Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН А 5) Н 05 В 7/148 ОПИС Н АВТОР СВИДЕТ ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТСССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71): Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 1042211, кл. Н 05 В, 7/ 148. 1982. (54)(57) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ МНОГОФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ по авт.св. В 1042211, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качестварегулирования путем снижения содержания высших гармонических составляющих тока дуги, регулируемый дроссель.выполнен по крайней мере двухсекционным, блок регулирования индуктивного сопротивления дросселя выполненс числом каналов, равным числу секцийдросселя, выход каждого канала подключен к соответствующей, секциидросселя, а вход каждого канала связан с выходом блока регулированиятока дуги через дополнительно введенный элемент "Эона нечувствительности-ограничение".1 1159Изобретение относится к электРо термии.По основному авт,св. В 1042211 известен регулятор мощности дуговой многофазной печи, содержащий для 5 каждой фазы регулируемый дроссель, включенный в цепь первичной обмотки силового трансформатора, и датчики, тока и напряжения дуги, подключенные выходами к входам блока сравнения, О выход которого через усилитель связан с исполнительным механизмом перемещения электрода этой фазы, подключенный к управляющему входу дросселя, блок регулирования индук тинного сопротивления дросселя свходом которого соединен выход блока регулирования тока дуги, к входам которого подключены датчик и задатчик тока дуги 1. 20Недостаток этого регулятора - увеличение содержания высших гармонических составляющих в кривой тока дуги, что приводит к снижению производительности печи и увеличению по терь в печном трансформаторе и питающей сети, Это является следствием того, что в процессе регулирования электрического режима эквивалентное значение индуктивного сопротивления дросселя изменяется путем шунтирования всего дросселя на определенную часть полупериода питающего напряжения чем вносится нелинейность вФцепь протекания тока дуги. А так35 как индуктивное сопротивление дросселя соизмеримо с сопротивлениями других элементов силовой цепи электропечной установки, то это приводит к существенному увеличению содержания высших гармонических составляющих в кривой тока дуги.Цель изобретения " повышение ка- чества регулирования путем снижения содержания высших гармонических сос" тавляющих тока дуги.Поставленная цель достигаетсятем, что в регуляторе мощности дуговой многофазной электропечи регулируемый дроссель выполнен по крайней 50 мере днухсекционным, блок регулирования индуктивного сопротивлениядросселя выполнен с числом каналов, равным числу секций дросселя, выход каждого канала подключен к соответ ствующей секции дросселя, а входкаждого канала связан с выходомблока регулирования тока дуги через 180, 2дополнительно введенный элементЗона нечувствительности - ограничение",На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора мощности дуговой многофазной электропечи при использовании пяти элементов "Зона нечувствительности - ограничение; на фиг. 2 - диаграммы настройки отдельных элементов "Зона нечувствительности - ограничение" (а, б, в, г, д) т,е, зависимости напряжения на выходе отдельного элемента "Зона нечувствительности - ограничение" (Овы) от его входного напряжения.(0 н) .Регулятор для каждой фазы содержит датчик 1 тока дуги, датчик 2 напряжения дуги, выходы которых соединены с входами блока 3 сравнения, а сигнал с выхода последнего поступает на вход усилителя 4, Выход усилителя 4 соединен с входом исполнительного механизма 5, выходной сигнал которого воздействует на положение электродов, Входы блока 6 регулирования тока дуги подключены к выходу. датчика 1 тока дуги и к выходу задатчика 7 тока дуги, а выход блока 6 соединен с входами элементов Зона нечувствительности и ограничение" 8 - 12, выходы которых соединены с соответствующими входами. каналов 13-17, блока 18 регулирования индуктивного ,сопротивления дросселя, а выход каждого канала подключен к соответствующей секции дросселя 19. Управляющие электроды каждой пары встречно-параллельно включенных тиристоров блока 18 подключены к выходам своих элементов импульсно-фазового управления 20-24, входы которых являются входами каналов блока 18 регулирования индуктивного сопротивления дросселя.. В предлагаемом регуляторе отработка возмущений электрического режима производится двумя независимыми контурами регулирования. Первый контур регулирования, включающий датчик 1 тока дуги, датчик 2 напряжения дуги, блок 3 сравнения, усили-. тель 4 и исполнительный механизм 5, осуществляет отработку возмущений электрического режима, вызвавших смещение рабочей точки печи н сторону короткого замыкания или обрыва дуги, путем перемещения электрода н сторонувозмущений типа скачка (например, внезапного короткого замыкания) время регулирования составляет порядка 0,02-0,03 с.