Устройство для автоматического регулирования электрического режима трехфазной дуговой электропечи

 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для независимого регулирования мощности дуг в фазах дуговых электропечей. Сущность изобретения: выделяют сигналам, пропорциональные приращениям токов дуг, вызванных возмущениями в дугах соседних фаз, и формируют сигнал тока дуги в виде разности сигнала тока дуги соответствующей фазы и определенных приращений тохов дуг, вызванных возмущениями в дугах соседних фаз, Устройство содержит в цепи управления каждым электродом датчики тока и напряжения дуги, датчик фазного напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока определения весовых коэффициентов. Выходы блока определения весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами шести блоков умножения, вторые входы которых попарно соединены с выходами блоков определения приращений токов дуг. Выходы этих блоков умножения соединены с соответствующими входами трех выходных сумматоров, один из входов которых соединен с выходом соответствующего датчика тока дуги. Выходы каждого выходного сумматора соединены с входом блока сравнения своей фазы. 1 ил сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 05 В7/148

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) дйьНМ ййИКТ4Ю- ЦХф<Еа

ЬИЪ)1ИО ГЕ;4,А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

iQQ ) (А2

Ql

СО (21) 4923165/07 (22) 01.04.91 (46) 23.06.93. Бюл, М 23 (71) Львовский политехнический институт и

Молдавский металлургический завод (72) О.Ю.Лозинский, Jl.Ä.Êoñòèíþê, Я.Ю.Марущак, Я.С.Паранчук, Я.Б.Сметанюк, К.И.Изаак и А.К.Бабичев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1432809, кл. Н 05 В 7/148, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1568269, кл. Н 05 В 7/148, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для независимого регулирования мощности дуг в фазах дуговых электропечей. Сущность изобретения: выделяют сигналаы, пропорциональные.приращениям токов дуг, вызванных

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для независимого регулирования мощности дуг в фазах ДСП.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем уменьшения дисперсии токов дуг.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчики эффективных значений токов дуг 1-3, датчики эффективных значений фаэных напряжений

4-6. датчики эффективных значений напряжения дуг 7 — 9, блоки задания уставок токов Ы 1823158 А1 возмущениями в дугах соседних фаз, и формируют сигнал тока дуги в виде разности сигнала тока дуги соответствующей фазы и определенных приращений токов дуг, вызванных возмущениями в дугах соседних фаз. Устройство содержит в цепи управления каждым электродом датчики тока и напряжения дуги, датчик фазного напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока определения весовых коэффициентов. Выходы блока определения весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами шести блоков умножения, вторые входы которых попарно соединены с выходами блоков определения приращений токов дуг. Выходы этих блоков умножения соединены с соответствующими входами трех выходных сумматоров, один из входов которых соединен с выходом соответствующего датчика тока дуги. Выходы каждого выходного сумматора соединены с входом блока сравнения своей фазы. 1 ил. дуг 10 — 12, инверторы 13 — 15, сумматоры 16—

18, блок определения весовых коэффициентов 19, блоки умножения 20 — 25, инверторы

26 — 31, выходные сумматоры 32 — 34, блоки сравнения 35 -35 .

Сигналы с датчиков токов дуг Т-З поступают а первые входы каждой пары сумматоров 16 и 32, 17 и 33, 18 и 34, Сигналы с блоков задания уставок токов дуг 10 — 12 через инверторы 13-15 поступают на вторые входы сумматоров 16 — 18 соответственно.

Сигналы с блоков определения весовых коэффициентов 19 поступают на первые входы соответствующих блоков умножения

1823158

20 (2) 30

50

Л1з == а) Л1г +/I Л1 ;

Л1г =-аг Л1i+jb Л1з;

Л13 = аз Л 1г +/Ъ Л1з, = g (Л12 Л1,): — (A12l Л1») (4) 3=1

20-25. Сигналы с выходов сумматоров 1618 поступают на вторые входы 22 и 25, 20 и

24, 21 и 28 блоков умножения соответственно. Сигналы с выходов блоков умножения 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25 поступают через инверторы 26-31 нэ второй и третий вход выходных сумматоров 32 — 34 соответственно.

