Автоматический регулятор фазового угла индукционной печи

союз советснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИН ии БО а 1 1 7) Функциюобразовблокахявляетс ельство СССР/16, 1976.Новые источниеличина ных а индукци плавки31-32. личина роцесса блоках ой бор равления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМпРи Гннт сосР(54) ЛВТОЛТ 1 РЕСКИ 1 РЕГУЛЧТОР ФАЗОВОГО УГЛЛ ИНДУЩИОП 101 ПЕЧИ Изобретение относится к электротехнике, а именно к индукционному нагреву, и может быть использовано в плавильном и литейном производстве.Цель изобретения. - улучыение качества управления индукционной печью.На Фиг.1 приведена блок-схема регулятора; на Фиг.2,3 - диаграммы, поясняюцие принцип работы регулятора.Регулятор содерит источник 1 питания, колебательный контур из параллельно соединенных индуктора 7,я по меньыейиере двух секций конденсаторной батареи 3, датчики тока 4 и напряжения 5 источника питания, блок 6 рассогласования, триггер 7 направления переключения, первьй 8 и второй 9 элементы И, коммутатор 10 сисполнительным элементом 11 включения секции конденсаторных батарей 12, первьй 13 и второй 14 блоки памяти, таймер 15 пауз, счетчик 1 б Фазы,бретение относится к регулякима индукционных печей, В Функционального преобразовасдвига фаз в косинудальную использован программный претель, постоянно хранящгйся в аияти, аргументом которого угол сдвига, а функцпей - конденсаторной батареи и веаузы окончания переходногоХранение значений функции памяти производится в цифрое. Это улучшает качество упрехимои. 3 ил. Г регулятор введены первый 17,С: второй 18, третий 19 и четвертый 20 Я В-триггеры, компаратор 21 третий) у элеиейт И 22, одновибратор 23, генератор 24 тактовых иипульсов, счетчик 25 зоны нечувствительности с задатчи- ф кои 26 зоны нечувствительности, первьй 27, второй 28, третий 29, четвер- СР .тьй 30, пятый 31 и ыестой 32 элеиен- фш ты И-НЕ, первые четыре из которых составляют блок 6 рассогласования.Выход датчика 5 напряжения подключен к Й-входу триггера 7 направления переключения и первым входом первого 2 и второго 28 элементов И-НЕ блока 6 рассогласования, выход датчика 4 тока подключен к 8-входу триггера 7 направления переключения и к вторымвходам первого 27 и третьего 29 элементов И-НЕ, блока б рассогласования, выход первого элемента И-НЕ 27 соединен с вторыи входом второго элемента.информационный выход которого соединен с адресным входом коммутатора 11,В качестве источника 1 питания может быть применен электромашинный . преобразователь ВПЧ-2,4 или тиристорный преобразователь ТПЧ-2,4.оммутатор 10 можно реализовать на микросхемах К 555 КП 12, К 555 ИР 15,1 555 ИР 1.Исполнительные элементы 11 можно 10реализовать на реле-контакторных узлах или бесконтактных, Первый 13 и второй 14 блоки памяти реализуютсяна микросхемах К 573 Рй 21 или др.Второй блок памяти 14 служит длязаписи программы пауз отключения ис-.точника 1 питания в зависимости отвеличины фазы сдвига между током инапряжением,Регулятор работает следующим обРразом.Перед работой регулятор устанавливают в исходное положение. После загрузки печи шихтой включают источникпитания и на колебательном контуре(ийдуктор 2 и конденсатор 3) появляется напряжение. С помощью датчиковтока 4 и напряжения 5 снимаются сиг,налы тока= 1 зп(ЯСФ (р) и напряже ния ц = Б зпы, На выходе датчиков4 и 5 эти сигналы преобразуются в 40 и инверсного выходов триггера 7 наИ-НЕ 28 и первым входом третьего элемента И-НЕ 29, выходы второго 28 итретьего 29 элементов И-НЕ, подключены к входам четвертого элемента И-НЕ30, выход которого соединен с С-входом первого Р-триггера 17 и вторымивходами первого 8 и второго 9 элементов И, первые входы которых связаныс выходом триггера 7 направления переключения, а выходы - с управляющими шинами коммутатора 10, выход четвертого элемента И-Е 30 подключен такжек первому входу третьего элемента И22 и через одновибратор 23 - к К-входу первого Р-триггера 17, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 22, а инверсныйвыход - с К-входами второго 18 и третьего 19 Р-триггеров, выход генератора 24 тактовых импульсов подключен ктретьему входу третьего элемента И 22 и С-входу второго Р-триггера 18, выход третьего элемента И 22 соединен с С-входами счетчика 16 фазы и.