SU1582366A1 - Устройство дл измерени информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - повышение точности измерени  информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосв зи электрических режимов всех фаз. Информаци  о значени х гармоник тока дуги снимаетс  с выхода устройства лишь в случае информативных электрических режимов во всех трех фазах, т.е. печь рассматриваетс  как трехфазный взаимосв занный агрегат. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротермии и может быть применено дл  измерени  информативных значений гармонических составл ющих кривой тока дуги, что используетс  в системах автоматического управлени  электрическим и технологическим режимами дуговых электропечей.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  информативных значений тока дуги путем учета взаимосв зи электрических режимов всех фаз.

На фиг.I приведена функциональна  схема устройства дл  измерени  информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи; на. фиг.2 - функциональна  схема одного из усредн ющих блоков.

Устройство содержит в каждой фазе печи датчик 1 мгновенного тока дуги,

выход которого через датчик 2 тока соединен с входом первого порогового элемента 3 и с входами п полосовых фильтров 4, выход каждого из которых соединен с входом одного из п датчиков 5 действующего значени  тока, выход первого из п датчиков 5 действующего значени  тока соединен с первым входом первого из п усредн ющих блоков бис первыми входами п-1 блоков 7 делени , второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из оставшихс  п-1 датчиков 5 действующего значени  тока, а выход - с первым входом одного из оставшихс  усредн ющих блоков 6, выход каждого усредн ющего блока соединен с одним из входов регистрирующего прибора 8. Кроме этого, устройство содержит элемент ИЛИ-НЕ 9, выход которого соединен с входом

СД

СО

ю

со

05 С5

вг

3

таймера 10 и с вторыми входами всех усредненных блоков 6, третьи входы которых соединены с первым выходом Таймера 10, четвертые входы - с вторым выходом, а п тые входы - с третьим выходом таймера 10.В каждой фазе печи Имеетс  также датчик 11 напр жени , йыход которого соединен со входом второго порогового элемента 12, каждый з первых трех входов элемента ИЛИ-НЕ

соединен с выходом первого порогового элемента 3 одной из фаз, каждый из вторых трех входов элемента ИЛИ-НЕ 9 соединен с выходом второго порогового элемента 12 одной из фаз.

Усредн ющий блок содержит (фиг.2) Операционный усилитель 13, инвертирующий вход которого подключен к первому йыводу резистора 14, второй вывод резистора 14 соединен с выходом пер- фого ключа 15,вход которого  вл етс  входом блока, выход первого ключа 15 роединен также через второй шюч 16 с нулевой точкой уст- ройства к которой подключен неинвер- фирующий вход операционного усилител  J3. Выход операционного усилител  13 через параллельно соединенные конден- Јатор 1 и третий ключ 18 подключен к инвертирующему входу операционного усилител  13 и к входу устройства 19 выборки-хранени ,выход которого  вл етс  выходом усредн ющего блока 6. Первый и второй входы логического эле- Иента 2И 20  вл ютс  соответственно вторым и третьим входами усредн ющего блока 6. Выход логического элемента 2И 20 соединен с управл ющим входом первого ключа 15 и через логический элемент НЕ 21.с управл ющим входом второго ключа 16. Управл ющие входы третьего ключа 18 и устройства 19 выборки-хранени   вл ютс  соответственно четвертым и п тым входами усредн ющего блока 6.

Устройство работает следующим обра зом.

С выхода датчика 1 мгновенного значени  тока дуги снимаетс  исследуемый сигнал, пропорциональный мгновенному значению тока дуги в исследуемой фазе. Этот сигнал поступает на входы полосовых фильтров 4. В процессе работы электропечи значение тока дуги измен етс  в широком диапазоне (от нул  - режим обрыва дуги, до величины тока короткого замыкани ), поэтому

