Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (И) 5 В 7/14 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСИО н вн вым сумматор нен с вх ма 6 пер сигнал к жение эл етииеди ого од ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола иДонецкий металлургический заводим. В.И.Ленина(56) Свенчанский А.Д. и Трейзон З,Л.Автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, 1968, с. 230231,АвторсМ 1399897 6. кое свидетельство СССР кл. Н 05 В 7/148, 198 Изобретение относится к электротехнике.Цель изобретения - повышение точности регулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора мощности дуговой многофазной электропечи; на фиг. 2 - функциональнаясхема блока вычисления заданного значения коэффициента корреляции; нафиг. 3 - функциональная схема элемента вычитания,Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи для каждой фазысодержит датчик 1 тока дуги, датчик2 напряжения дуги, выходы которыхподключены к входам первого элемента(54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ МНОГОФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышениеточности регулирования мощности дуг"путем снижения величины дисперсиинапряжений дуг. В регулятор введенвторой контур регулирования, которыйпозволяет формировать случайный сигнал управления с требуемыми статистическими характеристиками, благодаря чему представляется возможным регулировать и подцерживать на заданноуровне величину дисперсии напряжениядуги. Это позволяет стабилизироватьтепловой и технологический режимыплавки и уменьшить технологическиепотери, 3 ил,ния, выход которого соедине входом сумматора 4. Выход а 4 через усилитель 5 соедиодом исполнительного механиземещения электрода, выходной оторого воздействует на полоектрода. Первый, второй и ходы элемента 7 вычитания.1 соответственно с выходами задатчика 8 напряжения дуги, датчика2 напряжения дуги и элемента 9умножения. Выход элемента 7 вычитания подключен к первому входудатчика 10 коэффициента корреляции,второй вход которого соединен с выходом элемента 9 умножения, Выходдатчика 10 коэффициента корреляцииподсоединен к первому входу вторэлемента 11 сравнения, второй вхкоторого связан с выходом блока 12вычисления заданного значения коэффициента корреляции. Первый входтретьего элемента 13 сравнения черезпервый датчик 14 дисперсии подключенк выходу элемента 7 вычитания, а еговторой вход через второй датчик 15дисперсии подсоединен к выходу элемента 9 умножения. 10Первый и второй входы блока 12вычисления заданного значения коэффициента корреляции соединены соответственно с выходами задатчика 16 дисперсии и первого датчика 14 дисперсии. Выход задатчика 17 частотногоспектра соединен с первым управляющим входом генератора 18 случайногопроцесса, второй упРавляющий входкоторого подсоединен к выходу третьего элемента 13 сравнения. Выходгенератора 18 случайного процессаподключен к информационному входуфазосдвигающего устройства 19, ауправляющий вход фазосдвигающего устройства 19 связан .с выходом второгоэлемента 11 сравнения, Выход фазосдвигающего устройства 19 подключенк второму входу сумматора 4 и к входу вычислительного элемента 20, реа-,лизующего модель участка по контурурегулирования от входа усилителя довыхода исполнительного механизма перемещения электрода, Первый и второй входы элемента 9 умножения соединены соответственно с выходами датчика 21 градиента напряжения на дугеи вычислительного элемента 20,Блок 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции включает 10элемент 22 вычитания, первый вход которого является первым входом блока12, а выход подключен к первому входу элемента 23 деления, Вход. масштабного усилителя 24 является вторым 45входом блока 12, а выход подсоединенк второму входу элемента 23 деленияи к второму. входу элемента 22 вычитания, Выход элемента 23 деления является выходом блока 12,50 Элемент 7 вычитания содержит инвертирующий сумматор 25, первый и третий входы которого являются соответственно первым и третьим входа 55 ми элемента 7 вычитания, а его второй вход соединен с выходом инвертора 26, вход которого служит вторым входом элемента вычитания, Выход инвертирующего сумматора 25 служит выходом элемента 7 вычитания,Регулятор работает следующим образом,Процесс регулирования электрического режима дуговой электропечи впредлагаемом регуляторе осуществляет-.