Сигналы с выходов сумматоров 32-34 поступают на один иэ входов соответствующих блоков сравнения 35 -35, на вторые входы которых поступают сигналы с соответствующих датчиков эффективных значений напряжений дуг 7 — 9, Сигналы с выходов блоков сравнения 35 -35 поступают в регу з ляторы своих фаз. Сигналы с датчиков токов

1-3, датчиков напряжений 4 — 9 поступают на соответствующие входы блока определения весовых коэффициентов 19.

На вход каждого блока сравнения

35 -35 поступает сигнал тока своей фазы, з в котором отсутствуют приращения токов вызванных возмущениями в соседних фазах из-эа действия первого закона Кирхгофа, Эти приращения вычитаются иэ сигналов токов дуг в сумматорах 32 — 34. При таком способе регулирования исключаются ложные срабатывания регулятора. когда он отрабатывает "чужие" возмущения. 8 этом закл ючается независимость регулирования мощности дуг.

Значения весовых коэффициентов с11... газ,/31...Рз, определяемых блоком

19, можно определить на основании статических характеристик токов дуг (дисперсия. коэффициенты кореляции). Эти коэффициенты определяются на протяжении определенного периода времени (период обучения), а затем эти значения используются системой регулирования на протяжении рабочего периода, Распределение токов по фазам ДСП эа счет первого закона Кирхгофа осуществляем практически мгновенно, и для электромеханического регулятора это уже свершившийся факт. Поэтому приращения эффективных значений токов в каждой фазе, вызванные влиянием возмущений в соседних фазах мо(ут бысть записаны е виде где Л13, Л1г, Л!з — приращения токов в фазах 1, 2, 3, вызванные влиянием "чужих" фаз без учета "собственных" возмущений;

Л11, Л 1г, Ь1э — полные (реальные) приращения токов дуг в фазах;

ai.... .сб, ф1... jb, — весовые коэффициенты, показывающие какая часть возмущения присутствует в соседних фазах.

На основании (1) функционалы F(a, P) для каждой фазы для и значений токов можно записать в виде

F1(aI .pI) = Q (а2 Л!и +pI Лl» — Лlз )2

1=1

»2 (30, /22 ) = Q (02 A III +/P2 A I»I — Л12 )

1=1 ез (Яз,рз ) = ) (О!3 Л1г) + j4 413I Л111)

l = l

Из условия минимума этих функционвлов находятся выражения весовых коэффициентов a>... и,gi... jb, Условие

25 минимума для первого функционала запишется так

= 2 Q (а Л32> 3 /3 Л!» — Л1з ) Л 1з = 0

l =1

=2 g (а2A12I +/3 Л3» — Al»I )A III =0

40 (3)

Аналогичные выражения записываются и для остальных двух функционалов

Fg(,Д) и Fg(,фз).

Преобразовывая выражения (3), получают (I21 A III)+ Й (31 A IIIA 12I) =

55 (I2l A12IA ill ) + Q (pl Л13 ) =

I =1 3 =1

1823158

lf = уапц, - Ual Гх, . (13) — Й (I I- l) =(f

4 ф ф

03 г2 3 гз 1г12

% 1 — д2

Д11 — Д 11м (8) 30 (тз г3 1 — г12г2 3

О1 (15) е е

«п1 r1 3 — r1 г г23

1 — г23

40 (71 r1 2 — r1 3 г23

4 Ф Ф

1 " 3

1м (1(/(rl + х1 ) О2 Г1*2 — Г2*3 Г13

1 — г13 (10) (16) Д 1 (1 1 ) (1 м 1 +) или

Д1*1 1м (12) С учетом того. что полные приращения тока Д!1- Il — Il" (ll — уставки тока дуги в J-Ч фазе), приняв значение тока уставки в фазе равным математическому ожиданию тока фазы ll, получают — (Ill — Il )(!zl — 12) = ll2, (6) и где а1 — дисперсия тока J-й фазы; ,и12 — один иэ вторых моментов.

Второй момент р12 определяется как 12 = rl2U1 о„, (7) где г12 — коэффициент корреляции.

