RS58770B1 - Uređaj i postupak za snabdevanje električnom energijom elektrolučne peći - Google Patents

Description

Oblast pronalaska

Predmetni pronalazak se odnosi na uređaj i postupak za snabdevanje električnom energijom elektrolučne peći, koji omogućava kontrolu luka tokom koraka topljenja u elektrolučnoj peći.

Konkretno, uređaj i postupak za snabdevanje električnom energijom peći omogućavaju izvođenje najmanje dva režima regulacije snage koja se dobija lukom za topljenje.

STANJE TEHNIKE

Aparati za električno napajanje elektroda elektrolučne peći za topljenje metala su poznati u tehnici.

Elektrode se stavljaju u elektrolučnu peć i mogu se kretati unutar nje, prema metalnom kupatilu/od njega, da bi se regulisao topljenjE čvrstih metala.

Poznati električni uređaji za napajanje sadrže uređaje za regulaciju položaja elektroda koji omogućavaju podizanje ili spuštanje elektroda u odnosu na metal da bi se modifikovala dužina luka. Međutim, regulacija položaja elektroda je prilično spora i ne dozvoljava da se izvrše brze korekcije ako dođe do naglih promena u količini električne energije ili stvaranju električnog luka.

U stvari, ako se luk produži, to jest, ako je elektroda udaljenija od mase koja se treba rastopiti, primenjeni napon treba da se poveća da bi se luk održao i sprečilo da se isključi; ako se luk skrati, struja se povećava i zbog toga dolazi do nekontrolisanog povećanja snage koju snabdeva luk, sa mogućim oštećenjem peći ili krova.

Napon luka, s obzirom na istu struju, je proporcionalan rastojanju između elektrode i mase koja se treba otopiti. Stoga, za dati radni uslov, koji omogućava da se dostigne referentna struja luka, dobija se stabilan uslov luka regulisanjem rastojanja između elektrode i mase koja se topi, u odnosu na karakterističnu krivu napona napajanja.

Uređaji za napajanje poznatog tipa generalno sadrže transformator sa višestrukim regulacionim izvodima koji transformiše napon kojim ga snabdeva električna mreža, generalno prosečni napon, u napon pogodan za napajanje elektroda.

Kroz izvode transformatora moguće je regulisati napon luka, a time i njegovu dužinu, da bi se regulisala snaga topljenja.

Ovi tipovi uređaja za napajanje imaju nedostatak u vezi sa diskontinuitetom trenutne apsorpcije energije, koja se uzima iz električne mreže i koja se javlja naročito na početku topljenja zbog čestih kratkih spojeva izazvanih nestabilnošću luka i klizanjem otpadaka. U nekim slučajevima, to može dovesti do fluktuacija mrežnog napona (ovaj fenomen se naziva i treperenje).

Takođe su poznati uređaji za napajanje za elektrolučne peći, koji sadrže ispravljačko kolo, koje transformiše naizmeničnu struju koju napaja struja mreže u jednosmernu struju, i kolo konvertora za napajanje elektroda.

Jedno rešenje koje koristi opštu konfiguraciju ovog tipa za napajanje elektrolučne peći je, na primer, u prijavi patenta US2007/0247079A1 i u patentu US 6.421.366 B1.

Međutim, konvertorska kola prisutna u ovim uređajima za napajanje ne dozvoljavaju kompenzaciju smetnji koje dolaze iz luka i koje utiču na električnu mrežu. Zaista, konvertorska kola, zbog modulacije struje koja se izvodi, generišu harmonike u struji koje mogu biti štetne ako se uvedu u električnu mrežu.

Dalji sistem napajanja za višefazne lučne peći s indirektnim konvertorom između veze sa mrežom i pećnog transformatora je opisan u USA-2011/0176575.

Štaviše, sistem i postupak za smanjenje na minimum gubitaka električne provodljivosti tokom unosa sirovina u peć je opisano u US-A-2006/0050759.

Jedan cilj predmetnog pronalaska je da se dobije uređaj i postupak za napajanje elektrolučne peći koji omogućava efikasnu regulaciju njegove snage topljenja.

Drugi cilj predmetnog pronalaska je da dobiti uređaj i primeniti postupak koji dozvolјava da se regulišu odlike napona luka i struje luka kako bi se garantovala stabilnost električnog luka tokom topljenja.

Još jedan cilj predmetnog pronalaska je da se dobije uređaj za napajanje koji smanjuje smetnje u elektroenergetskoj mreži u odnosu na uređaje poznatog tipa.

