Файл: Пирожников, В. Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.pdf

Р и с. 16. Принципиальная схема регулятора на магнитных усилителях

основной положительной обратной связи. Диоды Д, и Д 2 служат для защиты триодов Ть и Т6 от перенапряжений.

Нелинейный тахометрический блок ТБ выполнен на триодах Т7 и Та и управляется от обмотки 1 асинхронного тахогенератора ТГ. Нелинейность внешней характеристики тахометрического блока обусловлена насыщением триодов Т7 и Ts фазочувствительного выпрямителя уже при скоростях двигателя 8— 10% от номинальной, поэтому выходное напряжение тахометрического блока пропорцио­ нально скорости двигателя лишь в пределах от 0 до 8—10%. При более высоких скоростях напряжение блока не зависит от скорости двигателя. Поэтому снимаемое с конденсатора С3 тахометрического блока ТБ напряжение обратной связи и передаваемое на вход усили­ теля ПУ через сопротивление, часть которого шунтирована дио­ дом Д я, дает возможность осуществлять пропорционально-релейное регулирование при малом входном сигнале и — чисто релейное при большом входном сигнале. Это имеет важное значение для регуля­ торов электродов дуговых сталеплавильных печей.

При рафинировании металла высокие скорости регулирования вследствие возможного погружения электрода и науглероживания стали не желательны; в этом случае целесообразно пропорциональное регулирование. И, наоборот, для быстрого ликвидирования корот­ ких замыканий в случае прорезки колодцев вводят релейное регу­ лирование.

Регулятор включается в работу магнитным пускателем Л, кото­ рый включает силовой трансформатор ТрС и подает питание на исполнительный электродвигатель Д,

38

С включением силового трансформатора ТрС питание подается на полупроводниковый усилитель ПУ, тахометрический блок ТБ и в обмотку возбуждения 2 тахогенератора ТГ, а также в обмотки смещения ОС магнитных усилителей УМВ и УМН.

В цепи обмоток смещения ОС включено реле Р, которое осуще­ ствляет блокировку, необходимую для предотвращения двухфазного короткого замыкания через магнитные усилители УМВ и УМН, которые вследствие внутренней положительной обратной связи при неоживленной обмотке смещения ОС, оказываются открытыми.

Управляющим сигналом регулятора является напряжение, про­ порциональное соотношению между напряжением на участке корот­ кая сеть — электрод — дуговой промежуток и силой тока дуги. Это напряжение снимается со сравнивающего устройства СУ и по­ дается на вход полупроводникового усилителя ПУ, где алгебраи­ чески суммируется с напряжением отрицательной обратной связи, снимаемым с конденсатора Ся тахометрического блока ТБ. Резуль­ тат суммирования, если он отличается от нуля через полупроводни­ ковый усилитель ПУ и реверсивный мост РМ, оказывает влияние на работу электродвигателя Д.

Нашей промышленностью разработан регулятор РБС на магнит­ ных усилителях с двигателем постоянного тока [12]. Выбор послед­ него обусловлен большим пусковым моментом и меньшими (на 30%) потерями при реверсе двигателя постоянного тока по сравнению с асинхронным. Кроме того, двигатель постоянного тока допускает динамическое торможение.

Испытание регулятора РБС на дуговой 24-т печи показало его эффективную работу при скорости перемещения электродов до 3,5 м/мин и зоне нечувствительности + 5—7%.

4. Регуляторы на тиристорах

Большие перспективы в области создания безынерционных, быстродействующих, бесшумных и надежных регуляторов мощности, не требующих тщательного ухода, принадлежат тиристорам.

Схема тиристорного регулятора мощности типа АРДМ-Т6, выпу­ скаемого Чебоксарским электроаппаратным заводом [13] для дуго­ вых сталеплавильных печей, показана на рис. 17. Регулятор состоит из следующих блоков: задатчика мощности БЗМ, регулирования зоны нечувствительности БРЗН, ограничения обратной связи БОС, усилителей БУ, питания БП, питания и управления БПУ, им­ пульсно-фазового управления тиристорами БИФУ, тиристорного преобразователя БТП и возбуждения Б В.

