TW203160B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局印裝 Α6 Β6 五、發明説明（/ ) 〔詳細說明〕 本發明像臑於一種被饋以受控制霣流之三相直接霣弧 饞以及一種將受控制霣流嫌給三相直接霣弧爐之方法。 本發明傈應用於三相霣弧钂以供熔煉金颺及雄以及特 別是其合金者。 直接霣弧遽在目前主要用於熔煉及簠新熔煉鋼並幾乎 全部為三相爐。 在遇去二十年期間，每種*之功率均已大為增加，自 單位功率16兆瓦（MW)及20兆伏安（MVA)增加 至功率大於85MW及1 20MVA。 此等离功率引起供霣網很大之霣壓擬動（閃變）問賵 以及由於《戚負載所致之可覼相移。 為校正由於此等霣戚負載所致之相差並減少霣壓變動 ,現代補«技術利用以受控制二極管操作之無功功率可變 補償器。 1中示邇楚之原3 ·此原理如下。 將三傾霣戚器置為與三相中壓綫並嫌達接，此中壓綫 為爐強霣威負載之之供給黏；此三舾電班器藉半導鼸閘流 管T予以供霣，其點弧角根據裝置SI所檢拥之霣流加以 控制。 此種譌節条統使該tt、霣脏罌&Lz以及功率因 數校正《容器CR之霣池（均達接至中壓供霣綫）所用之 無功功率在零保持恒定及平衡。 (請先閲讀背面之注意事項再填窵本頁) ............ • ;Tr:: .綠. f 4(210X 297^'^) A 6 B6

經濟部中央漂举局印^L 予。改 c 難單 流一産 人 饋範念 確項節霣 並 器能I節困一 閑。烈 請 流利代 侔該諏主 作 ® 功 Gsi種有 體黏強 申。電專槪 ，，統節 Η 電波件以種式 導缺統 案明制請之 流況条調 立 之濾組予之型 半大条 本發控申答 電現壓求 獨 當之壓而起種 或兩流 ，本受於解 弧之液尋 一 適波液定引此 管含整 點之將在明 之is藉统 至 加諧當恆所，。極包為 缺途及歡說tt技可条 接 附生適持流爐殼二统面 重用以特則 於項僅制 連 池産藉保霣電外制糸方 駸定壚其項 用該並控 以 電所偽阻收流之控種一 等預弧且請 作於出變 予 之統率霣吸直爐受此另 此有霣並申 接同釋閃 常 R 条功之被成託以。， 之為接於屬 直不由抗 通4-cit效弧節製付一供路 壚的直明附 構顯自後 《-器補有電調曾則由提回 弧目之說諸 機明流其 弧 容及之使式們路傜所之 霣現流俱而 制這電， 相 電爐弧試接人回流件流 式貢霣法， 控。之制 三 正該電嘗間近之電組霣 型體制方項 ，動内控 之 校行爐，種最流電流得 α種具控之請 明擾爐以。明 數執，度此，霣供整播波兩並受壚申 發少令加況發 因也為高服點而之之以谐免驗以弧主 本減為度情本 率為之之克缺，弧成雞之避試饋霣別 據並前長之而 功成代極為些極電作為數為、被接各 根點目之面然 作 電 有電 所面奇 計 直之 作 S 弧方' 以 變 及一 営方生 設 給圍。 定技電源 ..................................................,A..............................ίτ.........................ί? {汸先閱請背面之注意事項再填寫衣頁一 五、發明説明（彡 與該雄 本發明 基本霣 第 二霣流 藉分析 及霣弧 根 ，所論 頭變換 根 器R S 根 形者完 接置於 收由爐 諳 並聯連接之補償 之爐之三電®傈 流傅给毎一霣弧 二霣戚器L 2将 藉半導鼸閘流管 該第一基本霣流 之工作狀態。 A6 B6 条統，根據解答之一項槪念，根據 藉將第一霣威器所限制之第一 而予以餿給。 第二霣流叠加於此第一霣流上，第 τ以傅遞函數予以操作及鼸節，逭 之值及（或）初始斜率或傾向而計 據一種變化型，除了分析此值及（或）初始斜率外 小在設備各黏之狀態持別是也分析變壓器抽 之霣大 器欠載 據解答 替代霣 據本發 全相似 中壓匯 所産生 參照作 之位置。 概念之一 脏器L i 明，將功 之方式， 流條上， 與主供電 為非限制 種變化型，可適霣採用一飽和霣抗 及L2以及半導龌颸流管T。 率因數霣容器以舆該項技藉目前情 但具有逋為較小高霣容值，並聯連 此等«容器也工作如濾波器以供吸 網有η之进波。 性實例所示之附圓，圖1示該項技 (請先聞讀背面之注意事項再瑱寫本頁> .装· 經濟部中央搮準局印装 項β 該 C 技 於型 項 同化。該 不變明於 .明之發同 發念本不 本概及明 之答形發 明解情本 說示在域 予則現匾 将 4 之之 使及韉閭 可 3 技器 並圓項壓 ,而該變 明 ；I 討 « 。發形探輿 形本情细錢 。 情示在詳壓形 在 2 現在中情 現園之現在前 之II目 S技 之