Q

j

Q 5 0 $ о з

0

5

при анализе гармонического состава кривой тока дуги необходимо оперировать относительными значени ми высших гармоник кривой тока дуги, которые в предлагаемом устройстве вычисл ютс  в виде отношени  значений высших гармоник тока дуги к величине его первой гармоники. Вследствие этого первый полосовой фильтр 4 настраиваетс  на измерение первой гармоники тока дуги, другие полосовые фильтры - на высшие гармоники тока дуги, значени  которых необходимо измер ть. Выходной сигнал каждого полосового фильтра 4, пропорциональный мгновенному значению измер емой гармоники тока дуги, посту пает на вход соответствующего датчика 5 действующего значени  тока. Изменение сигнала напр жени  на выходе каждого датчика 5 в процессе работы электропечи имеет характер случайного процесса. Сигнал с выхода первого датчика 5 действующего значени  тока поступает на вход первого усредн ющего блока 6, который предназначен дл  определени  на своем выходе сигнала первой гармоники кривой тока дуги в з информативных электрических режимах работы электропечи на определенном временном интервале Т. Сигнал с выхода первого датчика 5 поступает также на первые входы каждого из блоков 7 делени , на второй вход каждого из ко торых поступает сигнал с выхода одного из датчиков, В каждом из блоков 7 делени  по ходу плавки происходит вычисление текущего значени  отношени  величины действующего значени  одной из анализируемых высшей гармоники тока дуги к величине действующего значени  первой гармоники тока дуги. Сигнал, пропорциональный этому отношению , с выхода каждого блока 7 делени  поступает на вход соответствующего усредн ющего блока 6, каждый из которых определ ет на саоем 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 усредн ющих блоков 6 сигналы поступают на соответствующие входы регистрирующего прибора 8, предназначенного дл  регистрации измеренных значений анализируемых гармоник тока ДУГИ.,

Дл  измерени  усредненных (средних ) информативных значений анализируемых гармоник тока дуги процесс усреднени  по времени необходимо производить лишь при работе электропечи в информативных электрических режимах работы. Дл  определени  наличи  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 напр жени  на дуге, шесть пороговых элементов 3 и 12, а также логический элемент ИЛИ- НЕ 9. Определение информативных режимов работы электропечи осуществл етс  путем контрол  тока дуги и напр жени  на дуге в каждой фазе электропечи. В качестве информативных режимов работы электропечи принимаютс  те режимы, в которых токи дуг и напр жени  на дугах в каждой фазе одновременно принимают определенные значени , соответствующие этим режимам.

Неинформативные электрические режимы работы в любой из фаз - это режимы короткого замыкани  и близкие к нему, которые в устройстве распознаютс  по величине напр жени  на дуге И0, нахо3 мин к нему

д щегос  в диапазоне 0 U а Ј U и режимы обрыва дуги и близкие распознаваемые по величине тока дуги, значени  которого в этих режимах наход тс  в диапазоне 0 I a Ј Ј 1д.д,иН. Этим режимам свойственно то, что значени  гармоник тока дуги в них определ ютс  в основном, длиной дуги и в незначительной степени завис т от условий горени  дуги (температуры в печи, формы и состава шихты, физико-термического состо ни  расплава и др.).

Значени  величин (lfl ....и

ч . ллик

25 дов пороговых элементов 3 и 12 пост пают на соответствующие входи логич кого элемента ИЛИ-НЕ 9. Если в данны момент времени на всех входах логического элемента Ш1И-НЕ 9 сигналы установлены на уровне О, т.е. во . всех фазах печи имеют место информативные электрические режимы, то на выходе логического элемента ИЛН-НЕ 9 сигнал равен 1. Если хот  бы на одном или нескольких входах логическ го элемента 1ШИ-НЕ 9 сигнал принимае значение 1, то на выходе этого логического элемента установитс  сигна равный О, что свидетельствует о на личии в печи неинформативного электр ческого режима. Таким образом, анали зиру  выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 9, можно определить наличие или отсутствие в электропечи

35

40

Ig минмогут быть ориентировочно прин - 45 информативных электрических режимов, ты равными U (J.JUKK (0,03-0,05)11. , Информаци  снимаетс  с выхода логнХ9 «ин (0,03-0,05)1 yCr(U j уст и I а. уст соответственно напр жение на дуге и ток дуги, соответствующие установленному электрическому режиму работы электропечи). С выхода каждого датчика 2 тока дуги сигнал, пропорциональный значению тока дуги в определенной фазе, поступает на вход соответствующего порогового элемента 3, а с выхода каждого датчика 11 напр жени  на дуге сигнал, пропорциональный значению напр жени  на дуге в определенной фазе, поступает на вход .

50

55

ческсго элемента ИЛИ-НЕ 9 и используетс  дл  управлени  режимами работ усредн ющих блоков 6 и таймера 10.