Podnosilac zahteva je osmislio, testirao i realizovao predmetni pronalazak na način da prevaziđe nedostatke stanja tehnike i dostigne ove i druge ciljeve i prednosti.

SAŽETAK PRONALASKA

Ovaj pronalazak je određen i opisan u nezavisnim patentnim zahtevima, dok zavisni patentni zahtevi opisuju druge karakteristike pronalaska ili varijante glavne ideje pronalaska.

U skladu sa gore navedenim ciljevima, uređaj za napajanje električnom energijom za elektrolučne peći sadrži najmanje jednu gornju elektrodu, poželjno dve ili tri, i može se povezati na elektroenergetsku mrežu za napajanje elektrode električnom energijom za stvaranje električnog luka.

Uređaj sadrži električnu regulacionu jedinicu, umetnutu i priključenu na elektroenergetsku mrežu i na elektrodu i konfigurisanu tako da reguliše najmanje jednu količinu električne energije za napajanje elektrode.

Prema jednom aspektu ovog pronalaska, uređaj sadrži najmanje jedan uređaj za detekciju koji detektuje količinu struje, postavljen između elektrode i električne regulacione jedinice, i uređaj za pozicioniranje konfigurisan tako da pomera najmanje jednu elektrodu bliže/dalje od metalne mase koja treba da se istopi.

U skladu sa drugim aspektom pronalaska, uređaj se sastoji od kontrolne i komandne jedinice koja je povezana sa električnom regulacionom jedinicom, sa mrežom za napajanje i sa uređajem za pozicioniranje u cilju kontrole električne regulacione jedinice i uređaja za pozicioniranje i da vrši prvu kontrolu električnog luka, delujući na električnu regulacionu jedinicu, i potom, drugu kontrolu električnog luka, delujući na uređaj za pozicioniranje.

Na ovaj način je moguće postići mešoviti kontrolni uređaj u kome se brzom dinamikom, sa malom amplitudom fluktuacije, električne količine, koja odgovara zahtevanoj snazi topljenja, upravlja prvom kontrolom, tj. modulacijom količine struje, dok se sporom dinamikom, sa većom amplitudom, upravlja drugom kontrolom, tj. kretanjem elektroda.

Oblici realizacije predmetnog pronalaska se, takođe, odnose na postupak napajanja eletrolučne peći koji obezbeđuje da se dobije električni luk pomoću najmanje jedne elektrode koja se napaja iz mreže, i da se reguliše najmanje jedna količina električne energije za napajanje elektroda pomoću električne regulacione jedinice umetnute i priključene na elektroenergetsku mrežu i na elektrodu.

Prema nekim oblicima realizacije, postupak obuhvata detektovanje količine električne energije sa najmanje jednim uređajem za detekciju umetnutim između elektrode i električne regulacione jedinice, pomeranjem najmanje jedne elektrode bliže/dalje od metalne mase koja treba da se istopi uređajem za pozicioniranje, i upravljanjem električnom regulacionom jedinicom i uređajem za pozicioniranje, kako bi se izvršila prva kontrola električnog luka delovanjem na električnu regulacionu jedinicu, odnosno druga kontrola električnog luka, delovanjem na uređaj za pozicioniranje.

KRATAK OPIS CRTEŽA

Ove i druge karakteristike predmetnog pronalaska će postati očigledne iz sledećeg opisa nekih oblika realizacije, datih kao neograničavajući primer uz upućivanje na priložene crteže u kojima:

- Slika 1 je dijagram uređaja za napajanje elektrolučne peći u skladu sa nekim oblicima realizacije koji su ovde opisani;

- Slika 2 je detalj dijagrama na sl.1 u skladu sa nekim oblicima realizacije koji su ovde opisani.

Da bi se olakšalo razumevanje, korišćene su iste pozivne oznake, gde je to moguće, da bi se identifikovali identični zajednički elementi na crtežima. Podrazumeva se da elementi i karakteristike jednog oblika realizacije mogu pogodno biti inkorporirani u druge oblike realizacije bez dodatnih pojašnjenja.

DETALJAN OPIS NEKIH OBLIKA REALIZACIJA

Sada ćemo se detaljno pozabaviti različitim oblicima realizacije predmetnog pronalaska, od kojih je jedan ili više primera prikazano na priloženom crtežu. Svaki primer je dat kao ilustracija pronalaska i neće se shvatiti kao njegovo ograničenje. Na primer, karakteristike koje su prikazane ili opisane u meri u kojoj su one deo jednog oblika realizacije mogu se usvojiti, ili dovesti u vezu sa drugim oblicima realizacije, da bi se proizveo još jedan oblik realizacije. Podrazumeva se da predmetni pronalazak obuhvata sve takve modifikacije i varijante.