Регулятор типа АРДМ-Т6 обеспечивает устойчивый характер регулирования мощности при скоростях перемещения электродов до 3 м/мин при реечной и до 1,5 м/мин — при тросовой подвеске электродов.

Регулятор позволяет изменять задаваемую мощность в пределах 20— 125% от номинальной, регулировать зону нечувствительности от 3 до 10%, получать пропорциональную характеристику при пере-

39

МёЩёнии элёктрбДбб вниз cö скбрбстью Hè менее 2 м/мин и релейнбпропорциональную характеристику при перемещении электродов со скоростью не менее 3 м/мин (с реечной подвеской).

В задатчике мощности БЗМ преобразуются сигналы, пропорцио­ нальные силе тока и напряжению дуги. Этот сигнал, определяющий скорость электродвигателя Д перемещения электрода Э, поступает на вход полупроводниковых усилителей БУ, через блок регулиро­ вания зоны нечувствительности БРЗН, в которой подается в виде отрицательной обратной связи и напряжение на якоре электродви­ гателя. С выхода усилителя БУ сигнал поступает в блок импульсно­ фазового устройства БИФУ1 или БИФУ2. Среднее значение выпря­ мленного напряжения и скорость двигателя регулируются измене­ нием фазы угла отпирания тиристоров блока БТП. Сигнал обратной связи при движении электрода вверх ограничивается на определен­ ном, заранее заданном уровне блока БОС.

Если нет отклонений от заданного режима, то сигнал с выхода задатчика мощности отсутствует. Напряжение на выходе суммирую­ щих усилителей БУ равно нулю, исполнительный двигатель Д бездействует. При нарушении заданного режима в печи на входе блока БРЗН появляется сигнал, полярность которого зависит от характера нарушения (обрыва дуги или короткого замыкания).

Как только сигнал превысит порог зоны нечувствительности, на входе усилителей БУ появится напряжение. Один из усилителей начнет «закрываться», и на его выходе появится напряжение. Под действием этого напряжения начнет «открываться» один из комплек­ тов блока тиристорного преобразователя за счет уменьшения в нем угла регулирования а. Второй усилитель в это время остается открытым и углы регулирования в другом комплекте тиристорного преобразователя остаются максимальными и равными а тах. Дви-

40

гатель пеоемещения электродов начинает разгоняться, при этом растет напряжение обратной связи, снимаемое с сопроти­ вления.

При небольшом сигнале задатчика мощности скорость двигателя определяется разностью этого сигнала и обратной связи по напря­ жению двигателя, и система работает в зоне пропорционального регулирования. При большом сигнале с задатчика мощности, когда сигнал обратной связи ограничен стабилитроном СТ, регулятор работает в релейном режиме, что необходимо для устранения боль­ ших возмущений (например, коротких замыканий).

Зона нечувствительности регулятора устанавливается при по­

регулятора на ДСП-5 составил 16,5 тыс. руб., сократился период плавления на 15 мин и расход электроэнергии на 1 т жидкого ме­ талла в среднем на 7%.

ВНИИАчерметом совместно с заводом «Электросталь» разработан быстродействующий автоматический регулятор мощности типа СТУ-022, который обладает регулируемой зоной нечувствительности по силе тока в пределах 1— 10% и высоким быстродействием (время разгона и торможения двигателя не превышает 0,3—0,5 с). При этом скорость перемещения электродов составляет 3—4 м/мин и может быть доведена до 5—6 м/мин при использовании малоинер­ ционных двигателей с печатным якорем [14].

Быстродействие регуляторов СТУ-022 позволяет существенно уменьшить число отключений печного трансформатора при пере­

Регулятор состоит из измерительного блока ИБ, блока управле­ ния БУ, фазосдвигающего устройства ФСУ, блока тиристоров БТ, двигателя постоянного тока М с редуктором Р для перемещения

Напряжение подмагничивания Сзад, подаваемое на управляющую обмотку w3 дросселя Трі, меняет уставки заданного значения тока печи.