甲 4(210Χ 29了公D

A 6 BH 五、發明説明：冷； 在圔1中，霣威器Li之用途為參考有用傳遞功率、 霣弧之長度、霣流強度以及軀射率，正確理揮其值，而箱 以使瀘之搡作黏為最佳及使其更具有潭性。 確定使對比要求平衡之操作點而藉以決定霣故器L » 之大小，此等對比要求為保證適當之功率傳遞及足夠高之 電弧霣流以供熔煉通程之技術痛求，同時在霣極短時限制 電流之峰值。 霣成器Li之襄择間接影籌霣弧熱韁射，此熱轘射必 須在考盧生産效率所加之最小值與限制耐火遽襯磨損及遵 守相對安全極限所定之最大值之間。 於是重要的是要補償該爐所吸收之霣戚式無功功率。 将一组固定之功率因數校正«容器CR (通常為里形 連接而有中性绝绨或接地）並覊連接至中壓綫而藉以獲得 必要之無功霣容性補償功率，而可變霣戚則利用一固定« 戚器L 2及一半導體W流管操作之閥T (由半導臞顒流管 控制之電戚器）所獲得。《臧器L2之連接為三角連接。 霣烕器LF也予以設為作用如濾波器，並予並聯置放 一請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁 •笟_ 吸明因 ， 被进歸 丨 償不邸 率 補並勡 功 速求擾 路 快要式 短 很項變 tt 能此閃 於 可 ，之 等 非數中 ί 。而因網 率 R 構率霣 功 C 檐功供 功6-器 《均主。無 _ 容供平，值大 霉於之理峰最 及大加合率之 Τ 得所很功需 管獲值要功所 流黏峰需無遽 MS率之之該 腰供功償收據 導在功補吸根 半無變被 至收可於 經濟部中喪搞準局印奴 •f 甲 4(210X 297公发）

A 6 BH ,03ΐύϋ 五、發明説明（玄i 由於上述組件（CR + Lz + T)之不完金補僂而以大於 1之傜數校正，藉以決定該組諸霄容器CR之大小。 也設有霣1{器LF,此等霣戚器負有濾波器之任務， 並位於與半導腰闞流管T及霣容器C R串職。 一裝置Si産生霣弧霣流控制糸统之反鋇倍號，此裝 置就毎一相位测量該爐毎一供霣相位所吸收之無功霣流。 諸组霣容器C R所吸收之霣容«流必須始終與該瀘及 半導錶闞流啻T控制之霣戚器L2所吸收之霣戚霣流相平 衡〇 在面中以GI標註之第二調節装置供Μ於控制霣弧霣 阻之霣路之幾何構造。 已知例如一種液S式之通當钶服機構GI,安排使霣 極垂直移動，目的為使遽之阻抗保持固定。 機械式調節顯然具有時間常數明白慢於上述之霣氣式 調節，故躭霣擾動之效應而言為較不有效。 其次請參照圈2之鼷中槪略所示之本發明，吾人發現 ,霣戚器Li所執行之功能與圃1中所示該項技S目前情 形所包括之類似組件相同。 可變《戚器你利用一固定霣戚器L2及一半導鼸閘流 管操作之賊τ所獲得，並位於舆霣戚器）^1並聯，因此提 供可變霣威位於與鱸主霣猓相串連。 装SSi測蛋霣弧所吸收霣流之強度，並發出一倍號 驅動半導臞閘流管τ之控制糸统。 甲4(210X 297%'沒) (請先閱請背面之注竞事項再填寫本頁) .蛑· 經濟部中央搮準局印敢 031G0 A 6 B6 經濟邻中夹搮準扃印$1 五、發明説明I G ) 以此方式可使爐所吸收之電流在寬廣之棰限以内保持 固定，並因此而獲得受控制之《流供給。 «弧狙抗之變化僳藉等效霣戚器之相反阻抗變化予以 補償，此等效霣威器為串腰放置並由並嫌之中間及匕 2所组成。 如果，例如霣弧傾向漸渐消滅，霣戚便行滅少以使霣 流增加。 如果代之為霣極由於廢料被熔煉而短路，朗使戚器之 霣戚達到最大值，俾限制供霣網中所造成之霣壓降，也躭 是說，有一種校正供霣網中擾動原因之傾向，而非如該項 技藉之目前情形利用靜態可變補償器校正其结果。 