RU94393U1

RU94393U1 - ARC REGULATOR REGULATOR

Info

Publication number: RU94393U1
Application number: RU2009148749/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Рубцов; Константин Александрович Елизаров; Владислав Александрович Елизаров
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2010-05-20

Abstract

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. 1. The mode controller of the arc furnace with a moving electrode, containing a power source for the furnace, a feedback sensor, an adjustable value setting unit, an electrode moving mechanism connecting the output shaft of the asynchronous electric motor with the electrode, a power converter connecting the motor power source with its windings, a regulating device, connected by outputs to the inputs of the power converter, and a comparison element connected by one of its input to the output of the reference unit, the second input - with the output of the feedback sensor connection, and the output - with the input of the regulating device, characterized in that the power converter is made in the form of a reversible switch with control units for raising and lowering the electrode, and the regulating device contains a three-position relay element, the input of which is connected to the output of the comparison element, and the outputs - to the inputs control units for raising and lowering the electrode, respectively. ! 2. The mode controller of the arc furnace according to claim 2, characterized in that the electromagnetic brake is introduced, the windings of which are connected to the motor windings, and the brake mechanism is kinematically connected to the motor output shaft.

Description

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.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for controlling the electric mode of DC and AC arc furnaces with a vertically moving electrode, used for melting steel, non-ferrous metals, ferroalloys, etc.

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).Known mode controller of an arc furnace with a moving electrode, containing a furnace power source, a feedback sensor, an adjustable value setting unit, an electrode moving mechanism connecting an electric motor output shaft to an electrode, a power converter connecting an engine power source with its windings, a control device connected by outputs to the inputs of the power converter, and a comparison element connected by one of its input to the output of the task unit, the second input to the output of the feedback sensor, and the output - with the input of the control device (Electrical equipment and automation of electrothermal plants: / Reference / Althausen A.P. and others; Edited by A.P. Altgauzen and others - M .: Energy, 1978, p. 255-258 )

Данное устройство содержит коллекторный двигатель постоянного тока, а силовой преобразователь представляет собой управляемый тиристорный реверсивный выпрямитель.This device contains a DC brush motor, and the power converter is a controlled thyristor reversible rectifier.

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.The disadvantage of this device is the complexity due to the use of a thyristor reversible rectifier, low operational reliability due to the use of a contact (collector) DC motor, as well as lower speed of the DC motor compared to an asynchronous squirrel-cage motor.

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).An arc furnace mode controller is also known, comprising a furnace power source, a feedback sensor, an adjustable value setting unit, an electrode moving mechanism connecting an output shaft of an asynchronous squirrel-cage electric motor with an electrode, a power converter made in the form of a frequency converter connecting an engine power source with its windings, a regulating device connected by outputs to the inputs of the power converter, and a comparison element connected by one input to the output Lok job, the second input - to the output feedback sensor, and the output - to the input of the regulating device. (Electrical reference book: 4 T.T. Use of electric energy / Under the general editorship of professors MPEI V.G. Gerasimov et al. (Ch. Ed. A.I. Popov). - 8th ed. add. - Moscow: Publishing House MPEI, 2002. S. 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.This device, providing increased reliability of the arc furnace mode controller by replacing a DC collector motor with a non-contact induction motor with a squirrel-cage rotor, nevertheless, has a high cost due to the use of an expensive transistor frequency converter, as well as low speed when reversing the motor due to the absence of an inverter mode operation of the frequency converter and the need to introduce special braking resistors that need to be connected to the inverter to create a braking torque.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в уменьшении габаритов, снижении стоимости и повышении быстродействия регулятора режима дуговой печи.The technical problem solved by the proposed device is to reduce the size, reduce the cost and increase the speed of the controller of the regime of the arc furnace.

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.The problem is solved in that in a known device containing a furnace power source, a feedback sensor, an adjustable value setting unit, an electrode moving mechanism connecting an output shaft of an induction motor with an electrode, a power converter connecting an engine power source with its windings, a control device, connected by outputs to the inputs of the power converter, and a comparison element connected by one of its input to the output of the reference unit, the second input - with the output of the feedback sensor connection, and the output - with the input of the regulating device, according to the utility model, the power converter is made in the form of a reversing switch with control units for raising and lowering the electrode, and the regulating device contains a correction device and a three-position relay element, the input of which is connected to the output of the comparison element, and the outputs are with inputs of control units for raising and lowering the electrode, respectively.

