Способ обнаружения устойчивого бокового разряда в вакуумных электродуговых печах

 

2ll696

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.XI.1965 (№ 1035157/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 1968. Бюллетень № 8

Кл. 2111, 16/01

МПК Н 05b

УДК 621.365.22(088.8) Комитет по делам иаосретений и открытий при Сосете Министров

СССР

Дата опубликования описания

Авторы изобретения

В. Н. Готин и Ю. А. Изаксон-Демидов

Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт алектротермического оборудования

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО БОКОВОГО

РАЗРЯДА В ВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧАХ

E=L кс paca.i

Известные способы обнаружения устойчиpîãî бокового разряда в вакуумных электродуговых печах путем сравнения электрических параметров разряда, например мгновенных значений напряжения печи, с опорными величинами, не позволяют быстро и надежно принять меры для защиты печи и ликвидации возникшего бокового разряда.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что из мгновенных значений напряжения печи определяют функцию распределения амплитуд высокочастотного шума, среднее значение отклонений этих амплитуд, дисперсию шума и его частоту и из полученных величин порознь или совместно формируют сигнал, который сравнивают либо с заданной опорной величиной, либо с величиной, характеризующей предшествующее значение контролируемого параметра раз ряда.

По одному из вариантов указанный сигнал получают перемножением величин, пропорциональных величине и амплитуде высокочастотного шума.

Этот способ основан на анализе мгновенных значений напряжений печи, характер которых определяется устойчивостью катодных пятен, резко изменяющейся при переходе дуги на стенку кристаллизатора, Сильноточная вакуумная дуга характеризуется наличием нескольких катодных пятен, перемещающихся по электроду, так что отдельные каналы разряда, опирающиеся на эти пятна, можно рассматривать как обособленные одновременно существующие дуги, имеющие различную длину, устойчивость которых определяется критерием Кауфмана:

A II — (A lо)r e— кс где Л1„— начальное отклонение (возмущение) тока i-ой дуги, а

Л1 — реакция i-ой дуги на заданное возмущение, а

R„— сопротивление .короткой сети, ом

R y, — дифференциальное сопротивление

dU — индуктивность короткой сети, гк

В результате движения катодных пятен по боковой поверхности электрода, дуги, опирающиеся на них, растягиваются и при достижении критической длины гаснут, что вызывает бросок тока в электрическом контуре печи, равный току погасшей дуги. Так как время распада катодного пятна меньше 0,5 10 з сек, то короткая сегь печи генерирует э.д.с. самоиндукции значительной величины:

211696

3 где Ы„р — значение тока -ой дуги в момент ее погасания, Мр„,.— время распада катодного пятна -ой дуги, действующей согласно с источником питания печи.

Благодаря инерционности тепловых и ионизационных процессов ток оставшихся дуг не может измениться скачком и напряжение печи возрастает, а затем возвращается к первоначальному значению.

Установившееся состоявшие не является устойчивым, так как достигает критической длины и гаснет следующая дуга и т. д. пока напряжение печи не повысится до такой степени, когда на торце электрода образуется новое катодное пятно, дробящееся при увеличениями в нем тока. Скорость этих процессов такова, что подъем и спад напряжепия, сопутствующие распаду катодного пятна, имеют харак. тер импульсов с частотой 1000 †30 ги, и весь процесс сопровождается случайным шумом.

Полный переход дуги на стенку кристаллизатора влечет концентрацию катодных пятен на боковой поверхности электрода, а процессы, связанные с распадом и погасанием отдельных пятен, прекращаются. В результате резко изменяется характеристика высокочастотного шума — его отличает малое время корреляции (0,07 сек) и, следовательно, высокое быстродействие схем с использованием характеристики высокочастотного шума напряжения печи.

На фиг. 1 показана осциллограмма напряжения печи, снятая в момент перехода дуги на стенку кристаллизатора; на фит. 2 — гистограмма распределения амплитуд мгновенных значений напряжения печи без боковой дуги; на фиг. 3 — гистограмма распределения амплитуд высокочастотнопо шума при возникновении устойчивой боковой дуги (пунктиром показана предыдущая гистограмма); на фиг, 4 — изменение частоты следован ия высокочистотных импульсов напряжения печи с амплитудой более 0,1 в при полном переходе дуги на стенку кристаллизатора.

Осциллограмма на фиг. 1 показывает резкое изменение амплитуд и частоты шума. Оста вшиеся пульсации определяются пульсациями полупроводникового источника питания, которые дуга воспроизводит как и любой другой проводник, имеющий конечное сопротивление.

3а амплитуду на фиг. 2 приняты те значения напряжения печи, при которых производdU ная " меняет знак.

Ch

При переходе дуги на стенку кристаллизатора (фиг. 3) число импульсов высокочастотното шума, имеющих заданную амплитуду

Удщ. »«, резко уменьшается (hN= ab), соответственно уменьшается средняя ча стота их следования.

Зо

4

При возникновении боковой дуги изменяется форма функции распределения амплитуд, смещается максимум этой функции, изменяется дисперсия шума, а также среднее значение отклонений напряжения высокочастотного шума.

На фиг. 4 частота пульсаций источника питания печи (300 ги) показана пунктиром.

Кружки с точками обозначают экспериментально полученные значения частот при нормальном режиме плавки, наполовину зачерненные кружки — значения частот при устой ивой боковой дуге.

Таким образом, индикацию возникшей в

ВДП устойчивой боковой дуги можно осуществить, определив из мгновенного значения напряжения печи один или несколько вышеперечисленных парамегров, либо комбинируя их между собой, что усиливает их действие.

Время обработки указанных параметров определяется временем автокорреляции шума и составляет 0,3 — 0,5 сек. Полученные значения можно сравнивать с некоторыми наперед заданными значениями этих параметров — установками, соответствующими безопасному режиму плавки, либо с предшествующими значениями этих параметров, что обеспечивает автонастройку схемы при различных режимах плавки.

Так как при работе печи возможны режимы, при которых с,катодными пятнами происходит то же, что и при боковой дуге (процессы изменения напряжения печи похожи на процессы, связанные с боковой дугой), то в схему должны быть введены блокировки, предупреждающие выдачу ложно о сигнала при коротких замыканиях в печи, при зажигании дуги и прогреве электрода, когда дуга горит между холодным поддоном (затравкой) и холодным электродом.

Предмет изобретения

1. Способ обнаружения устойчивого бокового разряда в вакуумных электродуговых печах путем сравнения электрических параметров разряда, например мгновенных значений напряжения печи, с опорными величинами, отличающийся тем, что, с целью получения более точного сигнала появления боковой дуги, из мгновенных значений напряжения определяют функцию распределения амплитуд высокочастотного шума, среднее значение отклонений этих амплитуд, дисперсию шума и его частоту и полученные величины используют порознь или совместно для формирования сигнала, который сравнивают либо с заданной опорной величиной, либо с величиной, характеризующей п редшествующее значение контролируемого параметра разряда.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения указанного сигнала перемножают величины, пропорциональные величине и амплитуде высокочастотного шума.

211696 (имл) 25

Фиг,7

20 Г5 я 75 (сеи)

Редактор П. А. Вербова

Заказ 822/9 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета пс делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типографил, пр. Сапунова, 2

У

4ьг. w

Составитель А. Обух

Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: Г. И. Плешакова и Н. И. Быстрова