依m弧霣流而定之等效串期|霣歧之自動控制因此形成 本發明所示構形之創新方面。 雖然兩種型式之控制其目的均為在瀘方面維持恒定之 阻抗，但它們仍有若干差異。彩««極位置之嫌何式調節 GI由於僅只阻抗之«阻部份對《弧之長度具有作用而可 能改變，而等效串聯阻抗（並聯於與乙2之間）之霣 氣式諝節則直接改變無功部份，並藉作用於霣®霣流而也 作用於等效霣阻。 而且，時間常數極為不同，因為在一例，櫬械式之作 用為有所牽連，而在另一例則僅涉及霣氣作用而己。 逐相所實施之等效串聯霣抗諝節也可校正該鑪次级霣 路（自爐變壓器之输出至霣弧）幾何结構所固有阻抗之不 -8- {請先閲讀背面之注意事項再填窵本頁 •装· -打· .線. f 4(210X 291^^ ： A 6 B6 五、發明説明/ 7 ; 平衡並使電流在三相均保持恆定，因此而克腰所讀之”冷 相”及”不穗定相”問題。 在該項技15目前情形以及在本發明所建議藉半導讎閛 流管T控制之諸霣®器供根據來自監視器Si之信號予以 致動，此等倍號由一控制組件GC予以處理。 本發明所建議之此一控制组件GC也可接收反映《路 各部份之其他《大小變化之倍號。因此它可例如《 —變壓 器τν而接收來自中壓綫之拥量倍號；它可接收通a控制 组件GC之霣®位置之倍號；它也可接收來自其他來源之 倍»，例如變壓器之整流器欠載之位置，以及其他設定倍 號0 而且，控制組件GC藉消除遒過睹霣戚器之連續霣流 部份而防止其飽和。 功率因數校正霣容器C R供予連接至中壓錢並負有在 供《機構所定之棰限以内校正該钂所吸收無功功率部份之 功率因數之任務。 如在圖1及2中可看出，根據本發明之構形提供與通 常構形中所已包含者相同之组件，但此等组件在功能上以 不同方式所採用者。 諸组件之不同使用而迪成不同之大小，引起若干實際 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 .菸. ►打· 生 url 産 所 溉 霣 供 〇 主較 在比 有之 而答 爐解 該種 至兩9-給施· 供實 率可 功 ， 效動 。有擾 省之式 節等變 性相閃 構將等 结相 之之 經濟部中央搮準局印$1| 甲 4(210X 297 公尨： A 6 Ββ 031G0 五、發明説明（; 霣越器雖具有較大之霣抗，但在本發明通常僅被 該鑪工作霣流之一部份所充《。至於功率，及因此至於成 本，其大小約為_1之構形在計及由於短路«載所致之安 全因數時所需者之3 0至4 0%。 功率因數校正霣容器CR也顯示可戡之滅少。事實上 ，在圔1之情形，如吾人營已提及，電抗電容功率傜依照 較電路短路功率為較大之值定其大小。在圓2之情形，則 僅必要校正該爐在操作點所吸收無功功率一部份之功率因 數。所獲得之滅少约為70至80%。 半導釀闞流管T搡作之閨所控制之霣戚器L2,其值 可在理論上取為零，侔允許爐串聯霣抗之最大調節範圃。 如果應用預防因素，與鼷1之實施例比較，與熔煉過 程以及與MT之實施例有颶之技術性原因可滅少約8 0至 9 0 % 0 根據本發明依較低霣壓及較少強霣流而定大小之WT 本身顯示缩小約4 0至5 0%。此值為計算加至閥T之最 大霣®乘以通遇此閥之最大《流之積所獲得。 除了對諸组件所達成之结構性節省外，必要計及工作 成本之改進，此種改進為實際由於電弧之滅低霣氣可變性 所致者。 事實上，增加之霣流播定性及其在三相之均勻性獲致 生産過程之更大效率，《極及射火鱸期之較少磨損以及在 短路時較小霣動蠹力。 -1 0- ........................................ .........装..............................打........................*?- (請先W讀背面之注意事項再琪寫本頁> 經濟部中央搮準局印装 經濟部中央橾準局印裝 k»03iGU a 6 _____Ββ 五、發明説明〖y . 由於本發明之基本概念為自動控制輿鱸方面之霣路相 串連之«抗·故能以一種不同方式δ擇完成此種控制之幾 種變化型式。 