[发明专利]绿色节能电弧炉控制装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电弧炉控制装置。

背景技术：

电弧炉是靠电极和炉料间放电产生的电弧使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成份的钢和合金的一种冶炼方法。用电弧炉加热，温度高、热效率高、控温准确、占地面积小、基建投资少、操作方便，因此电弧炉炼钢发展很快，电弧炉的功率越来越大，但这种大功率的电弧炉冶炼也带来了很多问题。其中最主要的问题，一是对电网影响大，二是生产效率低、单耗大。

发明内容：

本发明目的在于提供一种电弧炉控制装置，使得电弧炉对电网影响小，而且能有效提高电弧炉的生产效率、降低单耗。

技术方案：

一种绿色节能电弧炉控制装置，其特征在于：

还具有开关变压器，开关变压器的原边绕组始端经断路器与电源相接，末端接电弧炉变压器的相应抽头；开关变压器的付边绕组两端接正反并联的晶闸管；

还具有主控单元电路和相控触发单元电路，主控单元电路和相控触发单元电路信号输入端接电流互感器、电压互感器，相控触发单元电路给定输入端接主控单元电路输出端，相控触发单元电路输出端接晶闸管的控制端。

有益效果：本发明运用的开关变压器技术，克服了变压器不能短路应用的传统习惯，把变压器的开路性能和短路性能成功地应用于功率控制电路，使之成为具有变革意义的创造发明，给了人们一个新的选择。开关变压器技术用于电弧炉控制可以实现恒流控制，能大大减轻负荷冲击和电流波动，使之对电网的不良影响大为降低；电极崩裂减少，降低消耗；由于闭环控制过流次数大大减少，断路器跳闸次数减少，寿命提高；功率调节以相控调压方式来实现，快速精确；使电弧炉的生产效率大为提高，单耗大大下降，能节省大量电能，而且控温精确，有利于高品质钢的冶炼。

附图说明：

图1为本发明实施例一电路原理图；

图2为本发明实施例二电路原理图；

图3为本发明实施例三电路原理图。

具体实施方式：

实施例一适用于小功率电弧炉控制，如图1所示，开关变压器TK的原边绕组始端经断路器K1与电源相接，末端接电弧炉变压器TL的相应抽头；开关变压器的付边绕组两端接正反并联的晶闸管SCR；主控单元电路和相控触发单元电路由单片机系统CON实现，其信号输入端接电流互感器CT、电压互感器PT1、PT2，输出端接晶闸管的控制端。

实施例二适用于中功率电弧炉控制，如图2所示，与实施例一不同的是：本实施例中开关变压器各相设置两个付边绕组，付边绕组独立，每个付边绕组两端接正反并联的晶闸管SCR1、SCR2，主控单元电路采用可编程控制器PLC、相控触发单元电路采用集成电路构成的相控触发板XCB，相控触发板XCB信号输出端接放大电路FFB，放大电路信号输出端接晶闸管的控制端；相控触发板XCB的给定输入端接主控单元电路，相控触发板XCB、主控单元电路的信号输入端接电流互感器CT、电压互感器PT1、PT2。

实施例三适用于大功率电弧炉控制，如图3所示，与实施例二不同的是，具有多台开关变压器TK1-TKn，各变压器原边绕组同名端相连，一端通过断路器接至电源，另一端接至电弧炉变压器的相应抽头，付边绕组各自独立，付边绕组相应地两端接正反并联的晶闸管。多台开关变压器并联的作用是增大控制功率，在原理上相当于多个同向晶闸管经开关变压器的漏抗并联，均流效果更好，各路电流基本一样。

开关变压器TK在电路中的作用和晶闸管一样是起电路开关作用的，在电源的每个半周内切换一次：在电源半周的初始时间(相位)，晶闸管因未触发而截止，开关变压器因次级开路而工作于空载状态，这时的初级电流小于开关变压器的空载电流(因还串联有负载)，空载电流很小相当于电路断开；当至某一时间(相位)晶闸管被触发时晶闸管即导通，开关变压器次级被晶闸管短路，这时开关变压器初级电压为短路电压，该电压很小相当于电路被开关变压器接通，在半周时间内开关变压器只工作在这两种状态。从小到大调节晶闸管的导通时间，即可从小到大改变负载(电弧炉)上的电压，此即开关变压器技术。

单片机系统CON、相控触发板XCB和可编程控制器PLC，随时采集由电压互感器PT1和PT2来的输入电压和输出电压、由电流互感器CT来的输出电流信号，运用不同的控制方法(例如模糊控制、PID控制)实现闭环控制，调节晶闸管SCR的触发角，从而实现对电弧炉的功率控制。