ся электромеханической системой путем перемещения электродов. Структурно эта система автоматического регулирования состоит из двух контуроврегулирования с сумматором 4 на входе, Первый контур регулирования, вкотором реализован дифференциальныйзакон регулирования, вычисление сигнала управления П , осуществляетсогласно выражению П, П Ъ 1рас ф(1)де т и п - соответственно средневыпрямленные значениятока и напряжения дуги,пропорциональные которым сигналы снимаются свыхода датчика 1.токадуги и датчика 2 напряжения дуги и поступаютна первый и второй входы блока 3 сравнения;а, Ъ - постоянные коэффициенты, определяющие уставку мощности,В состав первого контура регулирования входят датчик 1 тока дуги,датчик 2 напряжения дуги и блок 3сравнения, в котором производится вычисление величины сигнала управления П по зависимости (1). Этот сигнал с выхода блока 3 сравнения поступает на первый вход сумматора 4.Сумматор 4, усилитель 5 и исполнительный механизм 6 перемещения электрода являются общими элементамидля первого и второго контуров регулирования. При функционировании только первого контура регулирования изза большой его инерционности имеетместо высокий уровень дисперсии напряжения дуги. Для снижения уровнядисперсии напряжения дуги в предлагаемое устройство, помимо указанногопервого контура регулирования, дополнительно введен второй контур регулирования, в котором реализован статистический способ вычисления величинысигнала управления х , который поступает на второй вход сумматора 4, Дляформирования этого сигнала задейст1522433 10 20 30 35 40 45 тросети, что позволяет уменьшить колебания напряжения в сетях электроснабжения и улучшить качество электроэнергии на шинах понизительных подстанций, от которых питаются дуговыеэлектропечи. уменьшение величины вованы следующие устройства, входящие в состав второго контура регулирования: датчик 2 напряжения дуги, задатчик 8 напряжения дуги, элемент 7 вычитания, датчик 21 градиента напряжения на дуге, элемент 9 умножения, вычислительное устройство 20, датчик 10 коэффициента корреляции, первый 14 и второй 15 датчики дисперсии, блок 12 вычисления заданного значения коэффициента корреляции, первый 11 и второй 13 элементы сравнения, задатчик 16 дисперсии, задатчик 17 частотного спектра, генера-. тор 18 случайного процесса и фазосдвигающее устройство 19. Сущность работы второго контура регулирования заключается в следующем. В процессе работы в электропечи постоянВо действуют возмущения, вызывающие случайные изменения длины дуги, а следовательно, и напряжения дуги, Количественно их действия можно оце- . нить сигналом Г, который представля ет собой приращения средневыпрямленного значения напряжения дуги, обусловленные действием случайных возмущений (например, случайных изменений длины дуги). Для компенсации действия этого сигнала, т.е. для поддержания заданного электрического режима электропечи: Ба=У 18= =1Й и 1- заданные величины3,средневыпрямленного значения напряжения дуги и тока дуги соответственно), в регуляторе функционирует первый контур регулирования, который посредством усилителя 5 и исполнительного механизма 6 в функции сигнала управления 11 , осуществляет перемещение электрода, а следовательно вносит соответствующее изменение напряжения дуги ЬБ, которое направлено на ликвидацию результата действия сигнала Г (ЬН - приращения среднеГвыпрямленных значений напряжения дуги, вносимые первым контуром регулятора, работающего по дифференциальному закону регулирования). Но вследствие большой инерционности первого контура регулирования результат его действия - сигнал а 0- не позволяет полностью компенсировать отрицательное действие сигнала 1. Ввиду этого дисперсия напряжения дуги и, следова, тельно, тока дуги при работе только этого контура регулирования имеет высокий уровень, Для снижения величины дисперсии напряжения дуги впредлагаемом регуляторе на второйвход сумматора 4 поступает центрированный случайный сигнал управлениях. Результат действия этого сигналав регуляторе можно оценить сигналомИ, который представляет собой приращения средневыпрямпенного значениянапряжения дуги, вносимые регулятором в функции лишь от сигнала х,т,е. приращения напряжения дугипри работе