專利名稱：電弧檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電弧檢測裝置，可用于電弧爐煉鋼自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備、可逆交流調(diào)頻調(diào)速裝置、可逆直流調(diào)速裝置、液壓電弧爐的自動(dòng)控制及電火花加工設(shè)備中放電間隙的控制等等。
目前，電弧爐煉鋼設(shè)備所采用的自動(dòng)調(diào)節(jié)器多是用維持電弧電壓和電弧電流的比值一定，并根據(jù)差動(dòng)調(diào)節(jié)的方法進(jìn)行工作的，其存在如下問題1、電弧電壓取值不準(zhǔn)確。由于電弧電壓的取出采用的是電壓互感器，電壓互感器一次側(cè)不能真正接在電弧兩端，而是接于電爐變壓器二次側(cè)的母線排上，這樣，測出的電弧電壓只能是近似值，它至少包括了電極在內(nèi)的短網(wǎng)壓降。因?yàn)橐睙挄r(shí)額定弧流通?？蛇_(dá)1萬安培，盡管短網(wǎng)電阻很小，但當(dāng)如此大的電流流過短網(wǎng)時(shí)，其上的電壓降也是可觀的。
2、當(dāng)電弧電流增加較大時(shí)檢測信號(hào)不準(zhǔn)確。在電弧煉鋼過程中，隨著電弧電流的增加，由于加熱的原因，弧柱的電離作用增加，弧柱的電導(dǎo)率明顯增大，維持電弧所需要的電壓就降低了。當(dāng)電弧電流增加較大時(shí)，弧柱電導(dǎo)率的增加變得很緩慢，這時(shí)，電弧等效電阻同電流數(shù)值成反比的減小，而電弧電壓基本上保持不變，其特性曲線是平坦的，這就破壞了電弧電壓和電弧電流比值的一定，使檢測信號(hào)不準(zhǔn)確。
3、爐底電阻降低了電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器的工作靈敏度和快速性。三相電弧爐煉鋼，為了保證自動(dòng)調(diào)節(jié)器的正常工作，必須使電壓測量回路上的電壓降等于電弧電壓，但當(dāng)一相斷弧或一相短路時(shí)，爐底電流波形近似于正弦波，若爐底的電阻不等于零，則在撓動(dòng)狀態(tài)下，由于爐底電流驟增，會(huì)使調(diào)節(jié)器電壓測量回路上的電壓變化同電弧電壓變化不成線性比例關(guān)系。即根據(jù)U＝Ua－roIo其中，U－電弧電壓測量回路兩端的電壓；Ua－相電壓；ro－爐底電阻；Io－爐底電流。
單相斷弧時(shí)，電壓測量回路上的電壓降小于電極同爐子熔池之間的電壓；而當(dāng)單相短路或接近于短路時(shí)，電壓測量回路上的電壓降大于電弧電壓。因調(diào)節(jié)器的作用速度取決于控制信號(hào)的大小，可見，由于roIo的影響，爐底電阻降低了電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器的工作靈敏度和快速性。
在電弧爐煉鋼自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備、可逆交流調(diào)頻調(diào)速裝置、可逆直流調(diào)速裝置、液壓電弧爐的自動(dòng)控制及電火花加工設(shè)備中放電間隙的控制等等領(lǐng)域，由于電弧檢測的不準(zhǔn)確，其控制或調(diào)節(jié)精度均不準(zhǔn)確。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種測量信號(hào)精確、靈敏度高、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、可避免短路對(duì)電網(wǎng)沖擊的電弧檢測裝置。
