Устройство для измерения информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 015 5 Н 05 В 7/4 ОЛ ЗОБ АНИ А ВТОРСКОМ ЕЛЬСТВУ кий инст анч к ие иуговымоснов втореф. техн.СССР198 выход соеди ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Хусид Ф.Б Исследованработка метода управления дсталеплавильными печами наанализа кривых тока дуги: Адис. на соиск. степени канднаук, М., 1974, с. 8-13,Авторское свидетельство9 1149447, кл. Н 05 В 7/4 Изобретение относится к электротермии и может быть применено для измерения информативных значений гармонических составляющих кривой токадуги, что используется в системахавтоматического управления электрическим и технологическим режимамидуговых электропечей,Цель изобретения - повышение точности измерения информативных значений тока дуги путем учета взаимосвязиэлектрических режимов всех фаз.На фиг. приведена функциональнаясхема устройства для измерения информативных значений гармоник тока дугитрехфазной дуговой электропечи; нафиг.2 - функциональная схема одногоиз усредняющих блоков,Устройство содержит в каждой фазепечи датчик 1 мгновенного тока дуги,2 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОР МАТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ГАРМОНИК ТОКА ДУГ РЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышениеточности измерения информативныхзначений гармоник тока дуги путемучета взаимосвязи электрических режимов всех фаз. Информация о значенияхгармоник тока дуги снимается с выходаустройства лишь в случае информативных электрических режимов во всехтрех фазах, т.е,печь рассматриваетсякак трехфазный взаимосвязанный агрегат. 2 ил. оторого через. датчик 2 токан с входом первого порогового ем элемента 3 и с входами и полосовых дфильтров 4, выход каждого из которых у)соединен с входом одного из и датчи- рков 5 действующего значения тока,.выход первого из и датчиков 5 действу- ,рющего значения тока соединен с первымвходом первого из и усредняющих блоков6 и с первыми входами иблоков 7деления, второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из оставшихся идатчиков 5 действующегозначения тока, а выход - с первым входом одного из оставшихся усредняющих фффффблоков б, выход каждого усредняющегоблока соединен с одним из входов регистрирующего прибора 8. Кроме этого,устройство содержит элемент ИЛИ-НЕ 9,выход которого соединен с входомтаймера 10 и с вторыми входами всех усредненных блоков 6, третьи входы которых соединены с первым выходом таймера 10 четвертые входы - с вторым)5 выходом, а пятые входы - с третьим выходом таймера 10.В каждой фазе печи имеется также датчик 11 напряжения, выход которого соединен со входом второго порогового элемента 12, каждый йз первых трех входов элемента ИЛИ-НЕсоединен с выходом первого порогового элемента 3 одной из фаз, каждый из вторых трех входов элемента ИЛИ-НЕсоединен с выходом второго порогово го элемента 12 одной из фаз.Усредняющий блок содержит (фиг.2) Операционный усилитель 13, инвертирую 1 ий вход которого подключен к первому выводу резистора 14, второй вывод резистора 14 соединен с выходом первого ключа 15,вход которого является входом блока, выход первого ключаа 15соединен также через второи ключ 16 с нулевой точкой устройства, к которой подключен неинверФирующий вход операционного усилителя 13. Выход операционного усилителя 13 . через параллельно соединенные конден" оратор 17 и третий ключ 18 подключенинвертирующему входу операционного усилителя 13 и к входу устройства 19 , выборки-хранения, выход которого является выходом усредняющего блока 6. ПерВый и второй входы логического элемента 2 И 20 являются соответственно вторым и третьим входами усредняющего ,блока 6. Выход логического элемента 2 И 20 соединен с управляющим входом первого ключа 15 и через логический 40 элемент НЕ 21,с управляющим входом второго ключа 16, Управляющие входы третьего ключа 18 и устройства 19 выборки-хранения являются соответст-.венно четвертым и пятым входами усредняющего блока 6.