Авторы: Б. С. Дмитриевский, А. В. Башкатова
Источник: Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2019;62(7):571-577.; https://fermet.misis.ru/
В статье представлен один из возможных вариантов формирования математической модели дуговой сталеплавильной печи.
С целью построения модели, наиболее точно отражающей поведение объекта управления – дуговую сталеплавильную печь, изучены работы по данной тематике и сформированы основные принципы построения.
Для получения необходимых характеристик ДСП используем метод, основанный на применении схем замещения электрической цепи трехфазной дуги без нулевого провода. Также введем следующее допущение:значения активных сопротивлений, а так же собственных индуктивностей элементов цепи рассчитываются независимо и принимаются постоянными для всех этапов плавки.
Наибольшую сложность использования схем замещения при моделировании представляет математическое описание поведения электрической дуги. Зачастую дуга представлена переменным активным сопротивлением. Данное допущение возможно и активно используется ввиду упрощения расчетов, однако такой подход не способен учесть нелинейные свойства дуги.
Широкую популярность у ряда исследователей получили теоретические модели проводимости электрической дуги. К ним можно отнести и нелинейное дифференциальное уравнение Касси.
Модели, реализованные на основе уравнения Касси, способны предоставить необходимую информацию с учетом нелинейных свойств дуги и исследовать разные периоды ее горения
Одной из наиболее важных динамических характеристик дуги, как электрического объекта, является зависимость напряжения от тока – вольтамперная характеристика (ВАХ). Исходя из формы ВАХ, можно говорить о характере горения дуги, области существования и ее устойчивости, что напрямую влияет на качество управления
Как и все объекты управления, ДСП подвержены влиянию внешних неконтролируемых возмущающих воздействий. И если изменение геометрии подэлектродного пространства имеет стохастический характер, то для «постоянной времени» проводимости дуги выявлены закономерности и получены численные значения для разных этапов плавки.
Особый интерес исследования ДСП состоит в получении статических характеристик – зависимостей в установившемся режиме между входными и выходными параметрами
Проведенный в работе анализ показал, что ДСП относится к сложным нестационарным технологическим объектам, проявляющим нелинейный характер. Предложенная модель позволяет провести анализ ДСП, как объекта управления.
1. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки спецального нагрева: Учебник для вузов / А.Д. Свенчанский, И.Т. Жердев, А.М. Кручинин и др. / Под ред. А.Д. Свенчанского / – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с.
2. Моделирование электротехнических комплексов металлургических предприятий: Учеб. пособие / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, Т.Р. Храмшин, А.А. Мурзиков. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. – 235 с.
3. Чередниченко В.С., Аньшаков А.С., Кузьмин М.Г. Плазменные электротехнологические установки: Учебник для вузов / Под ред. В.С. Чередниченко. – 3 изд., испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 602 с.