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.In addition, the proposed device may include an electromagnetic brake, the windings of which are connected to the motor windings, and the brake mechanism is kinematically connected with the output shaft of the engine.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора режима дуговой печи.The drawing shows a functional diagram of the controller mode of the arc furnace.

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.A device for controlling an arc furnace 1, consists of a power converter 2, made in the form of a reversing switch, for example contactors, the power switching elements of which connect the phases of the motor 3 to the AC mains. The reverse switch 2 is controlled from the amplification control units of the rise 4 and the descent 5 of the electrode. The outputs of the control units 4 and 5 are connected to the control inputs of the power switch 2, and the inputs to the outputs of the three-position relay element 6, the input of which is connected to the output of the comparison element 7. The first input of the comparison element 7 is connected to the output of task unit 8, and the second to the output feedback sensor 9. The power of the arc furnace 1 is supplied from a power source 10 connected to an electrode 11, moved by means of a mechanism 12, connected to the shaft of the motor 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.In addition, the device can be additionally equipped with an electromagnetic brake 13, the windings of which are connected to the phases of the induction motor 3, and the brake mechanism is kinematically connected with the shaft of the motor 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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 U_д) будет вырабатываться сигнал, равный напряжению печи U_п, т.е. U_{д max}=U_п. Поскольку максимальное значение сигнала обратной связи U_{д 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 ΔU<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 U_п понижается, на выходе элемента сравнения 7 появляется сигнал ΔU>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.At the beginning of the operation of the furnace, when the supply voltage is applied to all the devices, the electrode 11 is in the raised position, which corresponds to a break in the furnace supply circuit, there is no electric arc and, therefore, no current flows in the furnace. However, at the same time, at the output of the feedback sensor 9 (in the example under consideration, the feedback sensor generates a signal proportional to the voltage on the furnace, i.e., on the arc U _d ), a signal equal to the voltage of the furnace U _p will be generated, i.e. U _{d max} = U _p . Since the maximum value of the feedback signal U _{d max} , corresponding to the absence of the furnace current and, accordingly, the absence of an electric arc, is greater than the voltage of the task U _{d, s} generated by the task unit 8, the signal ΔU <0 will appear at the output of the comparison element 7, which, having passed through a three-position relay element 6, it will turn on the power switch 2 and, accordingly, the motor 3 through the block 5 to release the electrode 11. In this case, the electrode 11 will be lowered until it touches the charge loaded into the furnace 1. A current will flow through the furnace circuit. As a result, the voltage of the furnace U _p decreases, the signal ΔU> 0 appears at the output of the comparison element 7, which, passing through the three-position relay element 6, will turn on the power switch 2 and, accordingly, the motor 3 to raise the electrode 11. Thus, regulation of the electric mode of the arc furnace. At those moments when the control signal 3 is not applied, the electromagnetic brake 13 is activated, preventing the spontaneous lowering of the electrode 11 under the action of its own weight.

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.Compared with the prototype, the proposed device provides higher performance, due to the exclusion of a number of inertial elements, increases the reliability of the system by removing collector nodes, and lowers the cost of the controller as a whole, because eliminates expensive frequency converter.

Claims

1. The mode controller of the arc furnace with a moving electrode, containing a power source for the furnace, a feedback sensor, an adjustable value setting unit, an electrode moving mechanism connecting the output shaft of the asynchronous electric motor with the electrode, a power converter connecting the motor power source with its windings, a regulating device, connected by outputs to the inputs of the power converter, and a comparison element connected by one of its input to the output of the reference unit, the second input - with the output of the feedback sensor connection, and the output - with the input of the regulating device, characterized in that the power converter is made in the form of a reversible switch with control units for raising and lowering the electrode, and the regulating device contains a three-position relay element, the input of which is connected to the output of the comparison element, and the outputs - to the inputs control units for raising and lowering the electrode, respectively.

2. The mode controller of the arc furnace according to claim 2, characterized in that the electromagnetic brake is introduced, the windings of which are connected to the motor windings, and the brake mechanism is kinematically connected to the motor output shaft.