счетчика 25 зоны нечувствительности, выходы счетчика 25 и задатчика 26 подкллючены к входам компаратора 21, свя-. занного выходом с С-входом четвертого Р-триггера 20, прямой выход которого подключен к К-входу счетчика 25 зоны нечувствительности, прямой выход второго Р-триггера 19 подключен к С-входу третьего Р-триггера и второму входу шестого элемента И-НЕ 32, инверсный выход второго Р-триггера 18 соединен с вторым входом пятого элементаИ-НЕ 31, первый вход которого соединен с прямым входом третьего Р-,триггера 19, связанного инверсным выходомс первым входом шестого элемента ИНЕ 20, выход которого. подключен кК-входу четвертого Р-триггера 20, инверсный выход которого соединен с Квходом счетчика 16 фазы, соединенноговыходом с адресными входами первого13 и второго 14 блоков памяти, записывающий вход первого блока памятиа также записывающий вход и вход выборки второго блока 14 памяти соединены с выходом пятого элемента И-НЕ31 и запускающим входом таймера 15,пауз, первый выход которого предназначен для соединения с управляющимвходом источника 1 питания, а еговход соединен с информационным выходом второго блока 14 ламяти, второйвыход таймера 15 пауз соединен с вхопом выборки первого блока 13 памяти. 15 50 55 прямоугольные импульсы, длительность .которых равна полупериоду тока и напряжения, и подаются на входы блока6 рассогласования, а также на Б- иК-входы триггера 7 направления переключения. При этом начало и конецсовпадают с моментом перехода синусоиды через нуль. Сигналы с прямого правления переключения поступают на первые входы первого 8 и второго 9 элементов И. Выходные сигналы последних поступают на управляющие шины коммутатора 10. Коммутатор 10 выдает управляющие воздействия на исполнительные элементы 11, которые подключают соответствующие конденсаторные батареи 12.В первый блок памяти 13 записывается программа ступени емкости, мощность которой, б квар, пропорциональна коэффициенту фазы сдвига между током и напряжением. Этот коэффициент определяет величину ступени регулирования и выбирается для каждой печи. Поэтому каждому изменению адреса соответствует определенная величина реактивной мощности,5 17Первый блок памяти 13 позволяет производить разбивку батарей на группы, при которой мощность максимальной группы не превышает восьмикратноймощности первой группы, и осуществлять последовательное подключение этих групп или одновременное подключение нескольких групп.Во втором блоке 14 .памяти по каждому адресу записывается программа пауз отключения источника 1 питания. Эта программа пауз вводится в таймер 15. После отработки таймером 15 каждой паузы от начала отработки с второго выхода таймера 15 производится выборка соответствующей группы конденсаторных батарей 12 из первого блока 13 памяти и информация этих групп поступает на адресные. Л-входы коммутатора .10.Если ток опережает напряжение,. то на .управляющей шине (-) коммутатора 10 появляется сигнал "1 ", а если ток отстает от напряжения, то сигнал "1" - на шине (+). По этим сигнапам коммутатор 10 через исполнительные элементы 11 отключает группы конденсаторных батарей 12, .выбранные записанной програлмой в первый блок 13 памяти или подключения.Счетчик 16 фазы производит отсчет чисел импульсов сдвига фазы. С выходов счетчика 16 Фазы. эти числа поступают на Л-входы первого 13 и второго 14 блоков памяти.В первом блоке 13 памяти по каждому адресу записываются соответствующие значения групп конденсаторных батареи для конкретной печи в Функции о = п,На выходе блока 6 рассогласования форяруется прямоугольный импульс длительностью, пропорциональной сдвину фаз, Этот импульс поступает на .С- вход первого П-триггера, устанавливая его в 111"Сигнал логической "1" на инверсном выходе первого П-триггера 17 подготавливает второй 18, третий 19, четвертый 20 П-триггер путем снятия запретов с их К-входов.Четвертый П-триггер 20 запускается сигналом с выхода компаратора 21.Сигнал "1" с прямого выхода первого П-триггера 17 запускает третий эле.мент И 22. По заднему фронту сигнала с выхода блока 6 рассогласования одновибратор 23 формирует импульс, по которому первый П 36012триггер 17 устанавливается в "0".Импульсы с выхода тактового генерато.ра 24 через третий элемент И 22 поступают на счетчик 25 зоны нечувстви.тельности и на счетчик 26 фазы. Тактовая частота генератора 24 выбирается для получения необходимой точностиугла сдвига Фазы.После того, как счетчик 25 зонынечувствительности отсчитает числоимпульсов, равное числу, установленному на задатчике 26 зоны нечувствительности, на выходе компаратора 21появляется сигнал логической "1", которьп устанавливает четвертый П-триггер 20 в "1". Этим сигналом счетчик25 зоны нечувствительности устанавливается в "0".20 ПервьпЧ 27, второй 28, третий 29,четвертый 30 элементы И-НЕ блока 6рассогласования формируют сигнал длительностью, пропорциональной сдвигуфаз. По заднему Фронту этого сигнала 25 с выхода четвертого элемента И-НЕ 30одновибратор 23 формирует импульс,по которому первьп П-триггер 17 с Квходов второго 18, третьего 19 Птриггеров снимает запрет. В результате на выходе пятого элемента И-ПЕ 31формируется импульс, по которому производятся перезапись содержимогосчетчика 16 фазы в первый 13, второй14 блоки памяти и запуск таймера 15пауз. В этот момент отключается ис точцик 1 питания, После перезаписитретий П-триггер 19 устанавливаетсяв "1" и сигналом с выхода шестогоэлемента И-НЕ 32 четвертый П-триггер20 переключается в"0".