Устройство работает следующим обра"зом. С выхода датчика 1 мгновенного значения тока дуги снимается исследуемый сигнал,пропорциональный мгновенному значению тока дуги в исследуемой фазе, Этот сигнал поступает на входы полосовых фильтров 4. В процессе работы электропечи значение тока дуги55 изменяется в широком диапазоне (от нуля - режим обрыва дуги, до величины тока короткого замыкания), поэтому при анализе гармонического состава Экривой тока дуги необходимо оперировать относительными значениями высших гармоник кривой тока дуги, которые в предлагаемом устройстве вычисляются в виде отношения значений высших гармоник тока дуги к величине его первой гармоники. Вследствие этого первый полосовой фильтр 4 настраивается на измерение первой гармоники тока дуги, другие полосовые фильтры - на высшие гармоники тока дуги, значения которых необходимо измерять. Выходной сигнал каждого полосового фильтра 4, пропорциональный мгновенному значению измеряемой гармоники тока дуги, посту пает на вход соответствующего датчика 5 действующего значения тока. Изменение сигнала напряженияна выходе каждого датчика 5 в процессе работы электропечи имеет характер случайного процесса. Сигнал с выхода первого датчика 5 действующего значения тока поступает на вход первого усредняющего блока 6, который предназначен для определения на своем выходе сигнала первой гармоники кривой тока дуги винформативных электрических режимах работы электропечи на определенном временном интервале Т, Сигнал с выхода первого датчика 5 поступает также на первые входы каждого из блоков 7 деления, на второй вход каждого из которых поступает сигнал с выхода одного из датчиков, В каждом из блоков 7 деления по ходу плавки происходит вычисление текущего значения отношения величины действующего значения одной из анализируемых высшей гармоники тока дуги к величине действующего значения первой гармоники тока дуги. Сигнал, пропорциональный этому отношению, с выхода каждого блока 7 деле 1 ния поступает на .вход соответствующего усредняющего блока 6, каждый иэ которых определяет на своем выходе сигнал, пропорциональный среднему значению относительной величины соответствующей высшей гармоники тока дуги в информативных электрических режимах работы электропечи на определенном временном интервале Т. С выходов усредняющих блоков 6 сигналы поступают на соответствующие входы регистрирующего прибора 8, предназначенного для регистрации измеренных значений анализируемых гармоник тока дуги. Ф5 158Для измерения усредненных (средних) информативных значений анализиру, емых гармоник тока дуги процесс усред нения по времени необходимо производить лишь при работе электропечи в информативных электрических режимах работы. Для определения наличия в печи в каждый момент времени информатив - ного или неинформативного электрического режима в предлагаемом устройстве задействованы три датчика 1 мгновенных значений тока дуги, три датчика 2 тока дуги, три датчика 11 напряжения на дуге, шесть порогоных элементон 3 и 12, а также логический элемент ИЛИНЕ 9, Определение информативных режимов работы электропечи осуществляется путем контроля тока дуги и напряжения на дуге в каждой фазе электропечи.В качестве информативных режимов работы электропечи принимаются те режимы, в которых токи дуг и напряжения на дугах в каждой фазе одновременно принимают определенные значения, соответствующие этим режимам.Неинформативные электрические режимы работы влюбой нз фаз - это режимы короткого замыкания и близкие к нему, которые н устройстве распознаются по величине напряжения на дуге ц , находящегося в диапазоне О ц" ч мкк и режимы обрыва дуги и близкие к нему распознаваемые по величине тока 2366 бсоответствующего порогового элемента12. Все пороговые элементы представляют собой одцопороговые компараторынапряжения. Если входной сигнал 5порогового элемента, меньше величиныпорога срабатывания, то выходнойсигнал этого элемента находится науровне "1", в противном случае выходной сигнал устанавливается на уровне"О". Таким образом, анализируя выходные сигналы элементов 3, можно определить наличие или отсутствие режимовобрыва дуги или близких к нему всоответствующих фазах (наличию этихрежимов соответствует 1 на выходепорогового элемента), а по значениювыходных сигналов пороговых элементов12 можно определять наличие пли от сутствие режимов короткого замыканияили близких к нему (наличию этихрежимов в определенной фазе соответствует 1 на выходе соответствующегопорогового элемента), Сигналы с ныхс дод пороговых элементов 3 и 12 поступают на соответствующие входи лсгичес.кого элемента ИЛИ-НЕ 9. Если в данныймомент времени на всех входах логического элемента ИЛИ-НЕ 9 сигналы 30 установлены на уровне 0, т. е, новсех фазах печи имеют место информативные электрические режимы, то наныходе логического элемента И 31 Р 1-НЕ 9сигнал оавен "1". Если хотя бы надуги, значения которого в этих режимах находятся в диапазоне О11 1 , Зтим режимам свойственно то, что значения гармоник тока дуги в них определяются в основном, длиной дуги и в незначительной степени зависят от условий горения дуги (температуры в печи, формы и состава шихты, физико-термического состояния расплава и др,). Значения величин г 1 и, мк 1 могут быть ориентировочйо приняты равными О 1,мкк = (003 005)Н 1.