Способ регулирования мощности дуговой электропечи и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК H05B7/148 G05F1/02 F27D19/00 

1

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

Известен способ регулирования электрической мощности дуговых электронечей по раз.ности сигналов, .пропорциональных току и напряжению дуги, при котаром эту размость, 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 так/ке с переходом на друтую степень напряжения печного трансформатора.

Наиболее близким к изобретению но технической сущности является способ регулирования мощности дуговой электропечи, при котором измеряют напряжение дуги, формируют на его основе контролируемый парамет|р, сравнивают его с заданным значением контролируемого параметра и отрабатывают сигнал рассогласования 2.

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

Известно устройство для регулирования мощности дуговой электропечи, содержащее силовой трансформатор с переключателями ступеней напрял ения, для каждой фазы датчик напряжения дуги, подключенный к первому входу блока деления, выход которого соединен с исполнительным механизмом перемещения электрода 3. Недостатком этого устройства является низкий КПД.

Целью изобретения является повышение КПД путем повышения точности поддержания максимума .мощности. Поставленная цель достигается за счет того, что дополнительно измеряют амплитудное значение фазного питающего напряжения, а контролнруе мый параметр формируют путем деления на Нряження дуги иа амплнтудное значение фаЗ нога питающего напряжения.

Устройство для реализации способа снабжено иодключе)1ным к вывода.м нервичной обмотки силового трансформатора датчиком амплитудного значения фазного питающего иапряжения, выход которого соединен со вторым блоком деления через резистор, связанный но цепи унравления с переключателем ступеней напрял ення.

Полезная активная мощность, потребляемая печью, определяется по следующей фо1рмуле:

2созФ- р

Р

где f/TO-амплитудное значение питающего

напряжения;

R - активное сопротивление контура; -ф - начальная фаза. ЭДС; р - отнощение напряжения дуги 6д к амплитудному значению питающего напряжения И-т, т. е. р ---.

Продифференцируем мощность по р с учетом того, что

-2л

+ tVl9 - зге sin

-2к

3т

3Vi

Получим выражение для определения значения РОПТ, соответствующего максимуму мощности, в зависимости от отнощения сопротивления контура Z к активному сопротивлению

(4 c,/i-LW J. М1+т)

М + /

Анализ этого выражения, показывает, что изменение 7 в пределах, имеющих место на практике, незначительно сказывается на значении РОПТ соответствующему максимуму мощности. Так, напримор, для . РОПТ ,.0,40, а для , ,45.

Таким образом, коррекция Ропт в зависимости от 7 - резерв для повыщения точности способа. Однако ла практике этими изменениями можно пренебречь, что позволит значительна 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 парамбтров, определяющих мощность.

На фиг. I 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 РОПТ.

Устройство для регулирования мощности дуговой печи 1 содержит датчик 2 амплитудного значения питающего напряжения, датчик 3 напряжения дуги, блок 4 деления, блок 5 рравнения, 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 (отнощение напряжения дуги к амплитудному значению питающего напряжения) отклоняется

от заданного оптимального значения ропт. Сравнение текущего значения р с заданнььм происходит в блоке сравнения 5. Оптимальное значение ропт, соответствующее максимуму мощности, устанавливается в блоке задаПИЯ 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 с заданным значением контролируемого парамет(ра и отрабатывают сигнал рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД печи путем повыщения точности поддержания максимума 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

с переключателем ступеней напряжения, для каждой фазы датчик напряжения дуги, подключенный к первому входу блока деления, выход которого соединен с исполнительным механизмом перемещения электрода, отличающееся тем, что оно снабжено подключенным к выводам первичной обмотки силового трансформатора датчиком амплитудного значения фазного питающего напряжения, выход которого соединен со вторым входом

блока деления через резистор, связанный по цепи управления с переключателем ступеней напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №301880, кл. Н 05В 7/18, 1971.

2.Патент Японии № 6516, кл. 67J 31, 196.

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