Адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговой электропечи Советский патент 1985 года по МПК H05B7/148 

111 Изобретение откосится к электротермин и может быть применено для регулирования и автоматизации процесса плавки металлов и сплавов в дуговых электропечах. Целью изобретения является повьшение точности измерения напряжения дугиНа чертеже представлена блок-схема ycTpoftcTBavдля одной фазы печи. Устройство содержит датчики 1-3 первых Производных по времени токов дуги. Вькод датчика 3 через датчик 4 тока дуги подключен к входу сумматора 5. Выходы датчиков 2 и 3 через дополнительный сумматор 6 и первый блок 7 коррекции, выполненный в ввде аттетоатора, соединены с. входом сумматора 5. Датчик 4 тока подключен к входу сумматора 5 через второй блок 8 коррекции коэффициента передачи. Управляющий вход первого блока 7 коррекции через первые блок 9 памяти и ключ 10 подключены к выходу сумматора 5/Управляющий вход второго блока 8 коррекции через вторые блок 11 памяти и ключ 12 соединены с выходом су 1матора 5. Выход датчика 4 тока через первый нуль-индикатор 13 и формирователь 14 стробирующих импульсов подключен к управляющему входу ключа 10, а к управлякнцему входу ключд- 12 через второй нуль-индикатор 15 и датчик 16 постоянной составляющей напряжения подсоединен выход датчика 17 фазного напряжения. Этот датчик состоит из блока 18 потенциального разделения, датчика 19 тока подины, шунта 20, усилителя-инвертора 21 и сумматора 22 Аттенюаторы 7 и 8 могут быть вы- полнены .с помощью оптопар, сумматоры 6 .и 22 -. на основе операционных усилителей, ключи 10 и 12 - на микросхе.мах К 284 КН1, блоки 4,9 и 11 - в виде интеграторов на операционных усилителях, датчик 16 представляет собой фильтр нижних частот, например LC - фильтр . Блок 5 можно выполнить в виде датчика напряжения серии УБСР-АИ.Устройство работает следующим образом. Математической моделью адаптивного устройства для измерения напряжения дуги в дуговых электропечах является следующее выражение, справедливое для 4 рехфазных дуговых электропечей, эксплуатируемых без нулевого провода: g,P,, dt HL,-M,,) fi напряжение дуги первой фазы; переменная составляющая фазного напряжения первой фазы; постоянная составляющая напряжения дуги первой фазы; падение напряжения в подине печи; ток первой фазы; активное сопротивление вторичного токопровода первой фазы; индуктивность короткой сети первой фазы; взаимная индуктивность между первой и второй фазами;взаимная индуктивность между первой и третьей фазами;первые производные токов по времени соответственно второй и третьей фаз. Для того, чтобы на вход сумматора 22. кроме переменной составляющей фазного напряжения поступала и постоянная составляющая напряжения дуги, в устройстве применен блок 18 потенциального разделения цепей напряжения, пропускающий как переменную, так и постоянную составлякщие напря- женйя. Для получения сигнала, пропорционального падению напряжения в подине печи, в цепь заземления нулевой точки подины включен измерительный шунт 20. Поскольку через подину и измерительньш щунт 20 течет один и тот же ток, форма кривой падения напряже.ния на них одинакова. Сигнал, снимаемый с птунта 20, усиливается в датчике 19 тока подины и, пройдя через усилитель-инвертор 2, с обратным знаком приходит на вход сумматора 22. В результате на выходе датчика 17 напряжения имеется сигнал Ug, и, h, TI , В связи с изменением рабочей длины электродов, изменением переходных 31 сопротивлений контактов, влиянием температуры и т.п. активное сопротив ление вторичного токопровода изменяется в процессе эксплуатации печного агрегата. С целью компенсации ошибки измере ний от изменения, величины R в пред лагаемом устройстве введена система адаптации к изменению величины активного сопротивления вторичного токопровода печи. Сигнал, снимаемый с датчика 1 первой производной тока дуги первой фазы по времени, поступает на вход датчика 4 тока, где пос ле интегрирования получается сигнал пропорциональный току дуги. С выхода 4 сигнал поступает на вход блока 8 для корректировки коэффициента передачи сигнала по току дуги, имеющего определенный коэффициент передачи. Корректировка Rj осуществляется в моменты эксплуатационных коротких замыканий, которые происходят в процессе работы печи достаточно часто. В момент касания электродом поверхности расплавляемого металла в печи происходит, исчезновение дуги, при этом , а следовательно, и U 0 При исчезновении постоянной составляющей на выходе датчика 16 срабатывает нуль-индикатор 15, замыкающий ключ 12.