Регулятор многофазной дуговой электропечи Советский патент 1982 года по МПК H05B7/148 F27D11/10 

(54) РЕГУЛЯТОР МНОГОФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕГПТОПЕЧН

1

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к стабилизации работы регулятора многофазной дуговой электропечи, и может быть использовано в дуговых многофазных злектропечах черной и цветной металлургии, в восстановительных и рафинировошых ферросплавных печах разливдой емкости.

При работе дуговь1х электропечей часто происходят короткие замыкания электродов отдельных фаз с расплавляемой шихтой, обрывы дуг, значительные колебания тока дуги. Электрический режим в каждой фазе многофазной дуговой электропечи зависит от электрических режимов в соседних фазах. С увеличением (уменьшением) тока в одной из фаз увеличивается (уменьшается) ток в других фазах. Это приводит к. тому, что регуляторы многофазных электропечей для установления заданного электрического режима перемещают одновременно несколько электродов, тогда как нарушение электрического режима произошло по вине одного из них. Действительно, если рассмотреть

Трехфазную дуговую печь, то при корттком замыкания одного из электродов с шихтой 1ШИ металлом, напряжение дуги в этом электроде падает до нуля, а ток возрастает в 2 4 раза. Напряжения дуги двух других фаз

5 увеличивается до линейного, т.е. в Уэ раз. В каждый момент времени в трехфазных печах между токами отдельных фаз -,21-3 справедливо равенство J-|+ поэтому увеличение тока в одной из фаз

О увеличивает абсолютную величину тока п других фазах, причем это увеличение тока в отдельные моменты времени сравнимо с током короткого замыкания. Следовательно, у регуляторов, поддерживающих постоянство

5 отношения V/Э const, где V и Л напряжение и ток фазы печи, это соотношение нарушается во всех трех фазах, так как увеличение напряжения в двух фазах, вызвано коротким замыканием в третьей фазе, не в состоянии скомпенсировать более сильное увеличение тока в этих фазах.

