Регулятор режима дуговой печи

 

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электрическим режимом дуговых печей постоянного и переменного тока с вертикально перемещающимся электродом, используемых для плавки стали, цветных металлов, ферросплавов и др. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении скорости и качества регулирования, а также повышение надежности регулятора режима путем исключения ненадежных элементов и инерционных элементов. Регулятор режима дуговой печи ДП состоит из силового преобразователя СП. Силовой преобразователь выполнен в виде реверсивного коммутатора, который соединяет обмотки двигателя с питающей сетью. Входы реверсивного коммутатора СП соединены с усилительными блоками подъема БУП и спуска БУС электрода, при помощи которых осуществляется управление. Входы блоков управления БУП и БУС соединены с выходами регулирующего устройства РУ. Регулирующее устройство содержит два функциональных блока - трехпозиционный релейный элемент ТРЭ и корректирующее устройство КУ. Вход регулирующего устройства соединен с выходом элемента сравнения ЭС. Первый вход элемента сравнения ЭС соединен с блоком задания БЗ, а второй с датчиком обратной связи ДН. Питание дуговой печи ДП осуществляется от источника питания ИПП, который подключен к электроду Э и приводится в движение при помощи механизма Мех двигателем М. При необходимости устройство может быть снабжено электромагнитным тормозом ЭМТ, обмотки которого подключены к обмоткам двигателя М, а тормозной механизм кинематически связан с выходным валом двигателя. 1 илл.

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электрическим режимом дуговых печей постоянного и переменного тока с вертикально перемещающимся электродом, используемых для плавки стали, цветных металлов, ферросплавов и др.

Известен регулятор режима дуговой печи с перемещающимся электродом, содержащий источник питания печи, датчик обратной связи, блок задания регулируемой величины, механизм перемещения электрода, связывающий выходной вал электродвигателя с электродом, силовой преобразователь, связывающий источник питания двигателя с его обмотками, регулирующее устройство, подключенное выходами к входам силового преобразователя, и элемент сравнения, соединенный одним своим входом с выходом блока задания, вторым входом - с выходом датчика обратной связи, а выходом - со входом регулирующего устройства (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: /Справочник/ Альтгаузен А.П. и др.; Под ред. А.П.Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978, с.255-258).

Данное устройство содержит коллекторный двигатель постоянного тока, а силовой преобразователь представляет собой управляемый тиристорный реверсивный выпрямитель.

Недостатком данного устройства является сложность, обусловленная использованием тиристорного реверсивного выпрямителя, низкая эксплуатационная надежность, обусловленная использованием контактного (коллекторного) двигателя постоянного тока, а также более низкое быстродействие двигателя постоянного тока в сравнении с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Известен также регулятор режима дуговой печи, содержащий источник питания печи, датчик обратной связи, блок задания регулируемой величины, механизм перемещения электрода, связывающий выходной вал асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором с электродом, силовой преобразователь, выполненный в виде преобразователя частоты, связывающий источник питания двигателя с его обмотками, регулирующее устройство, подключенное выходами к входам силового преобразователя, и элемент сравнения, соединенный одним своим входом с выходом блока задания, вторым входом - с выходом датчика обратной связи, а выходом - со входом регулирующего устройства. (Электротехнический справочник: В 4 т.Т. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). - 8-е изд. испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. с.60-69).

Данное устройство, обеспечивая повышение надежности регулятора режима дуговой печи за счет замены коллекторного двигателя постоянного тока бесконтактным асинхронным с короткозамкнутым ротором, тем не менее, имеет высокую стоимость, обусловленную использованием дорогостоящего транзисторного преобразователя частоты, а также низкое быстродействие при реверсе двигателя, обусловленное отсутствием инверторного режима работы преобразователя частоты и необходимостью введения специальных тормозных резисторов, которые необходимо подключать к преобразователю для создания тормозного момента.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в уменьшении габаритов, снижении стоимости и повышении быстродействия регулятора режима дуговой печи.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем источник питания печи, датчик обратной связи, блок задания регулируемой величины, механизм перемещения электрода, связывающий выходной вал асинхронного электродвигателя с электродом, силовой преобразователь, связывающий источник питания двигателя с его обмотками, регулирующее устройство, подключенное выходами к входам силового преобразователя, и элемент сравнения, соединенный одним своим входом с выходом блока задания, вторым входом - с выходом датчика обратной связи, а выходом - с входом регулирующего устройства, согласно полезной модели силовой преобразователь выполнен в виде реверсивного коммутатора с блоками управления подъемом и спуском электрода, а регулирующее устройство содержит корректирующее устройство и трехпозиционный релейный элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а выходы - со входами блоков управления подъемом и спуском электрода соответственно.

