Регулятор мощности дуговой электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК нг 1 А 19) 05 В 7/1 САН БРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ ЬСТВ(56) Электротехническая промьппленность, Сер. Электротермия, 1979,вып. 1 О (206), с, 6-7,Авторское свидетельство СУ 1029432, кл. Н 05 В 7/148,ССР1981 ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ(57) Изобретение относится к электро.технике, Целью изобретения являетсяповьппение качества регулирования путем повьппения быстродействия и устранения перерегулирования при отработкерегулятором отклонений режима печиот заданного значения, В контуре токадвигателя законы регулирования изменяются в зависимости от характера тока (прерывистого или непрерывного).Ренским токов определяют с помощьюфильтра, и в зависимости от сигналана выходе фильтра регулятор тока пре-Явращается в пропорционально-интегральное звено при непрерывном токе двигателя, а при прерывистом токе - винтегральное звено. 2 з,п, ф-лы, 5 ил.ффИзобретение относится к электротермии, в частности к регулятораммощности дуговых электропечей, и может быть использовано в электрометаллургии для регулирования мощности дуговых сталеплавильных печей лутем перемещения электрода,Целью изобретения является повьппение качества регулирования путем повышения быстродействия и устраненияперерегулнронания при отработке регулятором отклонений режима печи отзаданного значения.На фиг,1 представлена блок-схемапредлагаемого регулятора; на фиг,2варианты регулятора; на фиг.З - блоксхема вычисления среДнеквадратичногозначения мощности (тока) дуги; нафиг.4 - диаграммы работы ключей; нафиг.5 - диаграммы работы запоминающихустройствРегулятор мощности дуговой электропечи содержит датчик 1 мощности(тока)дуги, задатчик 2 мощности (тока) дуги, выходы которых соединенысоответственно с первым и вторым входами сумматора 3, а выход последнегосоединен со входом блока 4 зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом регулятора 5скорости, ныход регулятора 5 скоростисоединен с первым входом второго сумматора 6, первый выход которого соединен с первым входом регулятора 7тока исполнительного электродвигателя, а второй выход - с входом блока8 ограничения максимального тока, ныход которого соединен с информационным входом ключа 9, а управляющийвход последнего соединен с выходомкомпаратора 10, первый вход которогосоединен с выходом блока 11 заданияопорного напряжения, а второй входкомпаратора 1 О соединен с выходомфильтра 12, два выхода ключа 9 соединены с вторым и третьим входами регулятора 7 тока, выход же регулятора7 тока соединен с третьим входом блока 13 логики раздельного управления,выход которого соединен с входом реверсивного тиристорного преобразователя 14, подключенного выходом кякорной цепи исполнительного электродвигателя 15, с выходом (налом) которого соединен исполнительный механизм16 перемещения электрода 18, с валомисполнительного электродвигателя 15соединен также датчик скорости 17,первый выход которого соединен с нто. 5 О 5 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 рым входом регулятора 5 скорости, а второй его выход соединен с вторым входом блока 13 логики раздельного управления, первый вход которого соединен с третьим выходом датчика 19 тока исполнительного :лектродвигателя 15, первый же выход датчика 19 тока электродвигателя соединен с вторым входом второго сумматора 6, а второй выход датчика 19 тока электродвигателя соединен со входом фильтра 12,Регулятор (фиг.2) дополнительно снабжен блоком 20 вычисления непрерывного среднеквадратичного значения мощности за заданный интервал времени, включенным между выходом датчика мощности 1 и входом первого сумматора 3, и блоком извлечения квадрат- ного корня, включенным между выходом первого сумматора и входом блока эоны нечувствительности.На фиг.З представлено выполнение блока вычисления среднеквадратичного значения мощности, который состоит из блока 22 возведения мощности (тока) дуги в квадрат, ключей 23 - 27 поочередного включения запоминающих устройств 28 - 32. ключей сброса 33 - 37, ключа 38 начального включения запоминающих устройств, счетчика 39, генератора 40, сумматора 41 и блока 42 извлечения квадратного корня, причем выход генератора 40 соединен с входом счетчика 39, первый выход которого соединен с первым входом ключа 38, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы счетчика 39 соединены каждый с первым входом одного из ключей 23 - 27 и с входом соответствующего ключа 33 - 37 сброса. Второй вход ключа 38 соединен с первым выходом блока 22 возведения в квадрат, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей 23 - 27, выходы этих ключей соединены соответственно с первыми входами запоминающих устройств 28 - 32, вторые входы которых соединены соответственно с выходами ключей сброса 37, 33, 34, 35, Зб, третьи входы четырех запоминающих устройств 28, 29, 30, 31 соединены с выходом ключа 38, выходы за- поминающих устройств 28, 29, 30, 31, 32 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами сумматора 41, выходы которого соединены со входом блока 42 извлечения квадратного корня, выход которого является выходом блока 20 вычисле%ния среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги,Регулятор мощности дуговой электропечи работает следующим образом.