U skladu sa ovim opisom, pronalazak se odnosi na uređaj 10 za napajanje elektrolučne peći 60.

Elektrolučna peć 60 sadrži jednu ili više elektroda 62, u ovom slučaju, kao primer, jednu elektrodu 62, koja se može električno napajati da snabdeva strujom koja je potrebna za topljenje metalne mase.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, mogu postojati dve, tri ili više od tri elektrode 62.

Uređaj 10 je priključen na elektroenergetsku mrežu 50, na primer, na trofaznu električnu mrežu, koja je naznačena na sl.2 sa tri faze R, S, T.

Elektroenergetska mreža 50 napaja elektrodu 62 sa električnom energijom koja je potrebna za topljenje.

Konkretno, struja Ii i napon Ui su dostupni iz elektroenergetske mreže 50, i pogodno se dovode do elektrode 62 pomoću uređaja 10.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, uređaj 10 sadrži uređaje za detekciju 24, 26, konfigurisane da detektuju količine koje odgovaraju odgovarajućoj struji Ii i naponu Ui koje napaja elektroenergetska mreža 50.

Uređaj za detekciju 24 može biti, na primer, ampermetar, ili ampermetarski transformator, konfigurisan da detektuje intenzitet struje Ii, dok uređaj za detekciju 26 može biti, na primer, voltmetar, ili voltmetarski transformator, konfigurisan da detektuje razliku struje, to jest napon Ui.

U skladu sa određenim oblicima realizacije, aparat 10 sadrži električnu regulacionu jedinicu 12 koja je umetnuta i povezana sa mrežom 50 i elektrodom 62 i konfigurisana da reguliše najmanje jednu količinu električne energije jedne ili više elektroda 62 elektrolučne peći 60 i da garantuje stabilnost električnog luka.

U skladu sa mogućom formulacijom predmetnog pronalaska, regulacija količine električne energije omogućava regulisanje intenziteta i frekvencije električne struje.

U skladu sa mogućom varijantom, regulacija količine električne energije omogućava regulisanje frekvencije, oblika talasa i amplitude napona napajanja, što omogućava kontrolu struje koja se dovodi i, prema tome, snage topljenja.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, električna regulaciona jedinica 12 sadrži pretvarački uređaj 18, konfigurisan da konvertuje struju Ii i napon napajanja Ui električne mreže 50 u vrednosti Ia struje luka i vrednosti UA napona luka za napajanje elektrode 62.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, pretvarački uređaj 18 sadrži veći broj modula 34, od kojih svaki sadrži fazni podmodul 34R, 34S, 34T za svaku od faza R, S, T struje snage.

Moduli 34 su povezani paralelno jedan sa drugim i sa elektroenergetskom mrežom 50 i svaki je konfigurisan da konvertuje struju Ii i napon Ui.

Fazni podmoduli 34R, 34S i 34T omogućavaju upravljanje konverzijom struje Ii i napona Ui za svaku fazu R, S i T.

U skladu sa sl.1, tri modula 34 su obezbeđena čak i ako broj modula može biti manji ili veći od tri.

U skladu sa nekim oblicima realizacije (sl. 2), svaki podmodul 34R, 34S, 34T faze sadrži ispravlјačko kolo 36, konfigurisano da ispravi i eventualno reguliše odgovarajuću faznu struju koja se napaja iz mreže 50.

Ispravlјačko kolo 36 može se postići, na primer, pomoću kontrolisanog diodnog mosta ili tiristorskog mosta.

U skladu sa nekim oblicima realizacije opisanim pomoću sl. 2, svaki podmodul 34R, 34S, 34T faze sadrži intermedijarno kolo 38 u jednosmernoj struji, koje se naziva i DC-link, konfigurisano za skladištenje energije i stvaranje odvajanja između spoljne elektroenergetske mreže 50 i elektrode 62, i invertersko kolo 40, konfigurisano da invertuje struju koje reguliše frekvenciju i eventualno amplitudu osnovne naizmenične struje na izlazu.

Prisustvo intermedijarnog kola 38 za svako invertersko kolo 40 koje napaja istu fazu na strani elektrode omogućava da se kompenzuju poremećaji koji dolaze iz luka, ograničavajući njihov negativni efekat na elektroenergetsku mrežu 50.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, invertersko kolo 40 je kolo za komutaciju sa više impulsa. Kod mogućih implementacija, invertersko kolo 40 može da obezbedi modulaciju od dvanaest impulsa, ili multiplikovanja od dvanaest, to jest, dvadeset četiri ili trideset šest impulsa, na primer.

