Пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі

Реферат: Описані пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі (10). За допомогою кількох датчиків (15, 16, 17) різних типів реєструють поточні робочі параметри електродугової печі (10) залежно від часу. На підставі виміряних значень за допомогою блока (30) керування і регулювання визначають, чи існує необхідність у зміні електричної потужності шляхом перемикання за допомогою напівпровідникового перемикача (20) інших відводів (TS1TSN) обмотки первинної сторони (6Р) пічного трансформатора (6) для уникнення термічних або механічних пошкоджень електродугової печі (10). UA 115883 C2 (12) UA 115883 C2 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується пристрою для автоматичного керування потужністю електродугової печі. Зокрема, для цього пристрій містить датчики кількох типів для реєстрації поточних робочих параметрів електродугової печі залежно від часу. Поточні робочі параметри передають у блок керування і регулювання і згідно з відповідним алгоритмом регулювання розраховують необхідні параметри регулювання. Регулювання режимом роботи електродугової печі здійснюють за допомогою принаймні одного пічного трансформатора. Блок керування і регулювання взаємодіє із принаймні одним силовим ступеневим перемикачем, причому відводи обмотки на первинній стороні пічного трансформатора виконані з можливістю перемикання за допомогою силового ступеневого перемикача. Три електроди, кожен із яких включений в окрему лінію, електрично з'єднані зі вторинною стороною принаймні одного пічного трансформатора. Винахід стосується також способу регулювання потужністю електродугової печі залежно від температури. Із опису винаходу до патенту Німеччини DE 35 12 189 C1 відомі спосіб і пристрій для регулювання електродугових печей. При цьому має бути забезпечена можливість точного, економічного і придатного до технічної реалізації без великих витрат регулювання напруги електричної дуги і висоти електродів. Виконавчий елемент для регулювання напруги трансформатора приводять у дію за допомогою блоку регулювання електричного струму (або контуру регулювання повного опору). Від регулятора потужності, якому підпорядкований регулятор електричного струму, одержують окрім ступеня трансформатора також задавальні параметри для регулятора струму. На процес регулювання висоти електродів в усіх випадках безпосередньо діє лише регулятор струму. Завдяки цьому для застосовуваного приводу ступеневого перемикача трансформатора забезпечується можливість або безпосереднього підведення напруги трансформатора, яку встановлюють за допомогою ступеневого перемикача, згідно з діаграмою керування процесом, або регулювання за допомогою вищеописаного регулятора потужності. Підйомний привід електродів приводять у дію за допомогою регулятора струму. У заявці на європейський патент EP 2 362 710 A1 описані електродугова піч і спосіб експлуатації електродугової печі. Перше значення потужності випромінювання світлової дуги, утворюваної принаймні одним із електродів, визначає перша група встановлених експлуатаційних параметрів. Електродугову піч експлуатують у відповідному режимі згідно із заданою програмою керування, яка ґрунтується на очікуваному перебігу технологічного процесу. Перевіряють, чи немає небажаного відхилення фактичного перебігу процесу від очікуваного. При виявленні такого відхилення задають друге, змінене значення потужності випромінювання. На підставі другого, зміненого значення потужності випромінювання визначають другу, змінену групу експлуатаційних параметрів. Спосіб дозволяє мінімізувати тривалість процесу розплавлення при помірному навантаженні засобів виробництва, зокрема металоприймача. Із викладеного опису винаходу до заявки на патент Німеччини DE 35 43 773 A1 відомий спосіб експлуатації електродугової печі, згідно з яким забезпечується можливість розплавлення сировинного матеріалу при значних коливаннях його параметрів із мінімальним споживанням електроенергії. Пічний трансформатор оснащений силовим перемикачем для регулювання вихідної напруги на вторинній стороні трансформатора. Керування здійснюється шляхом перемикання відводів обмотки пічного трансформатора або шляхом узгодження електричних робочих точок (обидва варіанти – для зміни довжини електричної дуги). Одночасно вимірюють силу електричного струму на ділянці між вторинною стороною пічного трансформатора та електродом електродугової печі. Якщо експлуатацію електродугової печі