В результате сигнал с выхода сумматора 5 поступает через блок 11 на вход аттенюатора 8, в котором происходит корректировка коэффициента передачи по току дуги до установления нуля на выходе сумматора 5 (1)). Блок I1 служит для запоминания ,установившегося коэффициента передачи до момента следующей корректировки. В устройстве введена также автома тическая корректировка коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других Лаз (4-M.)f()5p- : Для трехфазных дуговых печей, экс плуатируемых без нулевого провода, справедливо следующее + 12 1з О; dijL di2 di dt . dt dt Ток и напряжение дуги имеют одина ковый знак. При прохождении тока i{ 44 через нуль напряжение дуги Ug также равно нулю, при этом i з idit di , С учетом выше сказанноdt dt го для этого момента времени выражение (3) можно представить следующим образом: аг«.г)й-- г«.з йили (MI,- М,2) -. at На основании этого в момент перехода тока i| через ноль в предлагаемом устройстве осуществляется корректировка коэффициента передачи сигнала. Сигналы, снимаемые с датчиков 2 и 3 первых производных тока времени двух других фаз, поступают на входы сумматора 6, с выхода которого суммарньй сигнал подается на вход аттенюатора 7 корректировки коэф4 ициента передачи суммарного сиг-; нала первых производных тока дуги по времени двух фаз, имеющего определенный коэффициент передачи. Б момент перехода i через ноль при помощи нуль-индикатора 13 и формирователя 14 стробирующих импульсов формируется короткий импульс (например с длительностью мкс), замыкающий ключ 10, В результате сигнал с выхода сумматора 5 за время действия импульса поступает через блок 9 на вход блока 7, в котором осуществляется корректировка коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других фаз до установления нуля на выходе сумма тора 5 (так как прид.0 и Ug 0). Блок 9 необходим для запоминания ус- танов}гещегося коэффициента передачи до момента следующей корректировки. Напряжение дуги получается в результате сложения в сумматоре 5 всех перечисленных сигналов согласно выражен 1ю (1)., Предлагаемое адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговых электропечах позволяет осуществлять измерение напряжения дуги с высокой степенью точности. Применение устройства в системе автоматического управления электрическиз-i режи мом дуговой электропечи позволяет существенно повысить ее производительность .

АДАПТИВНОЕ .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДУГИ В ДУГОВрЙ . ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее для каждой базы датчик тока дуги и датчик фазного напряжения, связанные выходами с входом сумматора, датчики первой производной по времени тока дуги сот седних фаз, выходы которых связаны с входом первого блока коррекции .коэффициента передачи, подкаченного 1 выходом к входу указанного сумматора, п датчик первой производной по времени тока дуги данной фазы, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в устройство введены для каждой фазы второй блок коррекции, сумматор, два {суль-индикатора, датчик постоянной составлякйцей напряжения и формирователь стробирующих импульсов, связь датчиков первых производных тока соседних фаз с первым блоком коррекции выполнена чере дополнительный сумматор, а связь датчика, тока дуги .с сумматором - через второй.блок коррекции, оба блока коррекции выполнены в виде аттенюаторов, управляющие входы каждого из которых соединены с выходом сумматора через введенные блоки памяти и ключи, управляющий (П вход ключа первого блока кррре цшг через формирователь стробирующих им-: пульсов и первый нуль-индикато.р подключен к выходу датчика тока дуги, а управляющий вход ключа второго блока коррекции через второй нуль-индикатор и датчик постоянной составляюО) щей напряжения соединен с выходом 0 датчика фазного напряжения, выполнен ного в виде сумматора, к входу которого подключены выход блока потени циального разделения и через усили- . тель-инвертор выход датчика тока подины,причем вьСсодом указашюго . датчика фазного напряжения служит выход его сумматора,