лишь второго контурарегулирования. Таким образом, сущность совместной работы двух контуров регулирования такого регулятора заключается в том, что на случайный процесс Й-Ы , который представляет собой остаточные приращения напряжения дуги, нескомпенсированные первым контуром регулятора, накладывается случайный процесс ДБ. Соответствующие статистические характеристики этих процессов находятся в определенном количественном соотношении. В результате совместного действия этих двух случайных процессов формируется третий случайный процесс БдТаким образом, благодаря наличию в преДлагаемом регуляторе второго контура регулирования, который позволяет формировать случайный сигнал управления х(1) с требуемыми статистическими характеристиками, представляется возможность регулировать и поддерживать на требуемом, например минимальном уровне величину дисгРперсии С напряжения дуги, т,е, дисзперсию сигнала 11 -БУменьшение величины дисперсйи напряжения дуги приводит к уменьшению значения дисперсии. тока дуги, а следовательно, к существенному уменьшению дисперсии мощности дуги, т,е. к повышению точности поддерживания мощности дуги на заданном уровне. Повышение точности регулирования мощности дуги, в свою очередь, позволяет стабилизировать тепловой и технологический режимы плавки, а также приводит к более равномерному потреблению активной и реактивной мощностей от питающей элек 3522433дисперсии напряжения дуги позволяеттакже уменьшить электрические потери,увеличить среднее значение электри"ческого коэффициента полезного дейст 5вия и повысить производительностьэлектропечи. Формула изобретенияОРегулятор мощности дуговой многофазной электропечи, содержащий для каждой фазы датчик тока дуги и датчик напряжения дуги, подключенные выходами к входам первого элемента сравне ния, усилитель, выход которого связан с входом исполнительного механизма перемещения электрода этой фазы, датчик коэффициента корреляции, выход которого соединен с первым входом 2 О второго элемента сравнения, соедиНенного выходом с управляющим входом фазосдвигающего устройства, информационный вход которого подсоединен к выходу генератора случайного 25 процесса, первый управляющий вход которого соединен с выходом задатчика частотного спектра, задатчик дисперсии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности ре-, ЗО гулирования мощности дуг путем снижения величины дисперсии напряжений дуг, он дополнительно снабжен задатчиком напряжения дуги, элементом вычитания, датчиком градиента напряжения на дуге, элементом умножения, вычислительным элементом, реализующим модель участка по контуру регулирования от входа усилителя до выхода исполнительного механизма пере мещения электрода, первым и вторымдатчиками дисперсии, третьим элементом сравнения, блоком вычисления заданного значения коэффициента корреляции и сумматором, при этом выходпервого элемента сравнения соединенс первым входом сумматора, выход которого связан с входом усилителя,первый, второй и третий входы элемента вычитания подключены соответственно к выходу задатчика напряжениядуги, выходу датчика напряжения дуги и выходу элемента умножения, первый вход которого соединен с выходомдатчика градиента напряжения на дуге, а второй вход - с выходом вычислительного элемента, выход элемента вычитания соединен с первым входом датчика коэффициента корреляциии через первый датчик дисперсии спервым входом третьего элементасравнения, второй вход которого черезвторой датчик дисперсии соединен свыходом элемента умножения, которыйсоединен также с вторым входом датчика коэффициента корреляции, выходтретьего элемента сравнения подключен к второму управляющему входугенератора случайного процесса, первый и второй входы блока вычисления заданного значения коэффициентакорреляции соединены соответственнос выходом задатчика дисперсии и свыходом .первого датчика дисперсии, аего выход связан с вторым входом второго элемента сравнения, выход фазосдвигающего устройства подсоединенк второму входу сумматора и входу вычислительного элемента,1522433 нов ставитель Г,Тар хред Л.Сердюков Редактор А.Юга Корректор В. Каб ацийа В НИИАР ри ГКНТ ССС изводствеиио-издательский комбинат "Патент", г.Уж ул. Гагарина 10 6982/57 Тираж 775 Государственного комитет 113035, Иосква, по из 35