Ovo omogućava da se značajno smanji neželjeni doprinos harmonika viših od osnovnih, generalno 50 Hz ili 60 Hz, i koji uzrokuje gubitak efikasnosti. Štaviše, harmonike više od osnovnih mogu izazvati smetnje u električnoj mreži koje mogu biti štetne za moguće druge korisničke uređaje priključene na električnu mrežu.

Harmonike više od osnovnih ne doprinose prenošenju aktivne struje, one mogu generisati poremećaje na električnoj mreži, a samim tim i bolje je da se smanje što je više moguće.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, zvezdani centri pojedinačnih faznih podmodula 34R, 34S, 34T su međusobno povezani sa neutralnim N. Na ovaj način, čak i ako se fazni podmodul 34R, 34S, 34T isklјuči, moguće je u svakom slučaju imati modulaciju sa očekivanim brojem impulsa. Naprotiv, ako zvezdani centri faznih podmodula 34R, 34S, 34T nisu međusobno povezani, ako se jedan od njih isključi ili ima kvar, gubi se izvor impulsa.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, invertersko kolo 40 sadrži veći broj uređaja izabranih od poluprovodnika, dioda, tiristora kao što je SCR (silikonski kontrolisani ispravljač), triak, GTO (tiristor za isklјučivanje izlaza), IGCT (Integrisani tiristor s komutiranim izlazom), MCT (tiristor kontrolisan metal-oksidnim poluprovodnikom), tranzistori kao BJT (Bipolarni tranzistor), MOSFET (metal-oksidni poluprovodni unipolarni tranzistor), IGBT (Bipolarni tranzistor sa izolovanim izlazom).

U skladu sa nekim oblicima realizacije, jedan ili više modula 34 su predviđeni sa ispravljačkim kolom 36, intermedijarnog kola 38 i pretvaračkog kola 40 za svaku od faza R, S i T koje se napajaju.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, nekoliko inverterskih kola 40 za svaku fazu R, S i T mogu se obezbediti, postavljenih paralelno jedno sa drugim.

Upotreba poluprovodničkih uređaja omogućava kontrolu struje u svakom trenutku, čak i veoma brzo, uključivanjem i isključivanjem uređaja.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, koji nisu prikazani na crtežima, inverterska kola 40 mogu imati zaštitu koja trenutno interveniše, štiteći poluprovodičke uređaje i stoga i stoga invertersko kolo 40.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, svaki fazni podmodul 34R, 34S, 34T može da sadrži ispravlјačko kolo 36 i četiri jedinice, od kojih se svaka sastoji od intermedijarnog kola 38 i inverterskog kola 40.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, ispravlјačka kola i inverterska kola su ista za svaki od modula 34, kako bi se minimizirao broj rezervnih delova koji treba da budu dostupni, olakšavajući moguće zamene i održavanje.

Štaviše, prema elektroenergetskoj mreži 50, moduli 34 deluju kao balansirana trofazna opterećenja.

U skladu sa nekim oblicima realizacije (slika 1), najmanje jedan uređaj za detekciju koji detektuje količinu električne energije je umetnut između elektrode 62 i električne regulacione jedinice 12, u ovom slučaju, dva uređaja za detekciju, to jest, jedan uređaj za detekciju struje 20, da detektuje struju luka IA, i jedan uređaj za detekciju napona 22 da detektuje napon luka UA za napajanje električnog luka.

Uređaj za detekciju struje 20 može biti ampermetar ili ampermetarski transformator, na primer, konfigurisan da detektuje intenzitet struje luka IA, odnosno intenzitet struje koja se dovodi do elektroda 62 pomoću električne regulacione jedinice 12. Uređaj za detekciju napona 22 može biti voltmetar, ili voltmetarski transformator, konfigurisan da detektuje razliku u potencijalu, tj. napon luka UA elektroda 62, koji zavisi od rastojanja elektroda 62 u odnosu na metalnu masu koja treba da se topi.

U skladu sa nekim oblicima realizacije (sl.1), uređaj 10 sadrži kontrolnu i komandnu jedinicu 16 koja je povezana sa električnom regulacionom jedinicom 12 i na elektroenergetsku mrežu 50 i konfigurisana je da izračuna najmanje referentnu vrednost struje IR koja se šalje u električnu regulacionu jedinicu 12 da bi se odredilo stabilno stanje električnog luka u električnoj peći 60.