здійснюють із застосуванням електричної робочої точки, яку регулюють описаним вище чином, споживання електроенергії в процесі розплавлення зменшується, що дозволяє мінімізувати витрату електроенергії. У заявці на патент Німеччини DE 10 2009 017 196 A1 описаний ступеневий перемикач із напівпровідниковими перемикальними елементами для безрозривного перемикання нерухомих контактів ступеневого перемикача, які електрично з'єднані з відводами обмотки ступеневого трансформатора. При цьому кожен із нерухомих контактів ступеневого перемикача безпосередньо або під час перемикання може бути з'єднаний із силовим відводом через відповідні напівпровідникові перемикальні елементи. Силовий відвід оснащений нерухомими секціонованими відвідними контактними елементами для забезпечення гальванічної розв'язки між напівпровідниковими перемикальними елементами та обмоткою трансформатора в стаціонарному режимі. Але така конструкція ступеневих перемикачів із напівпровідниковими перемикальними елементами має різні недоліки. Внаслідок тривалого прикладення робочої 1 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напруги і навантаження силових електронних компонентів миттєвою імпульсною напругою слід забезпечувати великі ізолюючі проміжки, що є небажаним. Як відомо з рівня техніки, електричними елементами для керування чи регулювання режиму роботи електродугової печі є пічний трансформатор, електричний дросель і система тримачів електродів. Для забезпечення трифазної електродугової печі електричною енергією застосовують пічні трансформатори із вбудованим ступеневим перемикачем. Шляхом відповідного вибору ступенів трансформатора можна встановлювати відповідну кількість електричної енергії, яка має бути підведена. Електричний дросель, включений перед трансформатором із можливістю вмикання під навантаженням, призначений для регулювання реактивності контуру електричного струму, завдяки чому забезпечується можливість експлуатації печі в режимі зі стабільною електричною дугою, а також обмеження струму короткого замикання. Залежно від перебігу технологічного процесу вибирають відповідний ступінь трансформатора та включеного перед ним дроселя. Це може бути здійснене оператором печі в ручному режимі або за допомогою вбудованих пристроїв керування чи регулювання. У режимі ручного керування досвідчений оператор печі може оцінити перебіг технологічного процесу на підставі шумів, утворюваних піччю в процесі роботи, та візуальної оцінки розплавленого матеріалу. В критичних ситуаціях (наприклад, вільно палаюча електрична дуга) режим роботи печі регулюють шляхом вибору відповідного ступеня напруги трансформатора. При автоматичному регулюванні ступені напруги трансформатора і в разі необхідності дроселя узгоджують із поточною кількістю введеної енергії. В принципі на початковій "стадії пропалювання" (пропалювання шару скрапу електричною дугою) для підтримання якомога більш стабільної електричної дуги (дросель із перемиканням відводів під навантаженням (OLTC-дросель) – найвищий ступінь) потрібна велика індуктивність. На останній стадії "рідка ванна" послідовно включений дросель вимикають для зменшення реактивної потужності. На стадії пропалювання скрапу для забезпечення щадного режиму для вогнестійкого облицювання, а також даху печі вибирають нижчий ступінь напруги (коротка електрична дуга). Після занурення електричної дуги в спінений шлак вибирають найвищий ступінь напруги для збільшення кількості енергії, введеної в розплав. На останній стадії вибирають дещо нижчий ступінь напруги, причому встановлюють максимально високий електричний струм для введення великої кількості енергії. Описані вище операції, зокрема при ручному та автоматичному регулюванні, недостатньо відображають фактичний перебіг технологічного процесу. Новітні системи регулювання також неспроможні реагувати на швидкі зміни в системі з дотриманням відповідних постійних часу (наприклад у мілісекундному діапазоні). Для ступеневих перемикачів у пічних трансформаторах та електричних дроселях високу частоту перемикань залежно від найрізноманітніших стратегій перемикання, вибраних клієнтами, вважають технічним стрес-фактором. Причиною цього є насамперед обгоряння контактів, а також знос механічних конструктивних елементів у ступеневих перемикачах. Оскільки роботи з технічного обслуговування ступеневих перемикачів зазвичай спричиняють значні витрати і насамперед витратомістке переривання виробничого процесу, для користувачів безсумнівно бажаним є