Усредн ющий блок 6 работает следую щим образом. Процесс вычислени  усред ненного значени  входного сигнала в усредн ющем блоке б циклически повтор етс , а в течение одного никла его работу молно лелт-ь HJ ipi- интервала: первый интервал - усреднение по времени входного сигнала (интегрирование ); второй интервал - перезапись напр жени  с выхода опера-

- 10

соответствующего порогового элемента 12. Все пороговые элементы представл ют собой однопороговые компараторы напр жени . Если входной сигнал порогового элемента .меньше величины порога срабатывани , то выходной сигнал этого элемента находитс  на уровне 1, в противном случае выходной сигнал устанавливаетс  на уровне О. Таким образом, анализиру  выходные сигналы элементов 3, можно определить наличие или отсутствие режимов обрыва дуги или близких к нему в

15 соответствующих фазах (наличию этих режимов соответствует J на выходе порогового элемента), а по значению выходных сигналов пороговых элементов 12 можно определ ть наличие или от20 сутствие режимов короткого замыкани  или близких к нему (наличию этих режимов в определенной фазе соответствует 1 на выходе соответствующего порогового элемента), Сигналы с выхо25 дов пороговых элементов 3 и 12 поступают на соответствующие входи логического элемента ИЛИ-НЕ 9. Если в данный момент времени на всех входах логического элемента Ш1И-НЕ 9 сигналы установлены на уровне О, т.е. во . всех фазах печи имеют место информативные электрические режимы, то на выходе логического элемента ИЛН-НЕ 9 сигнал равен 1. Если хот  бы на одном или нескольких входах логическо го элемента 1ШИ-НЕ 9 сигнал принимает значение 1, то на выходе этого ло гического элемента установитс  сигнал равный О, что свидетельствует о наличии в печи неинформативного электрического режима. Таким образом, анали- . зиру  выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 9, можно определить наличие или отсутствие в электропечи

30

35

40

информативных электрических режимов, Информаци  снимаетс  с выхода логн

ческсго элемента ИЛИ-НЕ 9 и используетс  дл  управлени  режимами работы усредн ющих блоков 6 и таймера 10.

Усредн ющий блок 6 работает следующим образом. Процесс вычислени  усред - ненного значени  входного сигнала в усредн ющем блоке б циклически повтор етс , а в течение одного никла его работу молно лелт-ь HJ ipi- интервала: первый интервал - усреднение по времени входного сигнала (интегрирование ); второй интервал - перезапись напр жени  с выхода опера-

цИонного усилител  13 на выход инвертирующего устройства 19 выборки- хранени ; третий интервал - разр д до нул  конденсатора 17. В первом Интервале цикла происходит интегрирование входного сигнала. Интегрирование осуществл етс  интегратором, элементами-которого  вл ютс  операционный усилитель 13, конденсатор

17 и резистор 15. Временные интервалы определ ютс  сигналами таймера 10.

i Таким образом, устройство позвол ет not, Лить точность информативных

о

Электрических режимов работы электро- печи, что обеспечивает повышение фочности измерени  информативных значений гармоник тока дуги, т.е. значений гармоник тока дуги, измеренных и усредненных лишь в информативных Электрических режимах. Повышение точ- йости определени  информативных электрических режимов, достигаетс  благода р  тому, что определение информативт ных или неинформативных режимов рабо- ты электропечи производитс  исход  из анализа электрических режимов одновременно во всех трех фазах, т.е. печь рассматриваетс  как трехфазный взаимосв занный агрегат.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  информативных значений гармоник тока дуги трехфазной дуговой электропечи, содержа- щее в каждой фазе печи датчик мгновен ного значени  тока дуги, выход которого через датчик тока соединен с входом первого порогового элемента, п полосовых фильтров, вход каждого из которых св зан с выходом датчика

   мгновенного значени  тока дуги, а выход соединен с входом одного из п датчиков действующего значени  тока, и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  информативных значений гармоник тока дуги путем учета взаимосв зи электрических режимов всех фаз, оно дополнительно содержит элемент ИЛИ-НЕ, таймер и в каждой фазе печи п-1 блоков делени , п усредн ющих блоков и датчик напр жени , выход которого соединен с входом введенного второго порогового элемента , при этом выход первого датчика действующего значени  тока каждой фазы соединен с первым входом первого усредн ющего блока в первыми входами п-1 блоков делени  данной фазы, второй вход каждого из которых соединен с выходом одного из оставшихс  п-1 датчиков действующего значени  тока, выход каждого блока делени  соединен с первым входом одного из оставшихс  п-1 усредн ющих 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 элейента одной из фаз, каждый из трех вторых f входов элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго порогового элемента одной из фаз, его первый выход соединен с вторыми входами всех усредн ющих блоков каждой фазы, его второй выход соединен с входом таймера, три выхода которого соединены с третьим, четвертым и п тым входами каждого усредн ющего блока, каждой фазы.

   Фиг I

   6