Очевидно, что сокрашение ненужных перемещений электродов при несимметричной : 397 нагрузке фаз повысит производительность и стойкость футеровки печи, снизит расход электроэнергии и электродов на тонну выплавляемого металла, улучшнт условия эксплуатации электрооборудования печи. Известен способ автоматического регулирования многофазных электрических дуговых печей, при котором для обеспечения неподвижности электродов невозмущенных фаз при нарушении электрического режима в сигнал. регулирования вводят дополнительно составляющую, пропорщюнальную току в нулевом проводе, соединяющем нулевые точки печи и пешсого трансформатора 1. Недостатком этого способа регулирования является то, что для его осуществления необ ходимо наличие нулевого провода, в то время как современная дуговая сталеплавильная печь чаще всего является трехфазным агрегатом без нулевого провода. Известен регулятор многофазной дуговой электропечи, содержащий в каясяой фазе датчик напряжения на электроде, параллельно которому включена одна из диагоналей первого выпрямительного моста, ко второй диагонали которого подключен первый вход усилителя регулятора, трансформатор тока, па раллельно вторишой обмотке которого подключены шунтирующий резистор и диагональ второго выпрямительного моста, соединенного второй диагональю со вторым входом усилителя регулятора, и датчик постоянной составляющей напряжения на электроде, связанный выходом со входом дополнительного усилителя, выход которого через третий выпрямитель подключен параллельно шунтирующему резистору 2. Недостатком этого регулятора является то, что корректирующий сигнал изменяет задание регулятору на протяжении всего периода плав ки в зависимости от сильно сглаженного зна чения постоянной составляющей напряжения дуги. Кратковременные изменения контролируемы сигналов в других фазах при нарущении электрического режима в одной из них приводят, также как и в любых других регулят pax, к одновременным ненужным перемещениям всех электродов, в то время как перемещать следует лишь один электрод - тот в котором произошло наруоюние электрического ;х;жима. Это объясняется тем, что посто янная составляющая напряжения дуги увеличи вается с ростом напряжения на дуге при неизмененном токе дуги. Постоянная составля вшая равна нулю в случае обрыва дуги или короткого замыкаппя электрода с шихтой. Если одиовртменно позрастиет напряжение и ток дуги при несимметричной нагрузке фаз. о постоянная составляющая уменьшается римерно на 25-30% но отношению к ее знаению, снятому при симметричной нагрузке аз. В указанном способе осуществляется авоматическое изменение задания по току реулятору путем шунтирования тока фазы с омощью переменного сопротивления, управяемого постоянной составляющей напряжеия дуги. С увеличением постоянной составяющей напряжения дуги увеличивается шунирующее действие корректирующего сигнала, а следовательно, регулятор будет поддерживать больплий ток, так как в отношении V/3 const, значение 1 при этом искусственно уменьшается. Если бы постоянная составляющая напряжения дуги увеличивалась, а не уменьшалась с ростом напряжения и тока дуги, то эффект стабилизации был бы достигнут. Цель изобретения - повьииение качества работы регулятора многофазной дуговой электропечи путем устранения ненужных перемещений электродов при несимметричной нагрузке фаз, повышение производительности печи и стойкость ее футеровки, снижение расхода злектроэнергии и электродов. Для достижения этой дели регулятор снабжен в каждой фазе датчиком скорости изменения постоянной составляющей напряжения на электроде, вход которого соединен с электродом, а выход через четвертый выпрямитель с входом дополнительного усилителя. На чертеже изображена схема регулятора для одной фазы. Одна из диагоналей выпрямительного моста 1 подключена к электроду 2 фазы печи, вторая диагональ моста 1 связана со входом усилителя регулятора через резистор 3. Трансформатор тока 4 включен в ту же фазу печи. Параллельно его вторичной обмотке подключены шунтирующий резистор 5 и диагональ второго выпрямительного моста 6 и третьего моста 7. Вторая диагональ моста 6 соединена с вторым входом усилителя регулятора через резистор 8. Вторая диагональ моста 7 подключена к выходу дополнительного усилителя 9, вход которого связан непосредственно с датшком постоянной составляющей напряжения на электроде 10 и через четвертый выпрямительный мост 11с датчиком скорости изменения постоянной составляющей напряжения 12. Датчик постоянной составляющей содержит индуктивности 13 и 14 и емкости 15 и 16, а датчик скорости изменения содержит индуктивности 17 и 18, емкости 19 и 20 к трансформатор 21. На входе дополнительного усилителя 9 находятся переменные резисторы 22 и 23, Устройство работает следующим .образом. При отсутствии постоянной составляющей пряжения дуги выходной транзистор в усил теле 9 закрыт. Ток через- мостик 7 не про текает. Напряжения на сопротивлениях 8 и Я пропорциональны соответственно току и напряжению дуги. Разница напряжений (или их частей) на этих сопротивлениях подается на управляющую обмотку усилителя двигателя перемещения электрода (на чертеже не показаны). Так как зти напряжения включены встречно, то при заданном режиме они равны и через обмотку усилителя ток не проте кает, двигатель перемещения электрода непод вижен. При превышении током печи заданного зна чения падение напряжения на резисторе 8 становится больше, в обмотке управления усилителя появляется ток, двигатель начинает вращаться в сторону подъема электрода. При уменьшении тока иечи ниже заданного значения уменьшается падение напряжения на сопротивлении 3, ток в обмотке управления те чет в обратном направлении и двигатель опус кает электрод. Изменение задания в промышленных регул торах осуществляется путем шунтирования трансформатора тока 4. Меияя величину шун тирующего сопротивления 5, можно менять соотношение между током почи и напряжени ем на резисторе 8, а следовательно, менять значение тока печи, которому соответствует равенство напряжений на резисторах 8 и 3. Устройство стабилизации работы регулятора многофазной луговой электропечи работает параллельно с устройством коррекции задания регулятору по току. Как только появляется постоянная составляющая напряжения дуги, указанной полярности выходной транзистор открывается и через него течет ток, величина которого прямо пропорциональна постоянной составляющей напряжения дуги и абсолютному значению скорости изменения постоянной составляющей напряжения дуги снимаемой с выхода стабилизирующего трансформатора. При медленном изменении постоянной составляющей напряжения дуги сигнал с выхода трансформатора 21 отсутствует. Чем быстрте изменяется постоянная составляющая напряжения дуги, тем значительнее сигнал на выходе трансформатора 21, а следовательно, тем больший ток на выходе усилителя 9, шунтирующий сопротивление 5. Поэтому всякие кратковременные возмущения, вызванные несимметричной .нагрузкой фаз и быстропроходящими помехами и приводящие к резкому изменению тока на величину большую, чем изменение напряжения, не проходят на вход усилителя двигателя перемещения электродов, подключенного к сопротивлениям 8. Переменные сопротивления 22 и 23 служат для регулирования тока усилителя 9 и настройки системы. При уменьшении постоянной составляющей напряжения дуги абсолютное значение скорости изменения ее возрастет, что на время увеличивает щунтируюгцее действие корректирующего сигнала, и регулятор в зтот момент не чувствует увеличения тока, вызванного коротким замыканием в соседней фазе. В фазе, где произошло короткое замыкание, постоянная составляющая напряжения дуги падает до нуля, абсолютное значение скорости изменения ее увеличивается, суммарное значение корректирующего и стабилизирующего сигналов в первый момент не изменяется и, если короткое замыкание вызвано кратковременным всплеском жидкого металла, то этот электрод не перемещается регулятором вверх. Если короткое замыкание вызвано обвалом шихты и i электрод следует поднять, то после кратковременного увеличения абсолютного значения скорости изменения постоянной составляющей напряжения дуги она упадет до нуля, так как станет равной нулю постоянная составляющая напряжения дуги. Применение данного регулятора многофазной дуговой электропечи устраняет ненужные перемещения электродов при несимметричной нагрузке фаз за счет введения в регулятор перемещения злектродов стабилизирующего сигнала, пропорционального абсолютному значению скорости изменения постоянной составляющей напряжения дуги. Так, при опробовании на одной из печей длительность плавки сократилась на 20 мин, расход электроэнергии снизился на 25 кВтч/г, стойкость футеровки печи повысилась на 12%, расход электродов уменьшился на 1,2 кг/т. Формула изобретения Регулятор многофазной дуговой электропечи, содержащий в каждой фазе датчик напряжения а электроде, параллельно которому включеа одна из диагоналей первого выпрямителього моста, к второй диагонали которого одключен первый вход усилителя регулятоа, трансформатор гока, параллельно вторичой обмотке которого подключены uiyHTHующий резистор и диагональ второго вь1пряительного моста, соединенного второй диагоалью с вторым входом усилителя регулятоа, и датчик постоянной составляющей напряжения Uu электроде, связанный выходом с вхо дом дополнительного усилителя, выход которо го через третий выпрямитель подключен параллельно шунтирующему резистору, отличающийся тем, что, с целью повышения качества работы регулятора путем устранеишТ ненужных перемещений электродов при несимметричной нагрузке фаз, регулятор снабжен в каждой фазе датчиком скорости изменения постоянной составляющей напряже ния на электроде, вход которого соединен с электродом, а выход через четвертый выпрямитель о указанным входом дополнительного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сввдетельство СССР N 120275, кл. Н 05 В 7/18, 1959. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке№ 2515151/24-07, кл. Н 05 В 7/148, 1977.