подовження інтервалів технічного обслуговування для зменшення витрат на технічне обслуговування ступеневих перемикачів у разі можливості. Задачею винаходу є розроблення пристрою для автоматичного керування потужністю електродугової печі, який забезпечує можливість оперативного втручання при змінах технологічного процесу в електродуговій печі із доцільною постійною часу (в мілісекундному діапазоні) і при цьому водночас дозволяє зменшити тривалість простою електродугової печі та збільшити інтервали технічного обслуговування ступеневих перемикачів. Задачу винаходу вирішено в пристрої для автоматичного керування потужністю електродугової печі ознаками пункту 1 формули винаходу. Задачею винаходу є також розроблення способу автоматичного керування потужністю електродугової печі, який забезпечує можливість оперативного втручання при змінах технологічного процесу в електродуговій печі із доцільною постійною часу (в мілісекундному діапазоні) і при цьому водночас дозволяє зменшити тривалість простою електродугової печі та збільшити інтервали технічного обслуговування ступеневих перемикачів. Задачу винаходу вирішено в способі автоматичного керування потужністю електродугової печі ознаками пункту 5 формули винаходу. Відповідний винаходові пристрій для автоматичного керування потужністю електродугової печі відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача. 2 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з можливою формою виконання винаходу, кожен електрод може бути з'єднаний із пічним трансформатором, відводи обмотки первинної сторони якого виконані з можливістю їх перемикання за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача, причому вторинна сторона кожного пічного трансформатора з'єднана з електродом. Для визначення чи вимірювання параметрів регулювання застосовують термічні та/або оптичні, та/або акустичні датчики, та/або датчики корпусних шумів. Всі датчики з'єднані з блоком керування і регулювання. Блок керування і регулювання комунікативно з'єднаний із напівпровідниковим ступеневим перемикачем, завдяки чому забезпечується можливість регулювання поточної напруги, прикладеної до електродів, залежно від значень, виміряних датчиками різних типів, а також порівняно із заданим значенням. Відповідний винаходові спосіб відрізняється тим, що: • за допомогою датчиків кількох типів реєструють поточні робочі параметри електродугової печі і передають результати вимірювань у блок керування і регулювання, за допомогою якого визначають рівень критичності; та • залежно від визначеного рівня критичності перемикають відводи на первинній стороні принаймні одного пічного трансформатора за допомогою принаймні одного напівпровідникового ступеневого перемикача, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Зазвичай електродугова піч містить три електроди для введення в неї термічної енергії. Електроди з'єднані з вторинною стороною пічного трансформатора; таким чином, шляхом перемикання відводів на первинній стороні пічного трансформатора забезпечується подача зміненої напруги на три вторинні лінії. Згідно з однією з форм виконання відповідного винаходові способу забезпечується симетричне підведення необхідної кількості електричної енергії до електродів, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Згідно з іншою формою виконання відповідного винаходові способу за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача на зовнішні провідники подають асиметричну напругу. Завдяки цьому забезпечується асиметричне підведення необхідної кількості електричної енергії до трьох вторинних ліній, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Для цього необхідно забезпечити можливість асиметричного регулювання напруг на зовнішніх провідниках. Значення напруг окремих електричних дуг зазвичай відрізняються в межах 10 %. Електродугова піч містить три електроди для введення в неї електричної енергії. Кожен із електродів з'єднаний із вторинною стороною відповідного пічного трансформатора; шляхом перемикання відводів на первинній стороні відповідного пічного трансформатора забезпечують введення необхідної кількості електричної енергії для електричних дуг. При цьому енергію підводять таким чином, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Забезпечена можливість керування кожною електричною дугою окремо незалежно від інших електричних дуг електродугової печі. Рівень критичності розраховують на підставі робочих параметрів електродугової печі; при цьому враховують