变频式电弧炉电极自动调节器

1引言

电弧炼钢炉是利用电能来炼钢的，可是输入炉内的电功率大小是由三根电极位置来决定的，因此，对电弧炉操作系统而言，电极位置控制的准确性是关系到电炉钢各项经济指标高低的大问题。在过去的机械传动式电极调节系统中，绝大多数采用调节电动机定子电压的调压调速式，但是，由于交流电动机调压调速方式的机械特性太软，速度控制和位置控制很不准确，所以，实际上只能达到很粗糙的控制，这就极大地影响了炼钢质量和能耗指标。

本文所叙述的变频调速式电极自动调节器是通过改变异步电动机定子供电频率的方法来实现调速的。根据异步电动机的调速公式，电动机的转速n可写成：n=(1－S)=n0－Δn(1)

式中：f1为电动机定子电源频率；

P为电动机的极对数；

S为转差率；

n0为电动机同步转速。

显然，改变其定子频率即可改变同步转速n0和电机转速n。只要平滑的改变频率，就可得到转速的平滑调节。由于变频调速时，电动机始终运行在自然机械特性上，所以其转速落差小，调速精度高、效率高、调速范围宽，一般负载情况下，开环运行即可满足要求，调速范围可达100∶1以上。因此，变频调速式电极自动调节器是一种理想的和具有方向性的调节器。该调节系统方框图示于图1。

2信号检测及变换环节

炉子信号检测及变换环节包括弧流变换器、弧压变换器以及信号变换比较环节，如图2所示。

21信号检测

由电流互感器TA1检测的大电流信号，经由分流保护电阻R1分流，及经弧流信号变压器TA2进行信号隔离变换后，再经AC/DC变换，实现对大电流线路中的电弧电流进行高速、高精度的隔离检测，然后加至信号比较环节。电弧电压信号经变压器TV1隔离变换及分压电位器RP7调节后，再进行AC/DC变换，将电弧电压信号降低成比较回路所需要的电压值。

22信号比较环节

本调节器的信号比较环节，在电路结构上有重大改进，它摒弃了灵敏度差的电压比较电路，而采用了高灵敏度、高精度的电桥电路。其优点是：动作及返回

图1变频式电极调节系统方框图

图2信号检测及变换比较环节图

图3电桥式比较电路的等值电路