Способ обнаружения устойчивого бокового разряда в вакуумных электродуговых печах

Сова Соеетских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 02.Х 1.1965 ( 1035157/24-7)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 1968, Бюллетень8 Кл. 21 Ь, 16/01 МПК Н 051 тУДК 621.365.22(088.8) Комитет по делам иаосретений и открытий при Сосете Министров СССРДата опубликования описания Авторыизобретения В. Н. Готин и Ю. А, Изаксон-Демидов Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт алектротермическогооборудования СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО БОКОВОГО РАЗРЯДА В ВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧАХ Е= 1. арт ксрасс, с30 Известные способы обнаружения устойчивого бокового разряда в вакуумных электро- дуговых 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 величании порознь или совместно формируют сигнал, который сравнивают либо с заданной опорной величиной, либо с величиной, характеризующей предшествующее значение контролируемого параметра разряда.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 этипятна, можно рассматривать как обособленные одновременно существующие дуги, имеющие различную длину, устойчивость которыхопределяется критерием Кауфмана:Л 1 -- (Л 1,)се - " к"ф 1,ксгде Ы - начальное отклонение (возмущение) тока т-ой дуги, аМ, - реакция т-ой дуги на заданноевозмущение, аЛкс - сопротивление короткой сети, ом15 Рккф, - дифференциальное сопротивлениеИУ- индуктивность короткой сети, гкВ результате движения катодных пятен побоковой поверхности электрода, дуги, опирающиеся на них, растягиваются и при достижении критической длины гаснут, что вызываетбросок тока в электрическом контуре печи,равный току погасшей дуги. Так как времяраспада катодного пятна меньше 0,5 10 з сек,то короткая сегь печи генерирует э.д.с, самоиндукции значительной величины:5 Ю 15 го 25 Зо 35 40 45 50 55 60 3где Ыр - значение тока -ой дуги в моментее погасания,Лрасп, - время распада катодного пятна-ой дуги, действующей согласно систочником питания печи.Благодаря инерционности тепловых и ионизационных процессов ток оставшихся дуг неможет измениться скачком и напряжение печивозрастает, 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 новоекатодное пятно, дробящееся при увеличениямив нем тока. Скорость этих процессов такова,что подъем и спад напряжепия, сопутствующие распаду катодного пятна, имеют харак. тер импульсов с частотой 1000 в 30 ги, ивесь процесс сопровождается случайным шумом.Полный переход дуги на стенку кристаллизатора влечет концентрацию катодных пятенна боковой поверхности электрода, а процессы,связанные с распадом и погасанием отдельных пятен, прекращаются. В результате резкоизменяется характеристика высокочастотногошума - его отличает малое время корреляции (0,07 сек) и, следовательно, высокое быстродействие схем с использованием характеристики высокочастотного шума напряженияпечи.На фиг. 1 показана осциллограмма напряжения печи, снятая в момент перехода дугина стенку кристаллизатора; на фит. 2 - гистограмма распределения амплитуд мгновенных значений напряжения печи без боковойдуги; на фиг. 3 - гистограмма распределенияамплитуд высокочастотнопо шума при возникновении устойчивой боковой дуги (пунктиромпоказана предыдущая гистограмма); нафиг, 4 - изменение частоты следования высокочистотных импульсов напряжения печи самплитудой более 0,1 в при полном переходедуги на стенку кристаллизатора.Осциллограмма на фиг. 1 показывает резкое изменение амплитуд и частоты шума. Оставшиеся пульсации определяются пульсациями полупроводникового источника питания, которые дуга воспроизводит как и любой другойпроводник, имеющий конечное сопротивление.За амплитуду на фиг. 2 приняты те значения напряжения печи, при которых производНУная " меняет знак.ЮПри переходе дуги на стенку кристаллизатора (фиг. 3) число импульсов высокочастотното шума, имеющих заданную амплитудуУдш. макс, резко уменьшается (ЛЛ = аЬ), соответственно уменьшается средняя частота ихследования,При возникновении боковой дуги изменяетсяформа функции распределения амплитуд, смещается максимум этой функции, изменяетсядисперсия 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 устойивой боковой дуге.Таким образом, индикацию возникшей вВДП устойчивой боковой дуги можно осуществить, определив из мгновенного значения напряжения печи один или несколько вышеперечисленных парамегров, либо комбинируя ихмежду собой, что усиливает их действие.Время обработки указанных параметров определяется временем автокорреляции шума исоставляет 0,3 - 0,5 сек. Полученные значенияможно сравнивать с некоторыми наперед заданными значениями этих параметров - установками, соответствующими безопасному режиму плавки, либо с предшествующими значениями этих параметров, что обеспечиваетавтонастройку схемы при различных режимахплавки,Так как при работе печи возможны режимы,при которых с,катодными пятнами происходитто 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 ложноо сигнала при короткихзамыканиях в печи, при зажигании дуги ипрогреве электрода, когда дуга горит междухолодным поддоном (затравкой) и холоднымэлектродом.Предмет изобретения1. Способ обнаружения устойчивого бокового разряда в вакуумных электродуговых печах путем сравнения электрических параметров разряда, например мгновенных значенийнапряжения печи, с опорными величинами,отличающийся тем, что, с целью полученияболее точного сигнала появления боковой дуги, из мгновенных значений напряжения определяют функцию распределения амплитуд высокочастотного шума, среднее значение отклонений этих амплитуд, дисперсию шума и егочастоту и полученные величины используютпорознь или совместно для формирования сигнала, который сравнивают либо с заданнойопорной величиной, либо с величиной, характеризующей предшествующее значение контролируемого параметра разряда.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтодля получения указанного сигнала перемножают величины, пропорциональные величинеи амплитуде высокочастотного шума.Тираж 530 Подписноемитета пс делам изоб етений и открытий при Совете Министров СССРМ 4 аказ 822 НИИПИ ипогра пр. Сапунова,симл 25