термічний режим металоприймача електродугової печі та/або візуальну оцінку палаючих електричних дуг, та/або рівень шуму, утворюваного електродуговою піччю, або рівень корпусних шумів. Регулювання електричних параметрів електродугових печей здійснюють на двох рівнях. Система керування технологічним процесом вищого рівня задає значення вторинної напруги на зовнішніх провідниках (чи ступеня трансформатора) і значення електричного струму. Підпорядкована ній система регулювання електродів шляхом зміни довжини електричної дуги регулює електричний струм і таким чином в середньому забезпечує дотримання заданого значення. Винахід стосується системи керування технологічним процесом вищого рівня, причому враховують регулювання напругами на зовнішніх провідниках. На першій стадії реєструють параметри режиму електричної дуги чи кількох вільно палаючих електричних дуг. Це можна здійснювати шляхом вимірювання температури, корпусних шумів або випромінювання. На наступній стадії на підставі виміряних значень можна визначати так званий рівень критичності. Рівень критичності зазначають у відсотках; він характеризує поточний режим процесу плавлення. При 0 % режим не є критичним. Рівень критичності 100 % відповідає найвищому рівню критичності, тобто режим процесу плавлення є надзвичайно критичним. Потужність електродугової печі регулюють залежно від поточного рівня критичності. Якщо рівень критичності становить, наприклад, від 0 до 30 %, електродугову піч 3 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 експлуатують при максимальній потужності. Якщо рівень критичності становить, наприклад, від 30 % до 60 %, потужність лінійно зменшують. Якщо рівень критичності перевищує 60 %, встановлюють мінімальну потужність. При доповненні алгоритму регулювання можливістю регулювання асиметричних напруг для кожної лінії окремо як керуючих параметрів завдяки цілеспрямованому запобіганню утворення гарячих точок, які призводять до зносу вогнестійкого облицювання печі, забезпечується більш щадний режим експлуатації засобів виробництва. Асиметричне регулювання потужності слід розуміти як асиметричну зміну напруг на зовнішніх провідниках. При застосуванні напівпровідникових ступеневих перемикачів необхідний діапазон регулювання для забезпечення симетрії напруги має становити близько ± 10 %. Тактова частота при цьому становить близько 1 с. Ці та інші ознаки і переваги різних описаних форм виконання винаходу далі пояснюються докладніше із посиланням на креслення, причому однакові елементи на всіх кресленнях мають однакові позиційні позначення. На кресленнях наведено: Фіг. 1 Схематичне зображення системи для плавлення металу в електродуговій печі; Фіг. 2 Схематичне зображення просторового розміщення електродів в електродуговій печі та підпорядкування датчиків електродам; Фіг. 3 Схема підключення блока регулювання потужності залежно від температури в загальну систему регулювання електродугової печі; Фіг. 4 Блок-схема процесу регулювання потужності електродугової печі залежно від температури: і Фіг. 5 Функціональна залежність між рівнем критичності та поточною ефективною потужністю. На фіг. 1 наведене схематичне зображення системи 1 для плавлення металу в електродуговій печі 10. Електродугова піч 10 містить металоприймач 11, в якому розплавляють сталевий скрап і одержують розплав 3. Металоприймач 11 може бути оснащений кришкою (на кресленні не зображена). Передбачене водяне охолодження стінки 12 і кришки. Залежно від режиму роботи електродугової печі 10 вона містить один або три електроди 4. У трифазній електродуговій печі 10 застосовано три електроди 4. Далі ідея винаходу пояснюється на прикладі трифазної електродугової печі. Внутрішня поверхня стінки 13 електродугової печі 10 облицьована вогнестійким матеріалом (на кресленні не зображеним). Електроди 4 встановлені на тримачі (на кресленні не зображений) і в разі необхідності можуть бути введені у металоприймач 11. До кожного з електродів 4 приєднаний зовнішній провідник 5, причому всі зовнішні провідники з'єднані із вторинною стороною 6S пічного трансформатора 6. Таким чином, зовнішній провідник 5 із електродами 4 і електричною дугою (не зображеною на кресленні) утворюють фазу чи лінію 7 контуру трифазного струму. Необхідну високу напругу на первинній стороні 6P пічного трансформатора 6 забезпечують від мережі 9 електроживлення. Із первинною стороною 6P пічного трансформатора 6 з'єднаний силовий ступеневий перемикач 20, виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача. Блок 