Автоматический регулятор мощности дуговой электропечи Советский патент 1985 года по МПК H05B7/148 

устройства и соединен с выходом блока задания уставки напряжения, третий вход второго блока сравнения, являющийся третьим входом устройства, соединен с выходом датчика напряжения, выход второго блока сравнения соединен с входами третьего, четвертого и пятого корректирующих усилителей, вьгкоды которых соединены с вторыми входами соответственно первого, третьего и четвертого сумматоров, третий вход первого суммато.ра, являющийся четвертым входом устройства моделирования, соединен с датчиком тока двигател я.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащий в цепи управления каждым электродом датчик тока дуги и датчик напряжения дуги, соединенные с вхог.ами блока сравнения, датчик скорости двигателя, регулятор тока двигателя, выход которого через реверсивный тиристорный преобразователь связан с входом механизма перемещения злектрода, первый вход регулятора тока двигателя соединен с выходом датчика тока двигателя, его второй вход - с выходом сумматора, и блок задания уставки напряжения, о ,т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения качества регулирования путем уменьшения дисперсии тока дуги, он снабжён устройстром моделирования и четырьмя усилителями, выходы которых соединены с входами сумматора, вход первого усилителя соединен с выходом датчика скорости двигателя, вход второго усилителя соединен с выходом блока сравненияj а входы третьего и четвертого усилителей соединены соответственно с первым и вторым выходами устройства моделирования, вьшолненного из двух блоков сравнения, пяти корректирующих усилителей, четырех сумматоров, четырех интеграторов и двух инверторов, первый вход блока сравнения устройства моделирования, являющийся первым входом указанного устройства, соединен с вькодом датчика скорости двигателя, второй вход - с выходом первого . интегратора, соединенного входом с выходом первого сумматора устройства моделирования, выход первого блока сравнения устройства соединен с вхог дом первого корректирующего усилителя, выход которого соединен с вторым (Л входом второго сумматора указанного устройства, первый вход которого соединен с выходом первого интегра- ; . тора, а третий вход второго сумматора соединен через первый инвертор с выходом третьего интегратора, являющимся вторым выходом указанного устройства, выход второго сумматора указанного устройства со-, i единен с входом второго интегратора, со выход которого является вторым выходом указанного устройства, и соединен с первым входом третьего :л сумматора указанного устройства, через второй инвертор с первым входом первого сумматора указанного устройства, выход третьего сумматора через третий интегратор связан с первым входом четвертого сумматора, выход которого через второй корректирующий усилитель соединен с первым входом второго блока сравнения устройства моделирования, второй вход которого является вторым входом

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для автоматического регулирования электрической мощности большегрузных дуговых сталеплавильных печей.

Цель изобретения - повышение качества регулирования путем уменьще ния дисперсии тока дуги.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого автоматического регулятора мощйости для одной фазы дуговой электропечи (для остальных двух фаз схемы аналогичны)на фиг.2 - переходный процесс при отработке автоматическим регулятором мощности возмущений в дуговом промежутке .

Автоматический регулятор мощности дуговой электропечи содержит четьфе усилителя 1-4, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 5, .а его выход соединен с первым входом регулятора 6 тока двигателя, выход которого соединен с тиристорным преобразователем 7, а к его выходу подключен двигатель 8 ; р датчиком 9 тока двигателя и датчиком 10 скорости, причем двигатель 8 соединен с механизмом II перемещения электрододержателя с электродом 12. Выходы датчика 13 напряжения дуги и датчика 14 тока дуги соединены с соответствующими входами блока 15 сравнения, выход которого соединен с входом усилителя 2, а вход усилителя I соединен с датчиком 10 скорости двигателя, выход датчика 9 тока двигателя соединен с вторым входом регулятора 6 тока двигателя, а также с устройством 16 моделирования, содержащим два блока 17 и 18 сравнения, пять корректирующих усилителей

19-23, четыре сумматора 24-27, четыре интегратора и два инверто- ра 32 и 33. Выход датчика 10 скорости соединен с первым входом блока 17 сравнения, второй вход которого соединен с выходом интегратора 28 вход которого соединен с .выходом сумматора 24, а выход блока 17 сравнения соединен с входом корректирующего усилителя 19, выход которого соединен с вторым входом сумматора 25, первый входкоторого соединен с выходом интегратора 28, а его третий выход соединен через инвертор

33 с выходом иитегратора 30.

