Адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговой электропечи

(51) Н 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3693961/24-07личающееся тем,что,с (22) 26, 01, 84 целью повьппения точности измерения, (46) 30.06.85. Бюл. У 24 в устройство введены для каждой фазы (72) В,И.Дрогии, В.А.Гордиенко, второй блок коррекции, сумматор, два В,А.Харченко, А.П.Татаров, . 4 уль-индикатора, датчик постоянной А,М.Нестеров, В.Н.Курлыкин, составляющей напряжения и формирова- Ю.П.Тихомиров и В.Н.Коломота тель стробирующих импульсов, связь (71) Донецкий металлургический .завод датчиков первых производных тока соим. В.И.Ленина седних фаз с первым блоком коррекции(53) 621.365.22(088.8) выполнена через дополнительный сумма- (56) Е 1 есггочагве пйегпагзопа 11975, тор, а связь датчика тока дуги .с чо 1. 33, Р 135, 8, 221-225. Перевод сумматором в . через второй блок кор- ВЦП Ф Ц, 1976.. рекции, оба блока коррекции выполиеВгеггЬацег. 1.сМЬорепяраппц 8 я- ., ны в виде аттенюаторов, управляющие везяцпр, в 1 г ацсоваг 1 зсЬег рагавегг- входы каждого из которых соединеныВ Коггесшг йцгсЬ е 1 есггоп 1 зсЬе рго- с выходом сумматора через введенные . ч яезяЬеоЬасЬгег. 3 .Ь 1 сЬгЬо 8 епепг- блоки памяти и ключи, управляющий 1 одцпя, 2-4 Бер(.евЬег, 1981,М 1 Жо 1 я, вход ключа первого блока коррекции Нцпдагу. через формирователь стробирующих им- (пульсов и первый нуль-индикатор под(54)(57) АДАПТИВНОЕ .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ключен к выходу датчика тока дуги, ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДУГИ В ДУГОВОЙ а управляющий вход ключа второго бло- ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее для каждой ка,коррекции через второй нуль-индибазы датчик тока дуги и датчик фаз- катор и датчик постоянной составляю- ного напряжения . связанные выходами щей напряжения соединен с выходом ф Э/ с входом сумматора, датчики первойдатчика фазного напряжения, выполнен. производной по времени тока дуги сэ-, ного в виде сумматора, к входу кото- седних фаз, выходы которыхсвязаны рого подключены выход блока потен- ы с входом первого блока коррекции . циального разделения и через усили- , р, .коэффициента передачи, подключенного тель-инвертор выход датчика токавыходом к входу указанного сумматора, подины, причем вйходом указанного, ф 1 и датчик первой производной по вре-.датчика фазпого напряжения служит мени тока дуги данчой фазы, о т - .выход его сумматора.116491Изобретение относится к электро-термии и может быть применено длярегулирования и автоматизации процесса плавки металлов и сплавов в дуговых электропечах. 5Целью изобретения является повышение точности измерения напряжениядугиНа чертеже представлена блок-схема устройства. для одной фазы печи. 10Устройство содержит датчики 1-3первых производных по времени токовдуги. Выход датчика 3 через датчик 4тока дуги подключен к входу сумматора 5. Выходы датчиков 2 и 3 через 15дополнительный сумматор 6 и первыйблок 7 коррекции, выполненный в видеаттенюатора, соединены с. входом сумматора 5.Датчик 4 тока подключен к входу урсумматора 5 через второй блок 8 коррекции коэффициента передачи,Управляющий вход первого блока 7коррекции через первые блок 9 памятии нлюч 10 подключены к выходу сумматора 5, Управляющий вход второго.блока 8 коррекции через вторые блок 1памяти и ключ 12 соединены с выходомсумматора 5.Выход датчика 4 тока через первый Зрнуль-индикатор 13 и Формирователь 14стробирующих импульсов подключен куправляющему входу ключа 10, а к управляющему входу ключа 12 через второй Нуль-индикатор 15 и датчик 1635постоянной составляющей напряженияподсоединен выход датчика 17 фазного,напряжения, Этот датчик состоит изблока 18 потенциального разделения,датчика 19 тока подины, шунта 20,усилителя-инвертора 21 и сумматора 22.Аттенюаторы 7 и 8 могут быть выполнены.с помошью оптопар, сумматорыб,и 22 - на основе операционных усилителей, ключи 1 О и 1 2 " на микросхе.мах К 284 КН 1, блоки 4,9 и 11 - в виде интеграторов на операционных уси.лителях, датчик 16 представляет собойфильтр нижних частот, например ЬС -- фильтр типа "а". Блок 5 можно выполнить в виде датчика напряжениясерии УБСР-АИ,Устройство работает следующим образом,Математической моделью адаптивного 55устройства для измерения напряжениядуги в дуговых электропечах являетсяследующее выражение, справедливое для трехфаэных дуговых электропечей,эксплуатируемьх без нулевого провода:0 =Б +13 - .11 -1 К +(Ь -М ) - -+е 0128 р ос и ли асгде Бэ - напряжение дуги первойфазы;П - переменная составляющаяфазного напряжения первойФазы;П - постоянная составляющаяС 1напряжения дуги первойфазы;П - падение напряжения в подине печи;- ток первой Фазы;К - активное сопротивление1вторичного токопроводапервой фазы;Ь - индуктивность короткой се 1ти первой Фазы;М - взаимная индуктивностьмежду первой и второй фазами;М - взаимная индуктивностьмежду первой и третьей Фадзами;--- первые производные токова кпо времени соответственновторой и третьей фаз.