Способ регулирования мощности дуговой электропечи и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 600748

Сова. Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.09.74 (21) 2063516/07 с присоединением заявки № 2063517/07 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 03.05.78 (51) М. Кл.- Н 05В 7/148

G 05F 1/02

F 27D 19/0C

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.365.22 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Б. Толкачев, В. H. Ковалев и В. М. Эдемский (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТРОПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано для автоматиза ции электросталеплавильной печи.

Известен способ регулирования электрической мощности дуговых электропечей по раз,ности сигналов, пропорциональных току и напряжению дуги, при котором эту разность, соответствующую полному сопротивлению участка цепи: электрод, расплав металла— поддерживают равной заданному значению, выбранному по какому-либо параметру, например по максимуму полезной мощности (1) Недостатком способа является невысокий электрический КПД, так как способ не позволяет обеспечить работу в области максимума полезной мощности, положение которого меняется при изменении физико-химических условий горения дуги, а также с переходом на друтую степень напряжения печного трансформатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования мощности дуговой электропечи, при котором измеряют напряжение дуги, формируют íà его основе контролируемый параметр, сравнивают его с заданным значением контролируемого параметра и отрабатывают сигнал рассогласования (2).

Недостатком этого способа является невы сокая точность поддержания максимума мощности на различных ступенях напряжения трансформатора.

Известно устройство для регулирования мощности дуговой электропечи, содержащее силовой трансформатор с переключателями ступеней напряжения, для каждой фазы датчик напряжения дуги, подключенный к первому входу блока деления, выход которого соединен с исполнительным механизмом перемещения электрода (3). Недостатком этого устройства яьлястся нп.-кий КПД.

Целью пзооретсння является повышение

КПД путем повышения точности поддержания максимума мощности. Поставленная цель достигается за счет того, что дополпительно измеряют амплитудное значение фазного питающего напряжения, а контролнруе мый IIBp2метр формируют путем деления HB пряженпя дуги на амплитудное значение фаз ного питающего напряжения.

Устройство для реализации способа снаб, жено подключенным к выводам первичной обмотки силоього трансформатора датчиком амплитудного значения фазного питающего напряжения, выход которого соединен со вторым блоком деления через резистор, связанный по цепи управления с переключателем ступеней напряжения.

600748 — 2

23Y1+ ga 1 — l ) ф= р — arcsin

2с 2 з

2г. +

1 I

1 — — 1 (1+т ) ГЗ 2 з=;

1+1

2г.

4т 1 — 1 з

1 — +("

2с

1 — l

482 (1 -+- q ) 1+1 +1

Полезная активная мощность, потребляемая печью, определяется по следующей формуле-.

Р = 2соз4—

3Umt Г 8к R 9 где U — амплитудное значение питающего напряжения;

R — активное сопротивление контура; ф — начальная фаза ЭДС;

P — отношение напряжения дуги С „к амплитудному значению питающеU го напряжения U, т. е. р= т

Продифференцируем мощность по р с учетом того, что

Получим выражение для определения значения P,„ñîoòBåòñòâóþùåão максимуму мощности, в зависимости от отношения сопротивления контура z к активному сопротивлению R=y:

Анализ этого выражен|ия, показывает, что изменение в пределах, имеющих место на практике, незначительно сказывается на значении Р„„соответствующему максимуму мощности. Так, напримор, для у=1, .=0,40, а для у=10, ропт — — 0,45.

Таким образом, коррекция р,, в зависимости от у — резерв для повышения точности способа. Однако,на практике этими изменениями можно пренебречь, что позволит значительно упростить конструкцию регулятора, реализующего способ.

Как следует из формулы, и как установлено авторами экспериментально, электрическая мощность является функцией от р (экстремальной), причем экстремум этой функции (максимум) не зависит ни от каких параметров, так как включает в себя зависимость от всех параметров, определяющих мощность.

4

На фиг. 1 показана зависимость мощности от Р на различных ступенях напряжения печного трансформатора; на фиг. 2 — устройство для реализации способа.

Как видно из фиг. 1, все максимумы мощности соответствуют одному и тому же значению Ро,.

Устройство для регулирования мощности дуговой печи 1 содержит датчик 2 амплитудного значения питающего напряжения, датчик 3 напряжения дуги, блок 4 деления, блок

5 сравнения, блок 6 задания, исполнительный механизм 7, сопротивление 8 компенсации, переключатель 9 ступеней напряжения, переменное сопротивление 10.

Регулятор работает следующим образом.

При отклонении режима работы электропечи 1 от оптимального сигналы на выходе датчика 2 амплитудного значения питающего напряжения и датчика 3 напряжения дуги изменяются, в результате чего после деления их в блоке деления 4 значение Р (отношение напряжения дуги к амплитудному значению питающего напряжения) отклоняется от заданного оптимального значения

Сравнение текущего значения р с заданным происходит в блоке сравнения 5. Оптимальное значение,„соответствующее максимуму мощности, устанавливается в блоке задания 6. В соответствии со знаком отклонения р на вход исполнительного механизма 7 поступает сигнал на подъем или опускание электрода до восстановления оптимального значения ропт

Наличие сопротивления 8 позволяет компенсировать падение напряжения на электроде и получить на выходе датчика 3 напряжение дуги, Показанное на чертеже подключение датчика 2 амплитудного значения питающего напряжения обеспечивает зависимость сигнала не только от номера ступени напряжения благодаря наличию переключателя 9 ступеней напряжения и переменного сопротивления 10, но и от колебаний напряжения в цеховой электросети.

Формула изобретения

1. Способ регулирования мощности дуговой электропечи, при котором измеряют напряжение дуги, формируют на его основе контролируемый параметр, сравнивают его c заданным значением контролируемого параметра и отрабатывают сигнал рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД печи путем повышения точности поддержания MBKCHMvMa мощности, дополнительно измеряют амплитудное значение фазного питающего напряжения, а контролируемый параметр формируют путем деления напряжения дуги на амплитудное значение фазного питающего напряжения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее силовой трансформатор

5 с переключателем ступеней напряжения, для каждой фазы датчик навряжения дуги, подключенный к первому входу блока деления, выход которого соединен с исполнительным механизмом перемещения электрода, о тл ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено подключенным к выводам первичной обмотки силового трансформатора датчиком амплитудного значения фазного питающего напряжения, выход которого соединен со вторым входом

600748

6 блока деления через резистор, связанный по цепи управления с переключателем ступеней напряжения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP¹301880, кл. Н 05В 7/18, 1971.

2. Патент Японии № 6516, кл. 67Ë 31, 196 3.

3. Авторское свидетельство СССР № 173348, ip кл. F 27D 19/00, 1960.