Устройство для автоматического регулирования электрического режима дуговой электропечи Советский патент 1980 года по МПК H05B7/148 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ДУГОЮЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

1

Изобретение относится к электротермии.

Известно устройство для регулирования дуговой электропечи, которое с целью сокращения числа ложных сраба- 5 тываний при кратковременных случайных и периодических высокочастотных отклонениях режима от заданного, снабжено насыгдающимся трансформатором, конец первичной и начало вторичной 10 обмоток которого подключены к отрицательным выводам выпрямительных мостов, а начало первичной и конец вторичной обмоток соединены и подключены к общей точке резисторов блока 15 сравнения lj.

Если на выходе одного выпрямительного моста появляются кратковременный сигнал в виде импульса с длительностью, не превышающей заданной, то 20 сулвдарное напряжение, приложенное ко входу усилителя, примерно равно нулю, Если же длительность входного импульса выше определенной, то происходит быстрое насыщение трансформатора, и 25 ЭДС вторичной обмотки становится равной нулю, в результате чего падение напряжения на резисторе также становится равным нулю, и ко входу усилителя приклсщывается сигнал, обуслов- 30

ленный только напряжением на другом резисторе. Недостатком этого устройства является невысокая точность поддержания вводимой в печь мощности на заданном уровне.

Известно также устройство для автоматического регулирования электрического режима дуговой электрюпечи, содержащее ,для каждой фазы датчики тока и напряжения соединенные с эадатчиком мощности, выход которого подключен к обмотке управления двигателем перемещения электрода, и блок коррекции, вход которого связан с выходом задатчика мощности, а выход с указанной обмоткой управления |2.