Каждая секция дросселя 19, на которые он разделяется при изготовлении, шунтируется двумя встречно- параллельно включенными тиристорами, входящими в состав блока 18 регулирования индуктивного сопротивления дросселя. Минимальное, но не менее двух, количество секций дросселя можно определить по формуле:и=и, /о где 0 - расчетное напряжение дросАРселя;Ор - повторяющееся напряжениешунтирующих секций дросселятиристоров.Управление каждой парой встречно" параллельно включенных тиристоров осуществляется от своегоканала импульсно-Фазового управления, в функции которого входит формирование и регулирование фазы управляющих импульсов для каждого из тиристоров данной пары, Регулирование фазы управляющих импульсов ос;ществляется вфункции напряжения управления 0,вход канаба блока 18 регулированияиндуктивного сопротивления дросселя)"Зона нечувствительности - ограничение". Изменение напряжения управ 1159180 4 . ликвидации возмущения. В этом контуререализован известный дифференциальныйзакон регулирования электрическогорежима, а в качестве регулируемогопараметра Орж используется разностьсигналов, пропорциональных току дуги3 и напряжению дуги Од .Ор р(О Ь 3где .а и Ь - постоянные коэффициенты,определяющие установку 1регулятора.Установленному режиму работыэлектропечи, который определяетсяравенством напряжения и тока дуги.установленным значениям ( Э = ЗаестцОд = Ос ), соответствует нулевоезначение регулируемого параметраОро = О, Этот контур регулированияпредставляет собой электромеханическую систему и обладает низким быстродействием. Быстродействие егоограничено с одной стороны максимальной скоростью перемещения электрода, определяемой областью устойчивой работы регулятора, а .с другойстороны - максимальным ускорениемпривода, определяемым механическойпрочностью электрода и электрододержателя, Помимо инерционности элект,ромеханической системы перемещения которое поступает на вход данного,электрода,.увеличивающей время регу- канала (т.е. на соответствующий лирования, отрицательное влияниена быстродействие этого контураоказывают запаздывания, возникающие с выхода соответствующего элементаза счет люфтов, зазоров и проскальзываний.Второй контур регулирования вклю-. чает датчик 1 тока дуги, эадатчик 7 тока дуги, блок 6 регулирования тока дуги, элементы "Зона нечувстви тельности - ограничение" 8-12, блок18 регулирования индуктивного сопротивления дросселя и многосекционный цроссель 19, Этот контур, представляя собой чисто электрический контур 4 Ю регулирования, обладает высоким быстродействием (постоянная времени регулирования Т, = 0,005-0,01 с) ы компенсирует возмущение путем автоматического регулирования эквивалентного значения индуктивного еопротив-ления дросселя 19 в функции увеличения , тока дуги над заданным 3", . При отработке возмущений электрического режима в диапазоне частот 0-5 Гц благодаря зэ высокому быстродействию этот контур регулирования является квазиастатическим по току дуги, а при отработке ления 0 на входе канала импульсноМфазового управления от нуля до максимального значения 0 , вызывает изменение угла открывания тиристаров, подключенных к выходу этого канала,относительно точки естественного открывания от,минимального значенияю до максимального К Каж" дый ыз каналов импульсно-Фазового управления, входящих в состав блока 18 регулирования индуктивного сопротивления дросселя, может быть реализован, например, на основе. системы импульсно-фазового управления однофазкого тиристорного регулятора.напряжения типа РНТ 0-330-600. Элементы "Зона нечувствительности " ограничение" предназначены для Формирования напряжения управления соответствующих каналов импульсно-Фазового управления в функции напряжения О на выходе блока 6 регулирования7 1159чению, т.е, эквивалентное индуктивноесопротивление соответствующих им секций дросселя равны максимальным значениям, а в остальных элементах "Зонанечувствительности - ограничение",расчетный номер которых большевыходной сигнал равен нулю, значит,эквивалентные индуктивные сопротивления соответствующих им секцийравны минимальному значению, При Юизменении напряжения 0 в процессерегулирования изменяется угол с,а значит,.и величина эквивалентного .индуктивного сопротивления одной изсекций дросселя изменяется от мини-.мального к максимальному значению,а также перераспределяется числосекций, постоянно включенных напротяжении всего полупериода питающего,напряжения, и число секций, ровключенных на минимальную частьполупериода питающего напряжения,т.