Вьвсод интегратора 30, являющийся одним из выходов устройства 16, со-, единен также с входом усилителя 4 и с одним из входов сумматора 27,

другой вход сумматора соединен с выходом корректирующего усилителя 22, вход которого соединен с входами корректирующих усилителей 20 и 21 и с выходом блока 18 сравнения. Выход

корректирующего усилителя 20 соединен с третьим входом сумматора 24, второй вход которого соединен с выходом датчика 9 тока двигателя, а первый вход соединен через инвертор

32 с выходом интегратора 29, являющимся вторым выходом устройства 16 моделирования, который соединен с входом усилителя 3 и с одним из входов сумматора 26, второй вход

которого соединен с выходом корректирующего усилителя 21, а его выход с входом интегратора 30. Выход сумматора 27 соединен с входом интегратора 31, выход которого соедииен через корректирующий усилитель 23 с третьим входом блока 18 сравнения, второй вход которого соединен 31197151 с выходом блока 34 задания уставки напряжения, а первый вход блока 18 сравнения соединен с выходом датчика 13 напряжения дуги. В предлагаемом автоматическом 5 регуляторе мощности ДСП регулирование электрическим режимом осуществляется по полному вектору состо.яния системы автоматического регулирования (САР), по которому фор- 10 мируется задающий сигнал подчиненному контуру стабилизации тока,двигателя 8 механизма 11 перемещения электрододержателя к электродом 12. Полный вектор состояния САР сое- 15 тавляет следующие переменные: АСЗа приращение скорости двиганапряжение рассогласования по каналу тока дуги 1 и по каналу напряжения V , где AVp K., коэффициент передачи датчика 14 тока дуги; коэффициент передачи датчика 13 напряжения дуги; приращение упругого момента механизма 11 перемещения ; приращение скорости электрода. Сигналы, соответствующие этим переменным, поступают на входы усилителей 1-4, коэффициенты усиления которых выбираются исходя из необходимого закона распределения корней характеристического уравнения САР, замкнутой цо полному вектору состояния. Обеспечением тога или иного распределения корнейхарактеристического уравнения, соответствующего стандартньм формам (Ваттерворта, биноминальной форме и т.п.) , достигается заданный переходный процесс САР. Так, например, при распределении корней характеристического уравнения согласно стандартной биноминальной формы для данной системы необходимо обеспечить следующие коэффициенты усиления К1-К4 усилителей 1 - 4: 4й)оКт1, ,МаЬ CACv/KHl Hlxj/ xxlk,/ .,. WM,I где 7 где уси сти по iK пре 4 с раи щий ток А тел ств бло чик ток k4-/fi с ,J, К - коэффициент передачи датчика 9 тока .двигателя 8; J момент инерции привода; Cq - конструктивная постоянная двигателя 8; 1 - передаточное число редуктора механизма 11 перемещения;Mg - масса электрододержателя , с электродом 12; - длина электрододержателя; - эквивалентная жесткость механизма 11 перемещения и электрододержателя с электродом 12; - радиус зубчатого колеса в реечном соединении механизма II перемещения; / - градиент дуги; - ток короткого замыкания дуги; )((- длина дуги при ее обрыве; о Г, Р Ьр - время регулирования; . - константа, обусловленная стандартной формой распределения корней характеристического уравнения (для бино минальной формы 101, При таких значениях коэффициентов ления усилителей 1 - 4 характерическое уравнение САР, замкнутой полному вектору состояния (фиг.1) , Кт-З, Mjh К4С,(,,ИСА r -. --и J M hlК Ят гЬ сгбразуется к виду (Р + со„) 0. Сигналы с выходов усилителей 1 уммируются сумматором 5, их алгебческая сумма поступает на задаю(первый} вход регулятора 6 