С целью повьшзения устойчивости регулирования, блок коррекции выполнен в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, элемента сравнения, ждущего блокинггенератора и трансформатора с подключенными к выводам его вторичной обмотки вентильными элементг1ми, причем входом блока коррекции служит вход генератора пилорСраэкого напряжения, его выходом - выходы вентильных элементов, а связь блока коррекции с выходом задатчика мощности осуществлена через усилитель. Выход задатчика мощности соединен с выходом вентильных элементов через блок обратной связи. На фиг. 1 представлена схема устройства) на фиг. 2 - характеристики напряжений, поясняющие процесс формирования импульсов; на фиг. 3 синусоида напряжения обмотки возбуждения электродвигателя перемещения электрода и вьтрямленное однополуперйодное напряжение обмотки управления; на фиг. 4 - статическая характеристика устройства. ; Устройство для регулирования ре печи 1 содержит для каждого электрода 2 датчик тока 3, датчик напряжения 4, элемент сравнения 5 с зйдатчиком мощности б, усилитель 7, коррекции, включающий в себя генератор пилообразного напряжения 8 элемент сравнения 9, выполненный на четырех диодах 10-13 и двух транзисторах 14 и 15, ждущий блокинг-генератор 16, имеющий два конденсатора 17 и 18 и два транзистора 19 и 20; вентильный блок 21, включающий в себя два тиристора 22, 23, диоды 24, 25, 26 и трансформатор 27, двигатель 28 перемещения электрода с обмоткой управления 29 и обмоткой возбуждения 30, выход задатчика мощности соедине с вентильным блоком через блок обрат ной связи 31, выполненный на транзисторах 32 и 33. Устройство работает следующим образом. При работе электропечи 1 двигателем 28 поддерживается такое положение электрода 2, при котором выдержи вается заданное соотношение между то ком и напряжением дуги. На элемент сравнения 5 поступают импульсы тока и напряжения от датчиков 4 и 3. Если рассогласования заданной мощности и мощности дуги нет, то на вход усилителя 7 сигнал рассогласования не поступает . Если же имеется рассогласование со знаком плюс (т.е. в сторо ну увеличения) ,. то на вход усилителя 7 поступает плюсовой сигнал рассогла сования, в результате чего напряжение на выходе усилителя 7 падает до минимальной величины и поступает в схему генератора пилообразного напряжения 8. Таким образом на напрякение генератора пилообразного Нсшр (сения 8 накладывается напряжение вы хода усилителя 7. Точка пересечения характеристик (фиг. 2, а) являетс в рассматриваемом случае началом фо мирования прямоугольных управляющих импульсов напряжения шириной 6-10 эл. град, и частотой следовани 25 Гц. При этом изменение выходного напряжения усилителя 7 от 2 В до 12 приводит к изменению угла регулиров ния от 10 до 180 эл.град. Импульс с фазой Р 10°-и амплитудой и (фиг. 2, а) проходит через ди ды 10 и 11, в результате чего закрывается транзист;ор 14 схемы сравнения 9 и напряжение на нем возрастает до максимальной величины (фиг.. 2, б). Это приводит к тому, что через емкость 17 ждущего блокинг-генератора 16 проходит кратковременный импульс напряжения (фиг. 2, в), обусловленный током заряда емкости. На время протекания импульса через емкость 17 открывается транзистор 19 жлущего блокинг-генератора 16 (фиг. 2, г), и на выходе ждущего блокинг-генератора 16 появляется сформированный прямоугольный импульс (фиг. 2, д), который поступает на управляющий электрод тиристора 22 вентильного блока 21. К обмотке возбуждения 30 двигателя 28 приложено (постоянно) синусоидальное напряжение (фиг. 3, а).. Если сформированный прямоугольный импульс, поступивший на управляющий электрод тиристора 22 вентильного блока 21, совпал с точкой з (фиг.3,б) положительной полуволны выпрямленного напряжения, то тиристор 22 про.пустит в обмотку управления 29 элек- тродвигателя исполнительного привода 28 полуволну от 10 до 180°. При совпадении положительной полуволны синусоиды обмотки возбуждения 30 и положительной полуволны выпрямленного напряжения обмотки управления 29, (точки 3 и з на фиг. 3) одно направление момента электродвигателя исполнительного привода 28 (по часовой стрелке) , Если же полуволна выпрямленного напряжения обмотки управления 29 совпадает с отрицательной полуволной синусоиды обмотки возбуждения 30, направление момента электродвигателя исполнительного привода 28 против часовой стрелки (точки с и сМ. Последнее будет иметь место при отрицательном рассогласовании (т.е. в сторону уменьшения), при этом формирование импульсов будет точно таким же, как описано выше с той лишь разницей, что в работе будут участвовать диоды 12 .,и 13, транзистор 15, конденсатор 18, транзистор 20 и тиристор 23. Таким образом, в зависимости от знака рассогласования, к обмотке управления 29 будет прикладываться однополупериодное выпрямленное напряжение соответствующей полярности, следовательно, будет изменяться направление момента двигателя 28, а соответственно и направление перемещения электрода 2 электропечи 1. При этом в зависимости от величины рассогласования точка з(на фиг.3,б) будет заниматьразличные положения на полуволне выпрямленного напряжения. При максимальном рассогласовании дна будет в начале полуволны, при минимальном - в конце полуволны и т.д. В вентильном блоке 21 предусмотр но ручное управление исполнительным приводом 28 при помощи диодов 24 и 25. Диод 26 предназначен для предот вращения проникновения электродвижу щей силы обмотки управления 29 в сх му обратной связи 31. Для предупреждения перерегулиров ния, а следовательно, излишнего пер мещения электрода 2, устройство сна жено блоком обратной связи 31, дейс вие которой основано на следующем. В то время, когда выпрямленное н пряжение в обмотку управления 29 не поступает (отсутствие рассогласования) , транзисторы 33 и 32 блока обратной связи 31 поочередно открываются или закрываются. При рассогласо вании со знаком плюс в обмотке управления 29 появляется положительная полуволна выпрямленного напряжения. Этой полуволне соответствует открытое состояние транзистора 33 с синхронным напряжением дополнительньох вторичных обмоток трансформатора 27 вентильного блока 21. Падение напряжения на транзисторе 33 минимально, в то время как на транзисторе 32 оно максимально (транзистор 32 закрыт). В этом случае напряжение на коллекто рах транзисторов 33 и 32 имеет одну полярность и на выходе блока обратной связи 31 появляется отрицательный сигнал, который поступает в элемент сравнения 5 и ослабляет положительный сигнал рассогласования, и наоборот, при отрицательном рассогла совании на выходе блока обратной свя зи 31 появляется положительный сигнал. При испытании образца производилось снятие статической характеристики с целью определения оптимальной чувствительности и зоны нечувствительности устройства (фиг. 4). Зона нечувствительности определяется по формуле ilVM ТГТиГ °° где и - напряжение, пропорциональное дуги при начале движения электрода вверх; 0ц - напряжение, пропорциональное току дуги при начале движения электрода вниз. Электрод начал движение вверх при 1% 87 В, а вниз при Уц 83 В, сле довательно 1{В1-0 Ъ} 63.. Изменение напряжения на выходе усилителя и наложение его на напряжение генератора пилообразного напря жения позволяет изменить угол регулирования от 10 до 180 эл.град. Обмотка управления электродвигателя исполнительного привода получает выпрямленное однополупериодное напряжение благодаря прямоугольным сформированным импульсг1М, что позволяет плавно изменять момент электродвигателя и получить регулируемую зону нечувствительности. Наличие блока обратной связи позволяет стабилизировать режим регулирования и изменить наклон статической характеристики (а следовательно, и коэффициент усиления). За счет устойчивости регулирования, быстродействия и увеличения чувствительности (и расширения зоны ее) устройство позволяет сократить удельные расходы норм электроэнергии на одну тонну стали на 25 кВт/ч, сократить продолжительность плавки на двадцать минут, сократить эксплуатационные расходы на обслуживание системы регулирования и расход электродов на единицу выпускаемой продукции. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования электрического режима дуговой электропечи, содержащей для каждой фазы датчики тока и напряжения, соединенные с задатчиком мощное- ти, выход которого подключен в обмотке управления двигателем перемещения электрода, и блок коррекции, вход которого связан с выходом задатчика мощно.сти, а выход - с указанной обмоткой управления, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости регулирования, блок коррекции выполнен в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, элемента сравнения, ждущего блркинг-генератора и трансформатора с подключенными к выводам его вторичной обмотки вентильными элем йнтами, причем входом блока коррекции служит вход генератора пилообразного напряжения, его выходом ыходы вентильных элементов, а связь лока коррекции с выходом задатчика ощности осуществлена через усилиель. 2. Устройство по п. 1, отлиающееся тем, что выход ваатчика мощности соединен с выходами ентильных элементов через блок обатной связи. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 301880,кл. Н 05 В 7/148, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 371071, кл. Н 05 В 7/148, 1971.

Г

V

V

1

о

и

0,2 0,4 0,6 0.8 j 1 1,2 J,1 If