本實(shí)用新型的目的可通過以下措施來達(dá)到一種電弧檢測裝置，包括由電流互感器LHQ和負(fù)載電阻R1構(gòu)成的弧流傳感器1，其特征之處在于所述弧流傳感器1的輸出經(jīng)放大整流器2一路輸入弧流曲線模擬器4，另一路與弧壓信號(hào)發(fā)生器3的輸出一起輸入弧壓曲線模擬器5，所述弧流曲線模擬器4與弧壓曲線模擬器5的輸出一起輸至差動(dòng)運(yùn)算放大器6，所述差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸出分別與反相器7和反相器8相接。
本實(shí)用新型的放大整流器2包括相串接的反相運(yùn)算放大器A1、A2，其輸出經(jīng)整流二極管D1、D2與濾波電容C1相接。
本實(shí)用新型的弧壓信號(hào)發(fā)生器3包括反相運(yùn)算放大器A7，其反相輸入端與電位器R24相接，電位器R23與電位器R24相串接。
本實(shí)用新型的弧流曲線模擬器4可由運(yùn)算放大器A3構(gòu)成，所述弧壓曲線模擬器5由運(yùn)算放大器A4構(gòu)成，所述差動(dòng)運(yùn)算放大器由運(yùn)算放大器A5構(gòu)成，所述反相器7由運(yùn)算放大器A6構(gòu)成，所述反相器8由運(yùn)算放大器A8構(gòu)成。
本實(shí)用新型的附圖圖面說明如下


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見
圖1，弧流傳感器1用于檢測電弧的電流，其輸出經(jīng)放大整流器2后，一路輸入弧流曲線模擬器4，另一路與弧壓信號(hào)發(fā)生器3的輸出一起輸入弧壓曲線模擬器5，弧流曲線模擬器4與弧壓曲線模擬器5的輸出電壓同時(shí)輸至差動(dòng)運(yùn)算放大器6，差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸出電壓分別經(jīng)反相器7和反相器8進(jìn)行反相，以獲得所需極性電壓。
參見圖2，弧流傳感器1包括電流互感器LHQ及負(fù)載電阻R1，電流互感器LHQ是一個(gè)大變化的互感器，如果本實(shí)用新型應(yīng)用到電弧煉鋼爐自動(dòng)調(diào)節(jié)器上，假設(shè)該電弧爐工作點(diǎn)選定為9000安，則電流互感器次級(jí)電流應(yīng)為3安，這時(shí)在電阻R1上的電壓降應(yīng)為3伏。放大整流器2由反相運(yùn)算放大器A1～A2、整流二極管D1～D2、濾波電容C1及電阻R2～R7構(gòu)成，負(fù)載電阻R1上的交流信號(hào)電壓經(jīng)運(yùn)算放大器A1、A2放大，再經(jīng)整流二極管D1、D2全波整流，經(jīng)電容C1濾波，在整流負(fù)載電阻R7上得到一直流電壓UR7，適當(dāng)選擇運(yùn)算放大器A1、A2的輸出電阻R3、R6，并選配合適的電容C1及電阻R7，使電壓UR7等于電阻R1上電壓UR1的二倍，并使電壓UR7的變化同電壓UR1的變化為線性關(guān)系。電壓UR7同時(shí)輸至弧流曲線模擬器4和弧壓曲線模擬器5?；×髑€模擬器4由運(yùn)算放大器A3及電阻R8～R11構(gòu)成，運(yùn)算放大器A3是一個(gè)放大倍數(shù)等于1的同相輸入運(yùn)算放大器，電阻R8與電阻R10的阻值相等，運(yùn)算放大器A3的輸出電壓真實(shí)地反映了弧流的變化情況，運(yùn)算放大器A3在此也起著阻抗變換和隔離作用。弧壓曲線模擬器5有兩個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)是從放大整流器2來的弧流電壓信號(hào)，另一路是來自弧壓信號(hào)發(fā)生器3的模擬弧壓信號(hào)?；盒盘?hào)發(fā)生器3由電位器R23～R24、電阻R25～R27及反相運(yùn)算放大器A7構(gòu)成。當(dāng)電位器R24置于阻值最大端時(shí)，調(diào)節(jié)電位器R23可模擬煉鋼不同時(shí)期的配電，根據(jù)不同噸位的煉鋼爐，不同的工作弧流，調(diào)節(jié)電位器R23可使不同的工作弧流狀態(tài)下都能達(dá)到平衡。