Kontrolna i komandna jedinica 16 može, takođe, biti konfigurisana da izračunava vrednost referentnog napona UR za druga podešavanja intenziteta električnog luka, kao što će biti objašnjeno u daljem tekstu.

Kontrolna i komandna jedinica 16 je konfigurisana da izračuna referentne vrednosti referentne struje IR i referentnog napona UR najmanje na osnovu struje Ii i napona Ui koji se napajaju na ulazu iz spoljašnje mreže 50 i struje luka IA i napona luka UA koje detektuju uređaji za detekciju 20 i 22.

Posebno, kontrolna i komandna jedinica 16 reguliše funkcionisanje električne regulacione jedinice 12 tako da električne veličine - napon luka UA i struja luka IA - dostižu amplitudni i relativni fazni pomak, tako da se garantuje da se luk održava i da ima radnu frekvenciju koja smanjuje gubitke na minimum.

U skladu sa rešenjem kao što je prikazano na slici 1, kontrolna i komandna jedinica 16 sadrži regulator struje 27 koji je povezan između elektroenergetske mreže 50 i električne regulacione jedinice 12.

Regulator struje 27 je konfigurisan da izračunava referentnu struju IR, referentni napon UR i frekvenciju talasnog oblika.

Referentna vrednost struje PS, na primer vrednost zadate vrednosti struje, može se podesiti u regulatoru struje 27, na primer, od strane korisnika.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, referentni napon UR se izračunava kao funkcija koraka topljenja/radnog koraka i prema tome referentna struja IR je podešena tako da prati postavljenu referentnu struju PS.

U skladu sa određenim oblicima realizacije, kontrolna i komandna jedinica 16 može, takođe, da sadrži procesnu jedinicu 28 koja je povezana sa regulatorom struje 27 i uređajima za detekciju 20, 22 i konfigurisana je da odredi, na osnovu ulaznih parametara koji se odnose na struju luka IA i napon luka UA, matematički model električnog luka i da se regulišu optimalni uslovi funkcionisanja kako bi se garantovala stabilnost luka i da se na najbolji mogući način reguliše struja koja se dobija na osnovu referentne struje PS.

U skladu sa mogućom realizacijom, procesorska jedinica 28 može biti konfigurisana da izračuna najmanje idealnu vrednost struje 10 i idealnu vrednost napona U0 koje odgovaraju optimalnim uslovima funkcionisanja električnog luka i koji se mogu dostaviti regulatoru struje da se odrede referentna struja IR i referentni napon UR.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, između uređaja za detekciju 22, 24, respektivno, struje luka IA i napona luka UA i kontrolne i komandne jedinice 16, u ovom slučaju procesna jedinica 28, elemenati za podešavanje signala 30, 32 mogu da se obezbede. Svaki element za podešavanje signala 30, 32 je konfigurisan da pojačava i stabilizuje signal koji se odnosi na struju luka IA ili na napon luka UA na osnovu referentne vrednosti koja se mora uzeti u obzir. Referentna vrednost može biti srednja vrednost, trenutna vrednost ili stvarna vrednost.

Svaki element za podešavanje signala 30, 32 omogućava da se na izlazu dobije stabilizovana vrednost struje i stabilizovana vrednost napona IA', UA', stabilni i pogodni za obradu od strane procesne jedinice 28.

Prema mogućim varijantnim oblicima realizacije, koji nisu prikazani, elementi za podešavanje signala 30, 32 mogu biti integrisani u kontrolnu i komandnu jedinicu 16.

U skladu sa nekim oblicima realizacije (sl.1), električna regulaciona jedinica 12 sadrži uređaj za regulaciju struje 42 koji se nalazi između kontrolne i komandne jedinice 16 i pretvaračkog uređaja 18, i konfigurisana je da primi na ulazu referentnu strujnu vrednost IR izračunatu od strane kontrolne i komandne jedinice 16.

U skladu sa mogućim oblicima realizacije, uređaj za regulaciju struje 42 može biti regulator histereze, ili PVM (modulacija širine pulsa) regulator, koji omogućava regulaciju frekvencije uključivanja invertera i zauzetosti opsega, a takođe i omogućava smanjenje rasipanja uređaja. Uređaj za regulaciju struje 42 naročito određuje oblik talasa struje luka IA koji se mora uvesti u elektrodu 62.

Prema nekim oblicima realizacije, uređaj za regulaciju struje 42 može da odredi regulaciju konvertorskog (pretvaračkog) uređaja 18 da ima jedinstvenu modulaciju struje sa istim oblikom talasa za svaku predviđenu elektrodu 62.