уст 1, м= (0,03-0,05)1 ,г(0 1 с. й 1- соответственно напряжение на дугей ток дуги, соответствующие устанонленйому электрическому режиму работы электропечи). С выхода каждого датчика 2 тока дуги сигнал, пропорциональный значению тока дуги в определенной фазе, поступает ца вход соответствующего порогового элемента 3, а с выхода каждого датчика 11 напряжения на дуге сигнал, пропорциональный значению напряженияна дуге в определенной фазе, поступает на вход 1 одном или нескольких входах логического элемента ИЛИ-НЕ 9 сигнал принимаетзначение 1 , то на выходе этого л о -,. гнч е с к о г о элемента установится сигналравный О, что свидетельствует о на личин в печи неинформативного электрического режима. Таким образом, анали-,зируя выходной сигнал логическогоэлемента ИЛИ-НЕ 9, можно определитьналичие или отсутствие в электропечи 45 информативных электрических режимод.Информация снимается с выхода логического элемента Р 1 ЛИ-НЕ 9 и используется для управления режимами работы усредцяющих блоков 6 и таймера 1 О,Усредняющий блок 6 работает следующим образом. Процесс нычисления усред-. ненного значения входного сигнала в усредняющем блоке 6 циклически повторяется, а н течение одцсго пцкп его работу можно ра.целиь ца гр;: интервала: первый цнгервал - усредне - ние по времени входного сигнала (ин, тегрирование); второй интервал перезапись напряженця с выхода опера 158236 бционного усилителя 13 на выход инвертирующего устройства 19 выборкихранения; третий интервал - разряддо нуля конденсатора 17. В первоминтервале цикла происходит интегрирование входного сигнала. ИнтегрироваНие осуществляется интегратором,элементами которого являются опера"ционный усилитель 13, конденсатор1,7 и резистор 15. Временныеинтервалыопределяются сигналами таймера 10.Таким образом, устройство позволяет пойдсить точность информативныхэлектрических. режимов работы электро1 ечи, что обеспечивает повышение1 очности измерения информативных значений гармоник тока дуги, т.е. значеиий гармоник тока дугй, измеренныхи усредненных лишь в информативных 2 Олектрических режимах. Повышение точости определений информативных элекрических режимов, достигается благодаря тому, что определение информатив-,ных или .неинформативных режимов рабогы электропечи производится исходяиз анализа электрических режимов одноВременно во всех трех фазах, т.е.Печь рассматривается как трехфазныйВзаимосвязанный агрегат. 30 Формула изобретенияУстройство для измерения информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи, содержа щее в каждой фазе печи датчик мгновен - ного значения тока дуги, выход которого через датчик тока соединен с входом первого порогового элемента, и полосовых фильтров, вход каждого из 40 которых связан с выходом датчика мгновенного значения тока дуги, а выход соединен с входом одного из п датчиков действующего значения тока1 и регистрирующий прибор, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосвязи электрических режимов всех фаз, оно дополнительно содержит элемент ИЛИ-НЕ, таймер и в каждой фазе печи пблоков деления, п усредняющих блоков и датчик напряжения, выход которого соединен с входом введенного второго порогового элемента, при этом выход первого датчика действующего значения тока каждой фазы соединен с первым входом первого усредняющего блока и первыми входами пблоков деления данной фазы, второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из оставшихся пдатчиков действующего значения тока, выход каждого блока деления соединен с первым входом бдного из оставшихся иусредняющих блоков этой фазы, выход каждого из которых соединен с одним из п входов регистрирующего прибора данной фазы, каждый из первых трех входов элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом первого порогового элемента одной из фаз, каждый из трех вторых, входов элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго порогового элемента одной из фаз, его первый выход соединен с вторыми входами всех усредняющих блоков каждой фазы, его второй выход соединен с входом таймера, три выхода которого соединены с третьим, четвертым и пятым входами каждого усредняющего блока, каждой фазы.1582366 в Составитель Е.КосРедактор А.Огар Техред Л.Олийнык ректор О Кравцова бинат "Патент", г, Ужгород одственно-издательскии гарина Заказ 2098 Тираж 670 ПодписноеВМИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5