画3 a中所示之第一種變化型備供免除®戚器LZ , 而保留半導鼸閘流管T搡作之閥；如吾人較早所著出，包 括霣歧器L2並不*際，並且事實上係由於技術原因所致 Ο _3b示S—變化型，此變化型提供一種非連鑛式而 傜數步篇之鼸節。自霣戚器1^^分出若干中間抽頭，其作 用有躲於半導鼸閛流管控制之開鼷。此變化型可使控制較 為簡單，但不允許爐方面阻抗及因此相霣流之細微諏節。 圔4示一種傭供使用飽和®抗器RS代替Li、 L2 及T之變化型。 由控制霣路GC供給之適當恒定直流所激動之飽和霣 越器具有為小霣流值（低於《之額定《流IN)提供低霣 抗值而在較髙霣流提供高霣抗值之持歡。 以此方式便達到大為限制過載《流及因而電壓閃變程 度之效果。 此項解答具有無需後雜控制条統GC之優黏：事實上 ，在已設定對匾於該鱸操作黏之IN之直流時，鉋和霣抗 器便自動限制遇載霄流。 控制霄路GC根據該tt之操作點而使飽和霣抗器之激 動霣流固定。 -11- 甲 4(21 OX 297 Y发' {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 _装. A6 B6

^〇31bU 五'發明說明（） 由於本發明之基本概念為自動控制與爐方面之電路相 串連之電鉞，故能以一種不同方式選擇完成此種控制之幾 種變化型式。 圖3 a中所示之第一種變化型備供免除電戚器, 而保留半導體閘流管T操作之閥；如吾人較罕所著出，包 括電戚器L2並不實際，並且事實上偽由於技術原因所致

C 圖3 b示另一變化型，此變化型提供一種非連缠式而 偽數步驟之調節。自電感器L i分出若干中間抽頭，其作 用有賴於半導體閘流管控制之開關。此變化型可使控制較 為簡單，但不允許爐方面阻鉞及因此相電流之細撤調節。 圖4示一種備供使用飽和電烕器R S代替L i 、 L 2 及T之變化型。 由控制電路G C供給之適當恒定直流所激勵之飽和電 感器具有為小電流值（低於爐之額定電流I N )提供低電 感值而在較高電流提供高電感值之特微：， 以此方式便達到大為限制過載電流及因而電壓閃變程 度之效果。 此項解答具有無需複雜控制条統GC之優點；事實上 ,在已設定對應於該爐操作點之I N之直流時，飽和電感 器便自動限制過載電流。 控制霜路G C根據該爐之操作點而使飽和電烕器之激 勵電流固定。 -1 2- 甲4(210X 297公羶） ................................ . ...........*-..............................打.....................綠 (請先《讀背面之注意事項再填寫本页)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 0 :i ΐΛ:。 Β7 -wrc^ s-- 六、申請專利範'—画·-— 1 . 一種對用以熔凍金屬，有利但非必須為鐵基合金 之三相直接電弧《饋給受控制電流之方法，該爐包含用以 幾何式調節電極高度之装置（GI)，該爐之主電源包括 至少一中壓綫及一變壓器用以供應電弧壚，一調節電弧電 流之元件被包含於該中歷綫及變壓器之分段連接之每一相 中並包括至少一電感器（Li )及一測量為電弧所吸收電 流強度之装置（Si ),該方法之待歡為一控制組件（G C )直接作用於爐之電弧電流竝改變等效串聯電抗之總值 〇 2 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等效 串聯電抗總值俱設置一受半導證閛流管（T )控制之第 二電1S器（L2 )並聯於第一電感器（Li )而予以改變 (圖 2 ), 3 .如申諳專利範圍第1項所述之方法，其中等效串 聯電抗總值偽藉半導醱閜流管（T )旁路開第一電威器（ L !)而予以改薆（圖3 a )。 4 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中等效串 騌電抗總值偽ίΐ半導證閛流葚（了）及中間抽頭連接第一 電惑器（L 1 )之諸部份或使其斷開之步驟而予以改變C 圖 3 b )。 