U skladu sa nekim oblicima realizacije opisanim pomoću sl. 1, uređaj za regulaciju struje 42 može biti povezan sa elementima 30, 32 za prilagođavanje signala, da bi na ulazu primio ne samo vrednost referentne struje IR već i pojačane i stabilizovane vrednosti stabilizovane struje IA' i stabilizovanog napona UA', i da ih obradi da se odredi komandni signal koji se šalje u konvertorski uređaj 18.

Prema jednoj mogućoj varijanti, trenutni regulacioni uređaj 42 može odrediti regulaciju konvertorskog uređaja 18 da ima nezavisnu modulaciju struje za svaku od predviđenih elektroda 62.

Prema jednom aspektu predmetnog pronalaska, uređaj 10 sadrži uređaj za pozicioniranje 46, konfigurisan tako da pomera najmanje jednu elektrodu 62 bliže/dalje od metalne mase koja se topi i na taj način reguliše snagu topljenja.

Varijacija položaja elektrode 62 u odnosu na metalnu masu određuje napon električnog luka i prema tome uslovljava napon luka UA koji se detektuje pomoću uređaja za detekciju napona 22.

Upravljajući položajem elektrode 62 je stoga moguće izvršiti i kontrolu nad električnim lukom i snagom topljenja.

U skladu sa mogućim oblicima realizacija, uređaj za pozicioniranje 46 može biti povezan sa uređajem za kontrolu elektroda 44, konfigurisanim da kontroliše položaj elektroda i prema tome da komanduje uređajem za pozicioniranje 46 tako da je električni luk stabilan.

Uređaj za kontrolu elektrode 44 je povezan najmanje sa uređajem 22 za detekciju napona kako bi se upravljalo pozicioniranjem elektrode 62.

U skladu sa mogućim rešenjem, uređaj za kontrolu elektroda 44 je, takođe, povezan sa kontrolnom i komandnom jedinicom 16 da upravlja aktiviranjem uređaja za pozicioniranje 46 kao funkcijom i napona luka UA i, takođe, referentnog napona UR izračunatim od strane kontrolne i komandne jedinice 16.

Konkretno, uređaj za upravljanje elektrodom 44 reguliše uređaj za pozicioniranje 46 da dovede napon luka UA na referentni napon UR.

U skladu sa oblikom realizacije sa sl. 1, uređaj za upravljanje elektrodom 44 može biti povezan sa elementom za prilagođavanje 32 da bi od njega primio stabilizovanu vrednost napona UA' koja se odnosi na napon luka UA i kao funkciju ovog drugog za kontrolu uređaja za pozicioniranje 46.

U skladu sa mogućim primenama predmetnog pronalaska, uređaj za pozicioniranje 46 može biti izabran iz grupe koja sadrži najmanje jedan ili mehanički pokretač (aktuator), električni aktuator, pneumatski aktuator, hidraulični aktuator, zglobni mehanizam, mehanički pogon, slične i uporedive elemente ili njihove moguće kombinacije.

U skladu sa mogućim varijantnim oblicima realizacije, koje nisu prikazane, uređaj za upravljanje elektrodom 44 može biti integrisan u komandnu i kontrolnu jedinicu 16.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, kontrolna i komandna jedinica 16 prima na ulazu vrednosti struje Ii, napona Ui, struje luka IA, napona luka UA i eventualno referentnu vrednost struje PS.

Kontrolna i komandna jedinica 16 obrađuje primljene podatke i određuje vrednosti referentne struje IR i referentnog napona UR, i šalje ih, tim redosledom, električnoj regulacionoj jedinici 12 i naponskoj regulacionoj jedinici 14.

Na taj način, kontrolna i komandna jedinica 16 vrši kontrolu u povratnoj sprezi i struje luka IA kao i napona luka UA koji napaja elektrode 62, dopuštajući kompenzaciju njihovih mogućih odstupanja u odnosu na idealnu strujnu vrednost 10 i idealnu vrednost napona U0.

U skladu sa nekim oblicima realizacije, štaviše, kontrolna i komandna jedinica 16, upoređujući podešenu vrednost struje PS sa stvarnom strujom Ii i naponom Ui i strujom luka IA i naponom luka, izračunava referentnu struju IR, referentni napon UR i frekvenciju oblika talasa za oba, kako bi se optimizovalo napajanje na elektroda 62.

Na taj način, vrednosti referentne struje IR i referentnog napona UR mogu se koristiti nezavisno da izvrše prvu kontrolu na električnom luku delovanjem na električnu regulacijsku jedinicu 12, i drugu kontrolu na električnom luku delovanjem na uređaj za pozicioniranje 46.