Для определения приращений токов дуг

Д11* в J-й фазе, которые обусловлены возмущениями в соседних фазах, необходимо от полного приращения тока в 1-й фазе вычесть приращения, вызванные возмущениями в той же фазе беэ учета влияния соседних фаз, т,е, Значение 11" определяется иэ выражения фазного напряжения с низшей стороны печного трансфбрматора

U$I =(1 г1+0д1) +(11х1) (9) где rl, х1 — активное и реактивное сопротивление токоподвода J-й фазы.

Решив уравнение (9) относительно 11", получают и

Выражение (10) является математической моделью одной фазы системы питания

ЦСП.

Приращение Д I)" определяется так

Д1м 1м 1 (11) Подставив (11) в (8) и с учетом того, что

Д 1) = Il — II, получают

Выражение (10) для определения i может быть упрощено. если принять х1» г1.

Тогда

В этом случае математическая модель значительно упрощается. Сигнал Ь 11» используется для определения дисперсий (о )», (4 )*. (4 ) соответствующими элементами блока 19. Кроме того сигналы 11" используются для определения коэффициентов взаимной корреляции между током j-й

15 фазы и токами соседних фаэ. в которых не учитываются собственные возмущения.

С учетом (5), (6), (7) выражение (4) преобразуется к виду

20 а1 о2 + p1 г1 г о1 02 = r2 3 М m: а1 г1го102+piг11 =гз 1а3и1 . (14)

Решив систему (14), получают

Аналогичным образом определяются

35 другие весовые коэффициенты

93 О2 . г2 3 — г31г2 3

1 — г13

Таким образом для определения весовых коэффициентов а1 „, а:), P1...)Вз, используются статистические характеристики

55 токов дуг которые определяются предвари тельно в период обучения. С целью постоянной коррекции этих весовых коэффициентов предусматривается постоянное чередование периода обучения и рабочего периода, 1823158

Исходной информацией для работы вычислительного блока определения весовых коэффициентов служат сигналы дисперсии и сигналы об коэффициентах корреляции, Эти сигналы определяются известными ус- 5 тройствами, которые входят в блок 19, Значения Ь II, Ь II и II служат исходными данными для определения коэффициентов корреляции и дисперсии соответствующими устройствами. Причем эти величины определяются непрерывно, э используются они только по истечении времени определяемого интервалом стацйонарности для данной электродуговой печи.

Устройство пОзволяет обеспечить независимое регулирование перемещения электродов путем исключения иэ сигналов токов дуг приращения, вызванные возмущениями в соседних фазах. Этим обеспечивается более высокая точность регулирования а за счет этого снижение дисперсии токов дуг и повышение производительности печи.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования электрического режима трехфазной дуговой электропечи, содержащее в цепи управления каждой фазы датчик эффективного значения тока, блок задания уставки тока, датчик эффективного значения фазного напряжения и датчик эффективного значения напряжения дуги, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом датчика эффективного значения напряжения дуги, а выход — с задатчиком мощности данной фазы. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем уменьшения дисперсии токов дуг, выход датчика эффективного значения тока дуги каждый фазы соединен с первыми входами введенных первого и второго сумматоров данной фазы и одним из трех первых входов введенного блока определения весовых коэффициентов, три вторых входа которого соединены с выходами датчиков эффективного значения фаэного напряжения фаз, три третьих входа — с выходами датчиков эффективного значения напряжения дуги, второй вход первого сумматора каждой фазы соединен через введенный первый инвертор с выходом блока задания уставки тока данной фазы, второй и третий входы второго сумматора каждой фазы через введенные соответственно второй и третий инверторы соединены с выходами двух введенных для каждой фазы блоков умножения, первый вход каждого иэ которых соединен с одним из шести выходов блока определения весовых коэффициентов, а второй вход каждого блока умножения данкой фазы соединен с выходом первого сумматора, одной иэ соседних фаз, выход второго сумматора данной фазы соединен с вторым входом блока сравнения данной фазы.

1823158

I(zaesmpndam

Составитель Я.Марущак

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2187 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5