30 керування і регулювання взаємодіє з напівпровідниковим ступеневим перемикачем 20 для перемикання відводів пічного трансформатора 6 на первинній стороні 6P з метою забезпечення підведення до них відповідної напруги та відповідного струму і забезпечення режиму роботи електродугової печі в межах заданого діапазону. На первинній стороні 6P пічного трансформатора 6 передбачено кілька відводів T S1 - ТSN обмотки, які перемикають за допомогою напівпровідникових перемикальних елементів S1 - SN напівпровідникового ступеневого перемикача 20. На блок 30 керування і регулювання надходять вхідні сигнали від кількох датчиків 15, 16 і 17 різних типів, які сполучені з електродуговою піччю 10. На підставі вхідних даних блок 30 керування і регулювання визначає послідовність перемикання напівпровідникового ступеневого перемикача 20 і підключення потрібного відводу Т S1-TSN обмотки первинної сторони 6P пічного трансформатора, завдяки чому електродугова піч 10 працює в межах заданого діапазону потужності. Для цього за допомогою датчиків 15, 16 і 17 різних типів реєструють термічний режим роботи електродугової печі 10. Датчики 15, 16 і 17 виконані в формі термічних датчиків 15 та/або оптичних датчиків 17, та/або акустичних датчиків 16 і з'єднані з блоком 30 керування і регулювання. Поточний термічний режим електродугової печі 10 можна оцінювати за результатами вимірювань температури, корпусних шумів або випромінювання. Для вимірювання температури можна застосовувати, наприклад, датчик температури, який вимірює, наприклад, температуру охолоджувальної води, на підставі чого можна робити висновки щодо поточного термічного навантаження електродугової печі 10. Вимірювання корпусних шумів можна здійснювати за допомогою акустичних датчиків, причому на підставі результатів вимірювання також можна робити висновки щодо динаміки зміни температури в електродуговій 4 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 печі 10. Для вимірювання випромінювання можуть бути застосовані, наприклад, камери, що також дозволяє робити висновки щодо динаміки зміни температури в електродуговій печі 10. На підставі записаних даних за допомогою блока 30 керування і регулювання можна визначати рівень критичності. Залежно від визначеного рівня критичності на процес перемикання відводів TS1 - TSN обмотки на первинній стороні 6P пічного трансформатора 6 за допомогою принаймні одного напівпровідникового перемикача 20 можна впливати таким чином, щоб утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації На фіг. 2 наведене схематичне зображення просторового розміщення електродів 4 в електродуговій печі 10 та підпорядкування термічних датчиків 15 та акустичних датчиків 16 електродам 4. У зображеній на кресленні формі виконання електродугова піч 10 оснащена трьома електродами 4, за допомогою яких забезпечується введення термічної енергії в електродугову піч. Електроди 4 розміщені в формі трикутника. Кожному електроду 4 просторово підпорядкований один термічний датчик 15 і один акустичний датчик 16, завдяки чому можна реєструвати індивідуальний термічний режим роботи електродугової печі 10 в зоні розміщення кожного електрода 4. Таким чином, на зовнішні провідники 5 електродів 4 можуть бути подані асиметричні напруги USOLL12, USOLL23 або USOLL31, завдяки чому забезпечується асиметричне підведення необхідної електричної енергії до електродів 4. На фіг. 3 наведена схема підключення пристрою для автоматичного керування потужністю у загальну регулювальну систему 22 електродугової печі 10. Загальна регулювальна система електродугової печі 10 реалізована за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20. Блок 24 автоматичного регулювання потужності працює із тактовою частотою близько 1 секунди. Блок 26 регулювання струму перевантаження працює з тактовою частотою близько 20 мілісекунд. Блок 28 регулювання рівня флікер-шуму працює з частотою близько 10 мілісекунд. Тактова частота кожного із блоків регулювання відповідає частоті повторення відповідних операцій регулювання. В результаті вимірювань за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 може бути здійснене перемикання на відповідний відвід T S1-TSN обмотки на первинній стороні 6P пічного трансформатора 6 для забезпечення необхідного регулювання електродугової печі 10. На фіг. 4 наведена блок-схема процесу регулювання потужності електродугової печі 10 залежно від температури. На першій стадії 31 реєструють параметри режиму і