е. происходит. регулирование величины эквивалентного индуктивногосопротивления дросселя, равного сум- д 5ме эквивалентных индуктивных сопротивлений секций дросселя. Нелинейнымэлементом в этом случае являетсяиндуктивное сопротивление одной изсекций дросселя, время включениякоторой -на протяжении полупериодапитающего напряжения регулируетсяпутем изменения Ы . Так как величинаиндуктивного сопротивления этой секции составляет небольшую величину35по отношению к величине индуктивного сопротивления дросселя (-) и7Япо отношению к другим сопротивлениямэлектропечи в процессе, отработкивозмущений, то нелинейность, вносимая в цепь протекания тока дуги,при таком способе регулированияэквивалентного индуктивного сопротивления дросселя сводится к минимуму.Регулятор работает следующимобразом.Пусть под одним из электродовпечи возникло возмущение, вызвавшееувеличение тока дуги над заданнымзначением 3. . Разность сигналов,5 Опропорциональных фактическому и за данному значению .тока дуги, снимаемых с выходов датчика 1 и задатчика 7 тока дуги соответственно,1 поступает на вход блока 6 регулирования тока дуги и определяет еговыходное напряжение. Величина этогонапряжения определяет в соответствии 180 8с диаграммами настройки отдельных элементов "Зона нечувствительности - ограничение" выходные напряжения этих элементов, т.е, напряжения на соответствующих входах блока регулирования индуктивного сопротивления дросселя, которые посредством соответствующих каналов импульсно-фазового управления и пар встречнб-параллельно включенных тиристоров, входящих в состав блока 18 регулирования индуктивного. сопротивления дросселя, устанавливают такую величину эквивалентного индуктивного сопротивле-. ния дросселя, при котором в силовой цепи устайавливается заданное значение тока дуги Э с , Одновременно сигналы с выходов датчика 1 тока дуги и датчика 2 напряжения дуги, поступающие на входы блока сравнения .3, вызывают на его выходе появление сигнала рассогласования, знак и величина которого посредством усилителя ч и исполнительного механизма 5 приводят к перемещению электрода в направлении ликвидации рассогласования. Ири перемещении электрода в процессе ликвидации рассогласования изменяется вьиодное напряжение блока 6 регулирования тока дуги, величина которого определяет требуемое для поддержания заданного тока .дуги Э значение эквивалентного индуктивного сопротивления дросселя. Благодаря высокому быстродействию второго контура (постоянная времени блока 18 регулирования индуктивного сопротивления дросселя Г;. 0,005- 0,01 с) процесс восстановления установленного значения тока дуги происходит при токе, равном току. стабилизации 3 . При отработке регулятором возмущений электрического режима, вызывающих уменьшение тока дуги от заданного значения, выходное напряжение блока 6 равно нулю, а эквивалентное индуктивное сопротивление дросселя равно мини" мальному значению, соответствующему углу вТаким образом, благодаря введению линейного индуктивного сонротивления в цепи протекания тока дуги, которое составляют секции дросселя, посто.янно включенные на протяжении всего полупериода питающего напряжения и уменьшения величины нелинейного индуктивного сопротивления вносимо180 1 Олятора приводит к уменьшению коэффициента несинусоидальности напряжения в "общей точке" электрической сети общего назначения, от которой питается дуговая электропечь, что также является преимуществом данного регулятора. Так как коэффициент мощности электропечной.установки при наличии высших гармонических составляющих тока дуги прямо пропорционален коэф. фициенту искажения, то благодаря снижению уровня высших гармонических, составляющих тока дуги при работе регулятора повышается коэффициент мощности и, как следствие,. снижается необходимая. мощность компенсирующих устройств. 9 1159 Предлагаемое устройство можноиспользовать для регулированияэлектрического режима эксплуатируемыхсерийно выпускаемых и проектируемыхдуговых электропечей. 3 х%рцф Составитель Г Тарак Техред С, Йовжий Редактор М ин аз Зб 11/5 Тираж 7 ис НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 5, Москва, Ж, Раушская яаб д. ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная го в силовую цепь тока дуги лишь одной секцией дросселя, при работе регулятора происходит существенное "снижение содержания высших гармонических составляющих тока дуги., которые, как известно, увеличивают активное сопротивление силового контура из-за поверхностного эффекта и особеннб его индуктивное сопротив.ление, вследствие чего снижается 1 р полезная мощность печи и ухудшаютсятехнико экономические показатели ее работы. Поэтому при работе регулятора благодаря снижению содержания высших гармонических составляющих тока дуги 1 увеличивается мощность, выделяемая в дугах, а значит, и производительность электропечи, увеличивается также электрический коэффициент полезного действия и уменьшается удель-О ный расход электроэнергии. Снижение содержания высших гармонических составляющих тока дуги,при работе регуО ва Корректор В Синицкая