С датчика 1 мощности дуги сигнал 5фактической мощности дуги поступаетна первый вход первого сумматора 3,на второй вход последнего подаетсясигнал с выхода задатчика 2 мощностидуги. Алгебраическая сумма с выхода 1 Опервого сумматора 3 поступает на входблока 4 зоны нечувствительности. Первый сумматор 3 и блок 4 зоны нечувствительности составляют непосредственно регулятор мощности дуги. 15Статическая характеристика блока 4эоны нечувствительности - пропорциональная с насыщением при опусканииэлектрода и пропорционально-релейнаяс насыщением и с регулируемой точкой 20перехода в релейный режим. Зона нечувствительности блока регулируетсяв диапазоне от одного до 157 номинальной величины тока дуги. С выходаблока 4 зоны нечувствительности сигнал поступает на первый вход регулятора скорости 5, на второй вход которого йоступает сигнал с первого выхода датчика скорости 17, который соединен с валом электродвигателя 15 зо(например, тахогенератор) или соединен электрически с цепью якоря электродвигателя и вычисляет угловую скорость его известным способом.С вьмода регулятора скорости 5сигнал поступает на первый вход второго сумматора б, на второй вход которого поступает сигнал со второговыхода датчика тока 19, в сумматореб эти сигналы алгебраически складываются и эта сумма подается на первыйвход регулятора тока 7. На два других входа регулятора тока 7 подключены выходы ключа 9, которыми коммутируются элементы цепи обратной связи 45регулятора тока так, что при непрерывном токе электродвигателя он превращается в пропорционально-интегральное звено, а при прерывистом токеэлектродвигателя - в интегральноезвено.ЪРежим прерывистого или непрерывного токов определяется с помощью фильтра 12, на вход которого поступаетсигнал с первого выхода датчика тока5519, блока 11 задания опорного напряжения и компаратора 10. Ключом 11в режиме прерывистых токов подключается также блок 8 ограничения максимального тока,С вьмода регулятора 7 тока сигналпоступает на первый вход блока 13 логики раздельного управления, на второй вход которого поступает сигнал свторого выхода датчика скорости 17,а на третий вход - с третьего выходадатчика тока 19, Блок 13 логики раздельного управления контролирует наличие тока в якорной цепи электродвигателя 15 и дает разрешение на реверстиристорного преобразователя 14, Взависимости от знака сигнала на выходе регулятора тока 7 тиристорный преобразователь 14 включается "Вперед"или "Назад", а величина сигнала определяет величину напряжения на выходетиристорного преобразователя 14 и,следовательно, на зажимах якоря электродвигателя 15. Вал электродвигателя15 соединен с исполнительным механизмом 16 (редуктором, кинематическойпередачей и т,п.), который в своюочередь соединен с электродом 18 ду говой электропечи и перемещает еговверх или вниз, регулируя тем самыммощность ток) электрической дуги,На фиг.2 представлен вариант регулятора мощности электропечи для случая, когда необходимо отстроиться откратковременных возмущений, вызывающих ненужные перемещения электродов,приводящих к ухудшению технико-экономических показателей работы электропечи. Здесь же введен блок функционального преобразования, позволяющийповысить быстродействие системы приотработке малых перемещений. Для этихцелей в,основную структуру (фиг.1)между датчиком 1 мощности (тока) дугии первым сумматором 3 введен блок 20вычисления скользящего среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги, а между первым сумматором 3 иблоком 4 зоны нечувствительностивключен блок 21 функционального преобразования.Блок вычисления среднеквадратичного значения мощности (тока) работает следующим образом.При включении регулятора мощностидуговой электропечи на счетчик 39 подаются с генератора 40 импульсы заданной частоты. С первого выходасчетчика 39 импульс поступает на управляющий вход ключа 38 начальноговключения запоминающих устройств 285 12643 31, На второй вход ключа 38 с первого выхода блока 22 возведения в квадрат поступает квадрат текущего значения измеряемого параметра и через ключ 38 передается на третьи входы четырех запоминающих устройств 28 - 31, С выходов запоминающих устройств 28 31 промасштабированные сигналы поступают на первые четыре входа сумматора 4 1, с выхода которого суммарный 1 О сигнал подается на вход блока 42 извлечения квадратного корня, а на выходе последнего формируется сигнал среднеквадратичного начального значения входного параметра, поступающего 15 на вход блока 22 возведения в квадрат 20 у - й - А Ун Э СккУ измеряначальное значениеемого параметра,у - начальное сред ра 5Сккное значение и р могпараметра.