ф Сигнал "0" с 40 инверсного выхода четвертого П-триггера 20 запускает счетчик 16 Фазы,которьп 3 досчитывает оставшиеся импульсы и йа разрядных выходах счетчика 16 фазы будет число импульсов, про порциональное Фазе сдвига М,р= Иг -- И 1где И г - общее число импульсов, поступивших от генератора 24 насчетчик 25 зоны нечувствительности исчетчик 16 фазыф Б,н - число импульр сов, равное числу импульсов, установленное на задатчик 26 зоны нечувствительности. увеличением частоты генератора 24 тактовых импульсов и адресации блоков памяти 13, 14 можно повышать точность измерения угла сдвига фазы, а следовательно, и диапазон регулирования коэффициента мощности.36012 ЗО 35 4 р элемента И-НЕ, первый вход которого 5 Й-входу четвертого Э-триггера, инверсньд выход которого соединен с К-входом счетчика фазы, соединенного выходом с адресными входами обоих блокоВ .памяти, записывающий вход первого 5 О блока памяти, а также записывающий 717Регулятор может быть реализованкак аппаратным, так и программным путем на базе микропроцессорной техники или на программируемом контроллере, например, типа И 458.02.Применение регулятора позволяетулучшить качество управления элект,рическим режимом путем пропуска через колебательный контур большой активной моцности, что позволяет повысить скорость плавки, а следовательно, производительность работы индукционной печи, а также повысить точность регулирования.Задание зоны нечувствительностиизмерения угла Фазы сдвига в цифровоьвиде позволяет упростить настройку ирасширить Функциональные возможностирегулятора, так как для различных индукционных печей на разных.частотахкожно подобрать нужные параметры свысокой точностью, уменьшить локальные ошибки на каждом шаге программыи обеспечить достаточно точную компенсацию реактивной мощности, повысить, качество получаемого расплава,а также совершенствовать процесс уп-:равления плавкой,формула изобретения Лвтоматический регулятор фазового угла индукционной печи с подключенным к источнику питания колебательным контуром из параллельно соединенных индуктора и по меньшей мере двух секций конденсаторной батареи, содержа;щий датчики токаи: напряжения источника питания, блок рассогласования, триггер направления переключения, два элемента И, коммутатор с исполнительными элементами включения секций конденсаторной батареи, два блока памяти, таймер пауз и счетчик Фазы, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью улучшения качества управления, он снабжен четырьмя Э-триггерами, . компаратором, третьим элементом И, одновибратором, генератором тактовых импульсов, счетчиком зоны нечувствительности с задатчиком зоны нечувствительности, шестью элементами И-НЕ, первые четыре из которых составляют блок рассогласования, выход датчика напряжения подключен к Р-входу триггера направления переключения и к первым входам первого и второго элементов И-НЕ блока рассогласования, выход датчика тока подключен к Б-вхо 5 10 5 20 25 пу триггера направления переключенияи к вторым входам первого и третьегоэлементов И-НЕ блока рассогласования,выход первого элемента И-НЕ соединенс вторым входом второго элемента И-НЕи первым входом третьего элемента ИНЕ, выходы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к входам четвертого элемента И-НЕ, выход которогосоединен с С-входом первого Э-триггера и вторыми входами первого и второго элементов, И, первые входы которыхсвязаны с выходами триггера направления переключения, а выходы - с управ-.ляюцими шинами коммутатора, выходчетвертого элемента 11-11 Е подключентакже к первому входу третьего элемента И и через одновибратор - к Квходу первого Э"триггера, прямой выход которого соединен с вторым входомтретьего элемента И, а инверсный выход - с К-входами второго и третьегоО-триггеров, выход генератора тактовых импульсов подключен к третьемувходу третьего элемента И и С-.входувторого Э-триггера, выход третьегоэлемейта И, соединен с С-входами обоихсчетчиков, выходы счетчика эоны нечувствительности и задатчика зоны нечувствительности подключены к входам компаратора, связанного выходом с. С- .входом четвертого Э-триггера, прямойвыход которого подключен к К-входусчетчика зоны нечувствительности,прямой вьпьод второго Э-триггера подключен к С-входу третьего Э-триггераи второму входу шестого элемента ИНЕ, инверсный выход второго Э-триггера соединен с вторым входом пятого соединен с прямым выходом третьегоЭ-триггера, связанного инверсным выходом с первым входом шестого элемента И-НЕ, выход которого подключен к вход и вход, выборки второго блока памяти соединены с выходом пятого элемента И-НЕ и запускающим входом таймера, первый выход которого предназначен для соединения с управляющим входом источника питания, а его входсоединен с инФормационным выходомвторого блока памяти, второй выходтаймера соединен с входом выборки