5 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中調節電 弧電流之元件偽由一跑和電感器（SR)所組成，其電抗 係藉在連绩極化電流作用而予以改變（圖4)。 本纸张又斤適用中aa家作芈（C\'s)甲.1规格（210 X 297公殳） --------------------------裝------.玎------^ (請先¾讀背面之注意事項再塡寫本頁) A7 咖认0 c77 _D7 _ 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中電爐電 流變化對等效串聯電感之變化偽本質於為控制組件（G C )所供给之恒定直流所激勵之飽和電感器之作用。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中控制組 件（GC)分析至少有些其他有關電大小（電壓變壓器、 設定信號等）之狀態。 ，' I ' / ‘ 8 .如上述申請專利範圍第7項所述之方法^其中!控 制組件（GC)分析並計入變壓器加載時抽頭變換裴之狀 態。 9. 如上述申請專利範圍第8項所述之方法，其中控 制組件（G C ) tt分析電弧電流之初始斜率（傾向）。 10. 如上述申諳專利範圍第9項所述之方法，其中 控制組件（G C )也分析控制電極位置之液壓条统（G I 本紙張尺度適用中國II家標準（CNS)甲4叹烙（210 X 297公釐） -----------!---------------裝------.玎——— 14 (諳先M讀背面之注意事項再塡寫本頁) 其 其量 鐵作至電 - -分 供之括弧 法 法缡 為度包電 方 方連 須高源節 之 。之之 必極電調 述償述流 非電主 | 所補所電 但對之 ， 項之項之 利藉爐爐 ο 衡 1 器 有含該弧 1 平 1感 並包 ，電 第不第電 流爐 > 該 圍間圍過 電該 I 應 範位範通 制，G 供 利相利除 控嫌 ί 以 專 定專消 受弧置用 請決請 ；fi以 電装器 申 }申丨 。饋接之壓 述 C 述 C 和被直度變 上 G 上G飽 種相長 一 如丨如 ί 器 j 三弧及 〇 .件 .件感 .之電錢 態 1 組 2 組 電 3 用節壓 狀 1 制 1 制止 1 金調中 之控 控防 合而一 ) 中 中而 基用少 經濟部t央標率局3工消費合作社印轚 03100 A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 流之装置偽被包含於該中壓錢及變壓器分段連接之毎一相 之中並包括一第一電感器（Lt )及一測量為電弧所吸收 電流強度之装置（S1)，該爐之持戲為包含至少一半導 體閘流管控制之閥（T)與第一霄感器（Li )之至少一 部份相並聯。 14. 如申請專利範圍第13項所述之電爐，該電嫌 包含一與半導體閘流管控制閥（T)串聯之第二電感器（ L 2 ) 〇 15. 如申請專利範圍第13項所述之電爐，其中調 節電弧電流之裝置包含至少一飽和電威器（RS)。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項至1 5項任何一項所 述之電爐，其中半導體閛流管控制閥（T)俱受一控制組 件（G C )所支配。 17.如申請專利範圍第15項所述之電爐，其中該 飽和電感器偽受一控制組件（G C )所支配。 /1 8.如申請專利，圍第13項所述之電其中控 丨，/ \科紐件（GC)處理電大小之信號（SI, TV,設定信 號等）D 19.如申請專利範圍第18項所述之電爐，其中控 制組件（GC)偽予在變壓器加載時，連接至抽頭變換器 〇 2 0.如申請專利範圍第18項所逑之電爐，其中控 制組件（G C )也處理機槭式大小（G I )之信號。 ------------------------装------tr--------^ (請先閱讀·背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺適用中as家揉準（CNS)甲見丨各（210 X 297公货）