Через заданный интервал времени(равный половине или одному периоду высокочастотной составляющей) по- ЗО сле срабатывания ключа 38 со второго выхода счетчика 30 импульс поступает на вход ключа 37 сброса и выходной сигнал этого ключа 37 поступает на второй вход первого запоминающего ус- З 5 тройства 28, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс со счетчика 39 поступает на правляющий вход ключа 27, который открывается, и квадрат измеряемого параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 27 на первый вход пятого запоминающего устройства 32, с выхода которого запомненный сигнал поступает на пятый вход сумматора 41, с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметтич неквад эме яе о у 79 Ьтьего выхода счетчика 39 импульс по. ступает на вход ключа 33 сброса, и выходной сигнал этого ключа поступает на второй вход второго запоминающего устройства 29, очищая его от ранее запомненного значения, Одновременно импульс с третьего выхода счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 23, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 23 на первый вход первого запоминающего устройства 28, с выхода которого запомненный сигнал поступает на первый вход сумматора 41, а с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметрауг+ г+г+гскг 4Далее, через интервалпосле выдачи импульса на ключи 33 и 23 с четвертого выхода счетчика 39 импульс поступает на вход ключа 34 сброса, выходной сигнал последнего поступает на второй вход третьего запоминающего устройства 30, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс с четвертого выхода счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 24, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат через второй вход и выход ключа 24 поступает на первый вход второго запоминающего устройства 29, с выхода которого запомненный сигнал поступает на второй вход сумматора 4 1, а с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратичного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметрау 5 но еэ тот же интервал после выда ульса на ключи 37 и 26 с треалогично цие блока 42корня появиатичное зна ы повторяются и навлечения квадратичя следующее среднение4 затем у + у + у +4 затем6 и т,д,Таким образом, среднеквадратичное значение определяется за четыре такта (т = 4 Т), а обновление его происходит через один такт Р) и быстро" действие системы регулирования мощности повьпнается в несколько разТ (и = ),Элемент запаздывания с выдержкой порядка 2-5 с не требуется и запаздывание можно понизить (применяя описанный блок вычисления среднеквадратичного значения) до 0,25 - О, 1 с.На фиг,4 и 5 для пояснения работы блока вычисления "скользящего" среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги приведены диаграммы работы ключей (фиг,4) и запоминающих устройств (фиг.5). о р м у л а и э о б р е т е н1. Регулятор мощности дуговой электропечи, содержащий первый сумматор, связанный первым входом с датчиком мощности, вторым входом - с задатчиком мощности, а выходом - со входом блока зоны нечувствительности, соединенного выходом с первым входом регулятора скорости электродвигателя, второй вход которого соединен с датчиком скорости электродвигателя, датчик тока электродвигателя, регулятор тока электродвигателя, реверсивный тиристорный преобразователь, подключенный к якорной цепи исполнительного электродвигателя, второй сумматор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, слича 453. Регулятор .пою щ и й с я тем,ком извлечения кваподключенным междусумматора и входомствительности. и1,снабжен о корня т рат м первогоэоны нечув вых бло целью повышения качества регулирования путем повышения быстродействия иустранения перерегулирования, он дополнительно снабжен блоком ограниче"ния максимального тока, компаратором,ключевым элементом, блоком заданияопорного напряжения, фильтром и блоком логики раздельного управления,выход регулятора скорости электродви.0гателя соединен с первым входом вто".рого сумматора, соединенного вторымв:,одом с датчиком тока электродвигателя, первым выходом - с первым входом регулятора тока, а вторым выхо 15дом - со входом блока ограничениямаксимума тока, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, соединенного двумя выходами совторым и третьим входами регулятора20тока электродвигателя, а второй входключевого элемента соединен с выходомкомпаратора, первый вход которого соединен с выходом блока задания опорного напряжения, а второй вход через25фильтр связан с датчиком тока электродвигателя, выход регулятора токаэлектродвигателя соединен с первымвходом блока логики раздельного управления, второй вход которого соединен с датчиком тока электродвигателя,третий вход - с. датчиком скорости е.электродвигателя, а выход - со входомреверсивного .тиристорного преобразователя.352. Регулятор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он дополнительно снабжен блоком вычисления непрерывного среднеквадратичного значения40 мощности за заданный интервал времени, подключенным между датчйком мощности и первый входом первого сумматора,2643 791264 379 мФ Р А 57 вЯЗ муЗ мг бЗУГ 2 Составитель Г,Тараканова Техред Л.Ол писное аказ 5578/ 5 ород, ул, Проектная, 4 играфич риятие, г,едактор Т.ПарАенова ВНИИПИ по 3035, Производственно Тираж 765осударственного комитета СССРлам изобретений и открытийсква, Ж, Рауюская наб., д,орректов Е.Сирохман