей, соединенных по схеме «треугольник».

6. Система автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, имеющая устройства перемещения электродов, один или три печных трансформатора, оснащенных переключателями ступеней напряжения под нагрузкой (ПСН), вторичные обмотки которых соединены по схеме «треугольник на электродах», первый комплексный измеритель параметров трехфазной сети (КИПТС), датчики тока и напряжения, установленные на стороне высокого напряжения печного трансформатора и подключенные к первому КИПТС; второй КИПТС, измерительные входы напряжения которого подключены к электродам, а измерительные входы токов подключены к датчикам тока, установленным в шинных пакетах «короткой сети», программируемый логический контроллер (ПЛК), вводы которого подключены к первому и второму КИПТС, а управляющие выходы - к устройствам перемещения электродов и ПСН, отличающаяся тем, что второй КИПТС имеет первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяется основная гармоника каждого сигнала тока и каждого сигнала напряжения в цепи каждого электрода; определяются углы сдвига фаз между основной гармоникой сигнала тока и соответствующей основной гармоникой сигнала напряжения и рассчитываются косинусы углов сдвига фаз; второй КИПТС выдает в ПЛК в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, по которому на основе стандартных цифровых сигналов, принятых от второго КИПТС, восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС, с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющие воздействия на ПСН.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что датчики тока имеют магниточувствительные элементы, установленные в шинных пакетах между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.