зокрема вільно палаючих електричних дуг. Це може бути здійснене, як вже було описано вище, за допомогою датчиків 15, 16 і 17 різних типів. Датчики 15, 16 і 17 можуть бути виконані в формі термічних датчиків 15 та/або оптичних датчиків 17, та/або акустичних датчиків 16, які з'єднані з блоком 30 керування і регулювання. Таким чином можна вимірювати температуру, корпусні шуми та/або випромінювання. Виходячи з виміряних значень, на другій стадії 32 визначають так званий рівень критичності. Рівень критичності зазначають у відсотках; він характеризує поточний режим процесу плавлення. При рівні критичності 0 % режим не є критичним, при 100 % критичність сягає найвищого рівня, тому обов'язково слід змінити потужність електродугової печі 10. На третій стадії 33 регулюють потужність електродугової печі 10 залежно від поточного рівня критичності. При цьому слід враховувати термічну інерційність металоприймача 11 електродугової печі 10. Значення або діапазони рівня критичності у відсотках, які вимагають втручання за допомогою напівпровідникового перемикача 20, можуть бути встановлені оператором електродугової печі 10. Фіг. 5 відображає функціональну залежність між рівнем критичності та поточною ефективною потужністю Р електродугової печі 10. Якщо, наприклад, рівень критичності становить від 0 до 30 %, потреби в регулюванні немає, і електродугову піч 10 можна експлуатувати при максимальній потужності P max. Якщо, наприклад, рівень критичності становить від 30 % до 60 %, може бути здійснене, наприклад, лінійне зменшення ефективної потужності P. Якщо, наприклад, рівень критичності перевищує 60 %, встановлюють мінімальну потужність Pmin електродугової печі 10. Шляхом реалізації алгоритму регулювання із застосуванням напівпровідникового ступеневого перемикача 20 можна здійснювати окреме для кожної лінії регулювання за допомогою напруг USOLL12, USOLL23 або USOLL31 на зовнішніх провідниках як керуючих параметрів. Застосування напівпровідникового ступеневого перемикача 20 дозволяє здійснювати швидке перемикання із можливістю пропускання кількох проміжних відводів обмотки (T S1-TSN) на первинній стороні 6P пічного трансформатора 6. Таким чином в лініях 7 забезпечується прикладення необхідних для регулювання напруг U SOLL12, USOLL23 і USOLL31 на зовнішніх провідниках, причому досягається більш щадний режим експлуатації засобів виробництва завдяки цілеспрямованому запобіганню утворення гарячих 5 UA 115883 C2 5 10 точок, які призводять до зносу вогнестійкого облицювання печі, за допомогою новітнього, оперативного і змінюваного процесу регулювання. Регулювання потужності електродугової печі 10 за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 може бути симетричним або асиметричним. Асиметричне регулювання потужності електродугової печі 10 розуміють як асиметричну зміну регульованих напруг USOLL12, USOLL23 і USOLL31 на зовнішніх провідниках ліній 7. При застосуванні напівпровідникового ступеневого перемикача 20 необхідний діапазон регулювання для забезпечення асиметрії напруги USOLL12, USOLL23 і USOLL31 на зовнішніх провідниках між лініями 7 напівпровідникового ступеневого перемикача 20 має становити близько ± 10 %. Як вже було описано, тактова частота при цьому становить близько 1 с. Описані дві форми виконання винаходу. Проте, для фахівців є самозрозумілим, що винахід можна змінювати і модифікувати, не порушуючи обсягу правової охорони наведеної далі формули винаходу. Позиційні позначення 1 3 4 5 6 6P 6S 7 9 10 11 12 13 15 16 17 20 22 24 26 28 30 31 32 33 Pmax Pmin P TS1 - TSN S1 - SN Пристрій Розплав Електрод Зовнішній провідник Пічний трансформатор Первинна сторона Вторинна сторона Лінія, фаза Мережа енергозабезпечення Електродугова піч Металоприймач Зовнішня стінка Внутрішня стінка Датчик (термічний) Датчик (корпусних шумів) Датчик (випромінювання) Силовий ступеневий перемикач, напівпровідниковий ступеневий перемикач Загальна система регулювання Регулювання потужності залежно від температури Регулювання струму перевантаження Регулювання рівня флікер-шуму Блок керування і регулювання Перша стадія Друга стадія Третя стадія Максимальна потужність Мінімальна потужність Ефективна потужність Відвід обмотки, ступінь трансформатора Напівпровідниковий перемикальний елемент 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 1. Пристрій для автоматичного керування потужністю електродугової печі (10), що містить: кілька датчиків (15, 16, 17) різних типів для реєстрації поточних робочих параметрів електродугової печі (10) залежно від часу; блок (30) керування і регулювання; 6 UA 115883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 принаймні один пічний трансформатор (6), що має первинну сторону (6Р) і вторинну сторону (6S); принаймні один силовий ступеневий перемикач (20) для перемикання відводів (TS1-TSN) обмотки первинної сторони (6Р) пічного трансформатора (6), причому три електроди (4) електродугової печі (10) електрично з'єднані з вторинною стороною (6S) принаймні одного пічного трансформатора (6) з утворенням ліній (7), який відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі напівпровідникового перемикача (20). 