а двигателя. Значения и , поступающие на входы усилией 1 и 2, измеряются соответенно датчиком 10 скорости и ком 15 сравнения по сигналам дата 13 напряжения дуги и датчика 14 а дуги. 5 , . Для определения величины ДМ и применено устройство 16 моделирования, на вход которого, являющийся вторым входом сумматора 24, поступает сигнал с датчика 9 тока двигателя. Устройство 16 моделирова ния представляет собой модель части реальной САР и объекта ее регулирования (механизм 11 перемещения элек рододержатепя с электродом 12 с учетом упругости элементов механизма 11 перемещения электрододержателя с электродом 12, для которого пр ращение тока двигателя являет ся основной входной координатой, а выходными координатами - приращение упругого момента лМу и скорости электрода Ь V (установившееся значение тока двигателя я уст О) Приращение скорости двигателя в устройстве 16 моделирования получено на выходе интегратора 28 в результате интегрирования сигнала сум матора 24, на входы которого подают ся: сигнал, пропорциональный току якоря двигателя, сигнал, пропорциональный упругому моменту через инвертор 33, и корректирующий сигнал по отклонению фактического напряжения датчика 13 напряжения и напряжения, полученного в устройстве .16 моделирования через усилитель 20. Сигнал, пропорциональный упругому моменту, получен в результате интегрирования интегратором 29 разности скорости рейки механизма пере мещения электрода (пропорциональной скорости двигателя) и скорости пере мещения электрода, которые подаются на входы сумматора 25 с выхода инте гратора 28 и интегратора 30 через инвертор 33 соответственно. На третий вход этого сумматора через усилитель 19 подается корректирующий сигнал по отклонению фактической скорости двигателя и скорости, полу ченной в устройстве 16. Интеграл упругого момента на выходе интегратора 30 представляет собой сигнал, пропорхщональный скорости электрода Сигнал, пропорциональный прираще нию длины дуги лВо получен на выходе интегратора jl в результате интегрирования скорости электрода. На выходе усилителя 23 получен сигнал пропордкональнмй приращению напряже ния дуги Л и , так как 516 АИ АКцле; а коэффициент усиления К 23 усилителя 23 равен К 23 . В блоке 18 сравнения сравнивается сигнал с датчика 13 напряжения дуги и сигнал, пропорциональньй напряжеbU UycT U, - сигнал, снимаемый с выхода блока 34 задания напряжения дуги в установившемся режиме. Корректирующий .сигнал с блока 18 сравнения поступает на входы корректирующих усилителей и после усиления на соответствующие входы сумматоров 24,26 и 27. Кроме того, сигнал, пропорциональный фактической скорости двигателя, сравнивается в блоке 17 сравнения ,с сигналом, пропорциональным скорое™ ти, полученной в устройстве 16, а корректирующий сигнал - с его выхо- ,а, усиленньй корректирующим усилителем 19, подается на вход сумматора 25. Применение корректирующих игналов обеспечивает адекватность определенных в устройстве моделирования ДМ,, и л Ug фактическим величинам, несмотря на возможные неко- . торые несоответствия модели реальному объекту. Коэффициенты усиления К , iz корректирующих усилителей 19-22 выбираются таким образом, чтобы обеспечить распределение корней характеристического уравнения устройства 16 согласно стандартной биноминальной форме, а частота QOH j определяющая быстродействие устройства 16 моделирования, выбрана таким образом, чтобы его быстродействие было несколько вьппе быстродействия САР, замкнутой по полному вектору состояния. Исходя из этого значения К о - К определены следующим образом: /ЬКнС Чг C CyKi9 Cy o« Mjh :з,; i,i