變頻式電弧爐電極自動調(diào)節(jié)器

1引言

電弧煉鋼爐是利用電能來煉鋼的，可是輸入爐內(nèi)的電功率大小是由三根電極位置來決定的，因此，對電弧爐操作系統(tǒng)而言，電極位置控制的準(zhǔn)確性是關(guān)系到電爐鋼各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高低的大問題。在過去的機(jī)械傳動式電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，絕大多數(shù)采用調(diào)節(jié)電動機(jī)定子電壓的調(diào)壓調(diào)速式，但是，由于交流電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速方式的機(jī)械特性太軟，速度控制和位置控制很不準(zhǔn)確，所以，實(shí)際上只能達(dá)到很粗糙的控制，這就極大地影響了煉鋼質(zhì)量和能耗指標(biāo)。

本文所敘述的變頻調(diào)速式電極自動調(diào)節(jié)器是通過改變異步電動機(jī)定子供電頻率的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。根據(jù)異步電動機(jī)的調(diào)速公式，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n可寫成：n=(1－S)=n0－Δn(1)

式中：f1為電動機(jī)定子電源頻率；

P為電動機(jī)的極對數(shù)；

S為轉(zhuǎn)差率；

n0為電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速。

顯然，改變其定子頻率即可改變同步轉(zhuǎn)速n0和電機(jī)轉(zhuǎn)速n。只要平滑的改變頻率，就可得到轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)。由于變頻調(diào)速時(shí)，電動機(jī)始終運(yùn)行在自然機(jī)械特性上，所以其轉(zhuǎn)速落差小，調(diào)速精度高、效率高、調(diào)速范圍寬，一般負(fù)載情況下，開環(huán)運(yùn)行即可滿足要求，調(diào)速范圍可達(dá)100∶1以上。因此，變頻調(diào)速式電極自動調(diào)節(jié)器是一種理想的和具有方向性的調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖示于圖1。

2信號檢測及變換環(huán)節(jié)

爐子信號檢測及變換環(huán)節(jié)包括弧流變換器、弧壓變換器以及信號變換比較環(huán)節(jié)，如圖2所示。

21信號檢測

由電流互感器TA1檢測的大電流信號，經(jīng)由分流保護(hù)電阻R1分流，及經(jīng)弧流信號變壓器TA2進(jìn)行信號隔離變換后，再經(jīng)AC/DC變換，實(shí)現(xiàn)對大電流線路中的電弧電流進(jìn)行高速、高精度的隔離檢測，然后加至信號比較環(huán)節(jié)。電弧電壓信號經(jīng)變壓器TV1隔離變換及分壓電位器RP7調(diào)節(jié)后，再進(jìn)行AC/DC變換，將電弧電壓信號降低成比較回路所需要的電壓值。

22信號比較環(huán)節(jié)

本調(diào)節(jié)器的信號比較環(huán)節(jié)，在電路結(jié)構(gòu)上有重大改進(jìn)，它摒棄了靈敏度差的電壓比較電路，而采用了高靈敏度、高精度的電橋電路。其優(yōu)點(diǎn)是：動作及返回

圖1變頻式電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖

圖2信號檢測及變換比較環(huán)節(jié)圖

圖3電橋式比較電路的等值電路