Posebno, može se izvršiti prva kontrola da se kompenzuju iznenadne varijacije struje električnog luka i da bi se sprečilo moguće oštećenje električnih komponenti, dok druga kontrola omogućava regulisanje električnog luka na nižoj frekvenciji, kompenzujući varijacije u naponu luka koje su postepene i predvidive tokom vremena, određene, na primer, na osnovu standardnih uslova funkcionisanja.

Ova dvostruka kontrola omogućava rešavanje problema nestabilnosti opterećenja, posebno u početnom koraku pokretanja, kada je opterećenje uvek neuravnoteženo, pojednostavljuje održavanje električnog luka i omogućava kompenzaciju nestandardnih uslova funkcionisanja koji se ne mogu predvideti unapred.

Ovo rešenje, takođe, sprečava oštećenje zidova elektrolučne peći 60, npr. kratki spojevima zbog temperaturnih razlika: takođe, smanjuje se habanje kome su izložene elektrode 62 tokom vremena. To omogućava smanjenje učestalosti održavanja koje se mora sprovesti na uređaju 10 i elektrolučnoj peći 60.

Jasno je da izmene i/ili dopune delova mogu biti napravljene na uređaju i u postupku kao što je opisano do sada, bez udaljavanja od oblasti i obuhvata nezavisnih patentnih zahteva.

Takođe je jasno da, iako je predmetni pronalazak opisan u vezi sa nekim specifičnim primerima, stručnjak u tehnici će svakako biti sposoban da postigne mnoge druge ekvivalentne oblike uređaja i postupaka, koji imaju odlike kao što su navedene u zahtevima i stoga i to spada u oblast zaštite ovde definisan.

Claims (13)

Patentni zahtevi:

1. Uređaj za napajanje električnom energijom elektrolučne peći za elektrolučnu peć (60) koji sadrži najmanje jednu elektrodu (62) i može se povezati na elektroenergetsku mrežu (50) za napajanje elektrode (62) električnom energijom kako bi se dobio električni luk za topljenje metalne mase, elektroenergetska mreža (50) je trofazna električna mreža sa tri faze, uređaj sadrži električnu regulacionu jedinicu (12) umetnutu i povezanu sa elektroenergetskom mrežom (50) i sa elektrodom (62) i konfigurisanu da reguliše najmanje jedan količinu električne energije za napajanje elektrode (62), pri čemu uređaj sadrži najmanje jedan uređaj za detekciju (20, 22) za detektovanje količine električne energije umetnut između elektrode (62) i električne regulacione jedinice (12), uređaj za pozicioniranje (46) konfigurisan za pomeranje najmanje jedne elektrode (62) bliže/dalje od metalne mase koja se topi i kontrolnu i komandnu jedinicu (16) povezanu sa električnom regulacionom jedinicom (12), sa elektroenergetskom mrežom (50), i sa uređajem za pozicioniranje (46) da bi se upravljalo električnom regulacionom jedinicom (12) i uređajem za pozicioniranje (46), naznačen time, što električna regulaciona jedinica (12) sadrži pretvarački uređaj (18) konfigurisan za pretvaranje električne energije elektroenergetske mreže (50) u električnu energiju za napajanje elektrode (62) i snabdeven sa više modula (34), međusobno paralelno povezanih i povezanih sa mrežom za napajanje (50), i time što svaki modul (34) sadrži tri fazna podmodula (34R, 34S, 34T), jedan za svaku od faza (R, S, T) elektroenergetske mreže (50), svaki fazni podmodul (34R, 34S, 34T) sadrži ispravlјačko kolo (36), konfigurisano za ispravljanje i regulaciju odgovarajuće faze struje koja se napaja iz mreže (50), intermedijarno kolo (38), u jednosmernoj struji, konfigurisano da skladišti energiju i stvara razdvajanje između spoljne elektroenergetske mreže (50) i elektroda (62), i kolo pretvarača (40) konfigurisano da invertuje struju regulišući frekvenciju i amplitudu osnovne naizmenične struje na izlazu.

2. Uređaj prema zahtevu 1, naznačen time, što svaki faznih podmodula (34R, 34S, 34T) je povezan sa zvezdastom vezom i zvezdasti centri pojedinačnih faznih podmodula (34R, 34S, 34T) su međusobno povezani u neutralni položaj (N).

3. Uređaj prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što je intermedijarno kolo (38) DC-link.

4. Uređaj prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je invertersko kolo (40) izabrano iz grupe poluprovodnika, dioda, tiristora, tranzistora.