電位器R24是弧流整流電位器，根據(jù)不同的冶煉時(shí)期，調(diào)節(jié)電位器R24均可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工作點(diǎn)的選擇。反相運(yùn)算放大器A7可實(shí)現(xiàn)不同極性的電壓需要，還可作為微機(jī)的輸入接口，當(dāng)作反相輸入加法器用，其也同樣起著阻抗變換和隔離作用。在沒有微機(jī)輸入時(shí)，反相運(yùn)算放大器A7只作為反相器用，輸出負(fù)極性電壓。弧壓曲線模擬器5由反向輸入加法器A4及電阻R12～R15構(gòu)成。若電弧爐配電已經(jīng)選定，按需要電爐電流已經(jīng)整定，那么，弧壓信號(hào)發(fā)生器3的輸出為一負(fù)直流電壓，其經(jīng)反相運(yùn)算放大器A7的輸出端14和電阻R27輸至反向輸入加法器A4的反相輸入端13；由放大整流器2輸出的弧流信號(hào)經(jīng)電阻R7和R12輸至加法器A4的反相輸入端13。由反向輸入加法器的原理可得UA4＝－〔(R15／R12)UR12＋(R15／R13)UR13〕……(1)其中，UA4－－弧壓曲線模擬器5的輸出電壓；UR12－－放大整流器2的輸出電壓；UR13－－弧壓信號(hào)發(fā)生器3的輸出電壓；當(dāng)R12＝R13＝R15時(shí)，UA4＝(UR12＋UR13)……(2)調(diào)整電位器R23、R24，使反相運(yùn)算放大器A7的輸出電壓UR13在某一特定工作狀態(tài)下為一固定的負(fù)極性電壓，例如，電弧爐在熔化期配電電壓為127伏，弧流工作點(diǎn)選在9000安培，這時(shí)，弧壓信號(hào)發(fā)生器3輸出－12伏電壓，由(2)式可以看出，因?yàn)閁R13為一固定－12伏電壓，弧壓曲線模擬器5的輸出電壓UA4完全取決于放大整流器2輸出的電壓UR12的變化，即隨著電弧電流的增加，弧壓曲線模擬器5的輸出電壓將從＋12伏成線性的減少，該曲線即為理想的弧壓變化曲線。由于該弧壓曲線不受除弧流以外的任何因素影響，而只是弧流的函數(shù)，所以就消除了現(xiàn)有技術(shù)中的弊病。弧流曲線模擬器4與弧壓曲線模擬器5的輸出電壓同時(shí)輸至差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸入端，差動(dòng)運(yùn)算放大器6由運(yùn)算放大器A5、電容C2及電阻R16～R19構(gòu)成，弧流曲線模擬器4的輸出電壓送至差動(dòng)運(yùn)算放大器6的同相輸入端3，而弧壓曲線模擬器5的輸出電壓送至其反相輸入端2。反相輸入和同相輸入電路對(duì)于運(yùn)算放大器的輸入而言都屬單端輸入，當(dāng)信號(hào)同時(shí)從反相端和同相端輸入時(shí)，稱為差動(dòng)輸入或雙端輸入，由圖2可知，差動(dòng)運(yùn)算放大器A5是由同相輸入運(yùn)算放大器和反相輸入運(yùn)算放大器組合而成，不過對(duì)于同相輸入，其輸入信號(hào)不是直接加入，而是經(jīng)電阻R17和R19分壓后加到同相輸入端3的，因此，差動(dòng)運(yùn)算放大器理想的輸入與輸出關(guān)系可由上述兩種電路的輸出迭加而成。差動(dòng)運(yùn)算放大器A5在兩個(gè)輸入端電阻對(duì)稱，即R17＝R19＝R18時(shí)，其輸出電壓UA5＝R18／R16(UR16－UR17)，即輸出電壓UA5與輸入差值電壓(UR16－UR17)成正比。當(dāng)弧壓曲線模擬器5輸出的電壓值大于弧流曲線模擬器4的輸出電壓時(shí)，差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸出為正極性電壓，當(dāng)弧壓曲線模擬器5輸出的電壓小于弧流曲線模擬器4的輸出電壓時(shí)，差動(dòng)運(yùn)算放大器6輸出負(fù)極性電壓；當(dāng)兩輸出電壓相等時(shí)，差動(dòng)運(yùn)算放大器6輸出的電壓才為零，這時(shí)，電弧爐才得以平衡。