Блок управления регулятора БУ состоит из усилителя напря­ жения Уг, усилителя мощности УМ логических управляющих ус­ тройств ТЛ1, ТЛ2, устройства токового ограничения ТО и выпол­ няет следующие функции:

усиливает входное напряжение до величины, необходимой для управления блоком фазосдвигающего устройства ФСУ;

41

разделяет входной сигнал на два канала управления группами тиристорного преобразователя;

осуществляет, используя узлы токовой логики ТЛ1 и ТЛ2 раз­ дельное управление группами тиристорного преобразователя; огра­ ничивает силу тока двигателя М.

Блок фазосдвигающего устройства ФСУ предназначен для управ­ ления трехфазным нулевым реверсивным тиристорным преобразова­ телем Б Т и состоит из шести однотипных плат Ф, объединенных по три в катодную (Фг, Ф2, Ф3) и анодную (Ф*, Ф6, Фв) группы. Платы Ф служат для преобразования напряжения управления в крат­ ковременные импульсы, сдвинутые по фазе относительно анодного напряжения тиристоров.

Блок тиристоров БТ предназначен для преобразования пере­ менного напряжения сети в регулируемое постоянное напряжение для питания двигателя М, перемещающего электроды, и содержит шесть управляемых вентилей У Вг—УВв (две группы—-анодную

В схеме Б Т используются управляемые вентили типа ВКДУ-ЮО, максимальное амплитудное напряжение прямое и обратное состав­

с тахометрического моста подается на устройство ТО для ограниче­

42

ния силы тока двигателя и через регулируемые сопротивления R e и R7— на вход усилителя У ѵ

Нормальная работа тиристорного преобразователя при раздель­ ном управлении группами обеспечивается логическим управляющим устройством ТЛ1 и ТЛ2, которое запрещает открытие вентилей одной из групп преобразователя при протекании тока к другой группе, а также запрещает снятие управляющих импульсов с вен­ тилей группы, в которой протекает ток.

Логическое устройство ТЛ1 и ТЛ2 собрано на транзисторах, работающих в ключевом режиме. Команды на работу логического устройства поступают от датчиков тока ДТ1 и ДТ2, которые кон­ тролируют силу тока, протекающего через вентильные группы преобразователя БТ.

Устройство токового ограничения ТО представляет собой баланс­ ный усилитель, управляемый напряжением тахометрического моста. Выходное напряжение ТО, сравнивается с напряжением управле­ ния на входе усилителя УМ и, результирующее напряжение обеспе­ чивает также углы зажигания тиристоров, при которых сила тока двигателя М не превышает заданной величины.

Регулятор типа СТУ-022 работает следующим образом. При номинальном электрическом режиме на выходе схемы сравнения напряжение равно нулю. Падение напряжения на сопротивлениях R x и і?2 равны и противоположны по знаку. При этом фазосдвигающее устройство не формирует импульсов управления, тиристоры УВХ— УВв заперты, и ток в цепи якоря двигателя перемещения электрода отсутствует. При отклонении силы тока дуги от заданного значения на выходе схемы сравнения появляется напряжение разбаланса АU. Усилитель мощности УМ выдает сигнал ФСУ на формирование импульсов управления соответствующей выпрямительной группой УВ1—УВ3 (или УВ4—УВ6) тиристорного преобразователя. В ре­ зультате этого в цепи якоря двигателя М возникает ток определен­ ной полярности, и двигатель перемещает электрод в нужном напра­ влении.

При вращении двигателя появляется напряжение в диагонали тахометрического моста. Это напряжение суммируется с напряже­ нием А£/вх на входе усилителя Уѵ По мере перемещения электрода величина напряжения АUBX уменьшается до нуля, и двигатель останавливается.

В регуляторе СТУ-022 предусмотрено также ручное дистан­ ционное управление. При повороте ручки переключателя (не пока­ занного на схеме) размыкаются контакты IP А и 2РА реле автома­ тики, и сопротивления R u Р 2 подключаются к источнику питания.

тивные элементы регулятора унифицированы и взаимозаменяемы. Эксплуатация регулятора типа СТУ-022 на дуговой сталеплавиль­ ной печи ДСП-5 завода «Электросталь» и печи ДСП-100 Ново-Ли-

43