5. Uređaj prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se ispravlјačko kolo (36) postiže pomoću kontrolisanog diodnog mosta ili tiristorskog mosta.

6. Uređaj prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je kontrolna i komandna jedinica (16) konfigurisana da izračuna najmanje referentnu vrednost struje (IR) da bi naredila regulaciju električne regulacione jedinice (12) i referentnu vrednost napona (UR) da bi naredila regulaciju uređaja za pozicioniranje (46).

7. Uređaj prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što sadrži uređaj za detekciju struje (20) za detekciju struje luka (IA) i uređaj za detekciju napona (22) za detekciju napona luka (UA), uređaj za detekciju struje (20) i uređaj za detekciju napona (22) su povezani sa kontrolnom i komandnom jedinicom (16).

8. Uređaj prema zahtevu 7, naznačen time, što je pretvarački uređaj (18) konfigurisan da konvertuje struju (Ii) i napon (Ui) elektroenergetske mreže (50) u vrednosti struje luka (IA) i vrednosti napona luka (UA) za napajanje elektrode (62), i uređaja za regulaciju struje (42), postavljenog između kontrolne i komandne jedinice (16) i pretvarača (18), i konfigurisanog da primaju na ulazu referentnu vrednost struje (IR) izračunatu od kontrolne i komandne jedinice (16).

9. Uređaj prema zahtevu 8, naznačen time, što je uređaj za pozicioniranje (46) povezan sa uređajem za upravljanje elektrodom (44), pri čemu je uređaj za upravljanje elektrodom (44) povezan najmanje sa uređajem za detekciju napona (22) da naredi aktiviranje uređaja za pozicioniranje (46) kao funkcije napona luka (UA) i referentnog napona (UR).

10. Postupak napajanja elektrolučne peći za elektrolučnu peć (60) koji omogućava da se dobije električni luk pomoću najmanje jedne elektrode (62) koja se napaja iz elektroenergetske mreže (50), elektroenergetska mreža (50) je trofazna električna mreža sa tri faze, i da reguliše najmanje jednu količinu električne energije za napajanje elektrode (62) pomoću električne regulacione jedinice (12) koja je umetnuta i povezana sa elektroenergetskom mrežom (50) i elektrodom (62), pri čemu postupak uključuje detekciju količine električne energije sa najmanje jednim uređajem za detekciju (20, 22) koji je umetnut između elektrode (62) i električne regulacione jedinice (12), pomeranjem najmanje jedne elektrode (62) bliže/dalјe od metalne mase koja se topi pomoću uređaja za pozicioniranje (46), i kontrolom električne regulacione jedinice (12) i uređaja za pozicioniranje (46) da bi se izvršila prva kontrola električnog luka delovanjem na električnu regulacijsku jedinicu (12), odnosno druga kontrola električnog luka, delovanjem na uređaj za pozicioniranje (46), naznačen time, što obuhvata pretvaranje električne energije elektroenergetske mreže (50) u električnu energiju za napajanje elektrode (62) pomoću konvertorskog uređaja (18) koji ima više modula (34) koji su povezani paralelno jedan sa drugim i sa elektroenergetskom mrežom (50), i time što svaki modul (34) sadrži trofazni podmodul (34R, 34S, 34T), jedan za svaku od faza (R, S, T) elektroenergetske mreže (50), svaki fazni podmodul (34R, 34S, 34T) ima poravnanje i regulaciju odgovarajuće faze struje koja se napaja iz mreže, privremeno skladištenje energije i razdvajanje između spoljašnje elektroenergetske mreže (50) i elektrode (62) sa intermedijarnim kolom (38) u jednosmernoj struji, i invertovanje struje, čime se reguliše frekvencija i amplituda osnovne naizmenične struje na izlazu, inverterskim kolom (40).

11. Postupak prema zahtevu 10, naznačen time, što tokom kontrole obezbeđuje izračunavanje najmanje vrednosti referentne struje (IR) za komandovanje regulacije električne regulacione jedinice (12) i vrednosti referentnog napona (UR) za komandovanje regulacije uređaja za pozicioniranje (46).

12. Postupak prema zahtevu 10 ili 11, naznačen time, što tokom detekcije obezbeđuje detekciju struje luka (IA) i napona luka (UA).

13. Postupak prema zahtevu 12, naznačen time, što se aktiviranje uređaja za pozicioniranje (46) vrši pomoću uređaja za kontrolu elektrode (44) kao funkcije napona luka (UA) i dobijenog referentnog napona (UR).