Для того, чтобы на вход сумматора 22 кроме переменной составляющей фазного напряжения поступала и постоянная составляющая напряжения дуги, в устройстве применен блок 18 потенциального разделения цепей напряжения, пропускающий как переменную, так и постоянную составляющие напряжения. Для получения сигнала, пропорционального падению напряжения в по- дине печи, в цепь заземления нулевой точки подины включен измерительный шунт 20. Поскольку через подину и измерительный шунт 20 течет один и тот же ток, форма кривой падения напряже.ния на них одинакова. Сигнал, снимаемый с шунта 20, усиливается в датчике 19 тока подины и, пройдя через усилитель-инвертор 21, с обратным знаком приходит на вход сумматора 22, В результате на выходе датчика 17 напряжения имеется сигнал113, Пр, +"ьс, "оВ связи с изменением рабочей длины электродов, изменением переходных1164914 4через нуль напряжение дуги 0 также в- равно нулю, при этом 1 = - и сопротивлений контактов, влиянием температуры и т.п. активное сопроти ление вторичного токопровода изменя-. ется в процессе эксплуатации печного агрегата. 5С целью компенсации ошибки измерений от изменения величины К 1 в пред. лагаемом устройстве введена система адаптации к изменению величины активного сопротивления вторичного токопровода печи. Сигнал, снимаемый с датчика 1 первой производной тока дуги первой Фазы по времени, поступает на вход датчика 4 тока, где после интегрирования получается сигнал, пропорциональный току дуги. С выхода 4 сигнал поступает на вход блока 8 для корректировки коэффициента передачи сигнала по току дуги, имеющегоопределенный коэфФициент передачи.Корректировка К 1 осуществляется в моменты эксплуатационных коротких замыканий, которые происходят в процессе работы печи достаточно частоВ момент касания электродом поверхности расплавляемого металла в печи происходит, исчезновение дуги, приэтом ц 1 =О, а следовательно, и 11 =О. При исчезновении постоянной составляющей на выходе датчика 16 срабатывает нуль-индикатор 15, замыкающий ключ 12.В результате сигнал с выхода сумматора 5 поступает через блок 11 на вход аттенюатора 8, в котором проис 35 ходит корректировка коэффициента передачи по току дуги до установлениянуля на выходе сумматора 5 Яр=О). Блок 1 служит для запоминания установившегося коэйфициента передачи домомента следующей корректировки.В устройстве введена также автоматическая корректировка коэффициентапередачи суммарного сигнала первыхпроизводных тока дуги по времени 45 двух других Фаз Йхг.(3) Для трехфазных дуговых печей, экс"плуатируемых без нулевого провода,справедливо следующее(5) 55 Ток и напряжение дуги имеют одинаковый знак. При прохожцении тока д(ь -м ) - -+(ь -м ) - д. ЙЬ Й г Й 1 ВР --- . С учетом выше сказанноЙ 1 Й 3Й Йс го для этого момента времени выражение (3) можно представить следующимобразом:(Ь -И ) --- (Ь -М ) -- (6) а 1 Й 12 1 т ЙЕИ ЙС На основании этого в момент перехода тока .1 через ноль в предлагаемом устройстве осуществляется корректировка коэффициента передачи сигнала. Сигналы, снимаемые с датчиков 2 и 3 первых производных тока дуги по времени двух других фаз, поступают на входы сумматора 6, с выхода которого суммарный сигнал подается на вход аттенюатора 7 корректировки коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других фаз, имеющего определенный коэффициент передачи. В момент перехода 1 через ноль при помощи нуль-индикатора 13 и формирователя 14 стробирующих импульсов формируется короткий импульс (например с длительностью йч=10 мкс), замыкающий ключ 10. В результате сигнал с выхода сумматора 5 за время действия импульса поступает через блок 9 на вход блока 7, в котором осуществляется корректировка коэффициента передачи суммарного сигнала первых производных тока дуги по времени двух других фаз до установления нуля на выходе сумма тора 5 (так как при,д =О и Уэ =0).1Блок 9 необходим для запоминания установившегося коэффициента передачи до момента следующей корректировки.Напряжение дуги получается в результате сложения в сумматоре 5 всех перечисленных сигналов согласно выражению (1).Предлагаемое адаптивное устройство для измерения напряжения дуги в дуговых электропечах позволяет осуществлять измерение напряжения дуги с высокой степенью точности. Применение устройства в системе автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи позволяет существенно повысить ее производительностьЗаказ 4 комит и отк шская илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ОИ 6 Тираж 794 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра дписноета СССРытийаб., д. 4