Кроме того, предлагаемое устройство может включать в себя электромагнитный тормоз, обмотки которого подключены к обмоткам двигателя, а тормозной механизм кинематически связан с выходным валом двигателя.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора режима дуговой печи.

Устройство для управления дуговой печью 1, состоит из силового преобразователя 2, выполненного в виде реверсивного коммутатора, например контакторов, силовые коммутирующие элементы которого соединяют фазы двигателя 3 с питающей сетью переменного тока. Управление реверсивным коммутатором 2 осуществляется от усилительных блоков управления подъемом 4 и спуском 5 электрода. Выходы блоков управления 4 и 5 подключены к входам управления силового коммутатора 2, а входы - к выходам трехпозиционного релейного элемента 6, вход которого соединен с выходом элемента сравнения 7. Первый вход элемента сравнения 7 подключен к выходу блока задания 8, а второй - к выходу датчика обратной связи 9. Питание дуговой печи 1 осуществляется от источника питания 10, подключенного к электроду 11, перемещаемому с помощью механизма 12, подключенного к валу двигателя 3.

Кроме того, устройство может быть дополнительно снабжено электромагнитным тормозом 13, обмотки которого подключены к фазам асинхронного двигателя 3, а тормозной механизм кинематически связан с валом двигателя 3.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы печи, когда на все аппараты подано напряжение питания, электрод 11 находится в поднятом положении, что соответствует разрыву цепи питания печи, отсутствует электрическая дуга и, следовательно, в печи не протекает ток. Тем не менее при этом на выходе датчика обратной связи 9 (в рассматриваемом примере датчик обратной связи вырабатывает сигнал, пропорциональный напряжению на печи, т.е на дуге Uд) будет вырабатываться сигнал, равный напряжению печи Uп, т.е. Uд max=U п. Поскольку максимальное значение сигнала обратной связи Uд max, соответствующее отсутствию тока печи и, соответственно, отсутствию электрической дуги, больше напряжения задания U д, з, формируемого блоком задания 8, то на выходе элемента сравнения 7 появится сигнал U<0, который, пройдя через трехпозиционный релейный элемент 6, включит через блок 5 силовой коммутатор 2 и, соответственно, двигатель 3 на спуск электрода 11. При этом электрод 11 будет опускаться до тех пор, пока не коснется загруженной в печь 1 шихты. Через цепь печи начнет протекать ток. Вследствие этого напряжение печи Uп понижается, на выходе элемента сравнения 7 появляется сигнал U>0, который, пройдя через трехпозиционный релейный элемент 6, включит через блок 4 силовой коммутатор 2 и, соответственно, двигатель 3 на подъем электрода 11. Таким образом, осуществляется регулирование электрического режима дуговой печи. В те моменты, когда на двигатель 3 не поданы сигналы управления срабатывает электромагнитный тормоз 13, препятствующий самопроизвольному опусканию электрода 11 под действием собственного веса.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более высокое быстродействие, благодаря исключению ряда инерционных элементов, повышает надежность системы, убирая коллекторные узлы, и понижает стоимость регулятора в целом, т.к. исключается дорогостоящий преобразователь частоты.

1. Регулятор режима дуговой печи с перемещающимся электродом, содержащий источник питания печи, датчик обратной связи, блок задания регулируемой величины, механизм перемещения электрода, связывающий выходной вал асинхронного электродвигателя с электродом, силовой преобразователь, связывающий источник питания двигателя с его обмотками, регулирующее устройство, подключенное выходами ко входам силового преобразователя, и элемент сравнения, соединенный одним своим входом с выходом блока задания, вторым входом - с выходом датчика обратной связи, а выходом - со входом регулирующего устройства, отличающийся тем, что силовой преобразователь выполнен в виде реверсивного коммутатора с блоками управления подъемом и спуском электрода, а регулирующее устройство содержит трехпозиционный релейный элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а выходы - со входами блоков управления подъемом и спуском электрода соответственно.

2. Регулятор режима дуговой печи по п.2, отличающийся тем, что введен электромагнитный тормоз, обмотки которого подключены к обмоткам двигателя, а тормозной механизм кинематически связан с выходным валом двигателя.



 

Похожие патенты:

Система автоматического регулирования скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения построенная по принципу подчиненного регулирования параметров со скоростным и токовым контурами.

Устройство управления двигателями переменного тока относится к частотно регулируемым электроприводам, в частности, к преобразователям частоты со звеном постоянного тока и инвертором напряжения с широтно-импульсной модуляцией.
Наверх