2. Пристрій за п. 1, причому для кожного електрода (4) передбачено пічний трансформатор (6) і напівпровідниковий перемикач (20), виконаний з можливістю перемикання відводів (TS1-TSN) обмотки, вторинна сторона (6S) кожного пічного трансформатора (6) з'єднана з відповідним електродом (4). 3. Пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, причому датчики (15, 16, 17) є термічними датчиками (15) та/або оптичними датчиками (17), та/або акустичними датчиками (16), які з'єднані з блоком (30) керування і регулювання. 4. Пристрій за будь-яким із пунктів 1-3, причому блок (30) керування і регулювання комунікативно з'єднаний із напівпровідниковим ступеневим перемикачем (20) із можливістю регулювання поточних напруг (Uist12, Uist23, Uist31), прикладених до зовнішніх провідників сусідніх ліній (7), залежно від значень, виміряних датчиками (15, 16, 17), шляхом порівняння із заданим значенням. 5. Спосіб регулювання потужності електродугової печі (10) залежно від температури, що включає наведені далі стадії: • реєстрація поточних робочих параметрів електродугової печі (10) за допомогою кількох датчиків (15, 16, 17) та їх передача у блок (30) керування і регулювання для визначення рівня критичності; • перемикання відводів (TS1-TSN) обмотки на первинній стороні (6Р) принаймні одного пічного трансформатора (6) залежно від визначеного рівня критичності за допомогою принаймні одного напівпровідникового ступеневого перемикача (20) із можливістю утримання електродугової печі (10) у некритичному режимі експлуатації або її переведення в некритичний режим експлуатації. 6. Спосіб за п. 5, причому електродугова піч (10) містить три електроди (4) для введення в неї термічної енергії, електроди (4) з'єднані з вторинною стороною (6S) пічного трансформатора (6), кожен електрод (4) разом із зовнішнім провідником (5) утворює лінію (7), і шляхом перемикання відводів (TS1-TSN) обмотки на первинній стороні (6Р) пічного трансформатора (6) до зовнішніх провідників кожної з трьох ліній прикладають регульовану напругу (USOLL12, USOLL23 і USOLL31), забезпечують симетричне підведення необхідної кількості електричної енергії для утворення електричних дуг електродами (4), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації. 7. Спосіб за п. 6, причому за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача (20) на зовнішні провідники (5) електродів (4) подають асиметричні напруги, забезпечують асиметричне підведення необхідної кількості електричної енергії для утворення електричних дуг електродами (4), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації. 8. Спосіб за п. 7, причому різниця між напругами (USOLL12, USOLL23 і USOLL31), прикладеними до зовнішніх провідників трьох ліній (7), а також між відповідними значеннями ефективної потужності в типовому випадку становить до 10 %. 9. Спосіб за п. 5, причому електродугова піч (10) оснащена трьома електродами (4) для введення в неї термічної енергії та кожен із електродів (4) з'єднаний із вторинною стороною (6S) відповідного пічного трансформатора (6), і до нього підводять необхідну кількість електроенергії шляхом перемикання відводів (TS1-TSN) обмотки на первинній стороні (6S) відповідного пічного трансформатора (6), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації, керування кожною з трьох ліній (7) електродугової печі (10) здійснюють незалежно від інших ліній (7). 10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, причому рівень критичності розраховують на підставі робочих параметрів електродугової печі (10) із урахуванням термічного режиму металоприймача (11) електродугової печі (10) та/або візуальної оцінки палаючих електричних дуг, та/або шуму, утворюваного електродуговою піччю (10), або корпусних шумів. 7 UA 115883 C2 8 UA 115883 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9