反相器7由運(yùn)算放大器A6及電阻R20～R22構(gòu)成；反相器8由運(yùn)算放大器A8及電阻R28～R30構(gòu)成。反相器7、8主要是把差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸出進(jìn)行反相，可根據(jù)需要分別在運(yùn)算放大器A6、A8的輸出端選擇所需要的極性電壓，例如，在電弧爐煉鋼自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備里，運(yùn)算放大器A6、A8的輸出電壓可作為控制信號(hào)分別去控制可控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)壓調(diào)速；反相器7、8的輸出也可作為可逆交流調(diào)頻調(diào)速裝置，可逆直流調(diào)速裝置、液壓和直流電弧爐的自動(dòng)控制等等，在電火花加工設(shè)備中它可以高精度地控制放電間隙等。反相器7、8也起阻抗變換和隔離作用。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
提高了煉鋼效率，節(jié)約了能源；大大減少了短路次數(shù)，從而減小了石墨電極對(duì)鋼液的增碳，提高了鋼的質(zhì)量；測量信號(hào)精確；靈敏度高，反應(yīng)速度快；避免了短路對(duì)電網(wǎng)的沖擊；穩(wěn)定性好；改善了工作供電環(huán)境。
權(quán)利要求1.一種電弧檢測裝置，包括由電流互感器LHQ和負(fù)載電阻R1構(gòu)成的弧流傳感器1、其特征在于所述弧流傳感器1的輸出經(jīng)放大整流器2一路輸入弧流曲線模擬器4，另一路與弧壓信號(hào)發(fā)生器3的輸出一起輸入弧壓曲線模擬器5，所述弧流曲線模擬器4與弧壓曲線模擬器5的輸出一起輸至差動(dòng)運(yùn)算放大器6，所述差動(dòng)運(yùn)算放大器6的輸出分別與反相器7和反相器8相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測裝置，其特征在于所述的放大整流器2包括相串接的反相運(yùn)算放大器A1、A2，其輸出經(jīng)整流二極管D1、D2與濾波電容C1相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧檢測裝置，其特征在于所述弧壓信號(hào)發(fā)生器3包括反相運(yùn)算放大器A7，其反相輸入端與電位器R24相接，電位器R23與電位器R24相串接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧檢測裝置，其特征在于所述弧流曲線模擬器4由運(yùn)算放大器A3構(gòu)成，所述弧壓曲線模擬器5由運(yùn)算放大器A4構(gòu)成，所述差動(dòng)運(yùn)算放大器由運(yùn)算放大器A5構(gòu)成，所述反相器7由運(yùn)算放大器A6構(gòu)成，所述反相器8由運(yùn)算放大器A8構(gòu)成。
專利摘要一種電弧檢測裝置，其弧流傳感器的輸出經(jīng)放大整流器分別與弧流、弧壓曲線模擬器相接，弧壓信號(hào)發(fā)生器的輸出與弧壓曲線模擬器相接，弧流、弧壓曲線模擬器的輸出經(jīng)差動(dòng)運(yùn)算放大器與反相器相接。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中電弧檢測不準(zhǔn)確的問題，提供了一種靈敏度高、反應(yīng)速度快、測量信號(hào)精確、穩(wěn)定性好的電弧檢測裝置。
文檔編號(hào)F27B3/28GK2125799SQ9222452
公開日1992年12月23日 申請(qǐng)日期1992年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月11日
發(fā)明者閻慶敏 申請(qǐng)人:閻慶敏