Пристрій для електроживлення постійним струмом плавильної печі

1. Пристрій для електроживлення постійним струмом плавильної печі із двома електродами (15, 16), що містить принаймні два однофазних випрямлячі з некерованим вентильним мостом (9) і блок керування (10), пов'язаний із загальним ланцюгом (12), з датчиком струму (11) і електронним ключем (13) на вході, який відрізняється тим, що однофазні випрямлячі об'єднані у дві групи, кожна з яких містить три однофазних випрямлячі (1, 2, 3 і 4, 5, 6) з обмеженням вихідного струму, причому до складу кожного випрямляча уведений однофазний трансформатор (7) з регулятором (8) змінної напруги в первинному ланцюзі, а вторинний ланцюг з'єднаний з некерованим вентильним U 2 (19) 1 3 28314 4 вимога до симетрії керуючих імпульсів ускладнює печі із двома електродами (15, 16), що містить систему керування й знижує надійність роботи. принаймні два однофазних випрямлячі з Відомий пристрій [UA 59489 С2, 15.09.2003] некерованим вентильним мостом (9) і блок для електроживлення плавильного агрегату, згідно керування (10), пов'язаний із загальним ланцюгом якого електричний струм з живильної мережі (12), з датчиком струму (11) і електронним ключем розподіляється на n кількості паралельно (13) на вході. При цьому, однофазні випрямлячі включених модулів електроживлення. Кожний об'єднані у дві групи, кожна з яких містить три модуль містить некерований міст трифазного однофазних випрямлячі (1, 2, 3 і 4, 5, 6) з струму, проміжну схему постійного струму й обмеженням вихідного струму, при цьому до транзисторний блок. складу кожного випрямляча уведений однофазний За допомогою зазначеного пристрою можна трансформатор (7) з регулятором (8) змінної безупинно продовжувати процес плавки при напруги в первинному ланцюзі, а вторинний виході з ладу одного або декількох модулів ланцюг з'єднаний з некерованим вентильним електроживлення, тому що їхня кількість мостом (9), причому первинні ланцюги вибирається із запасом, що веде до підвищення випрямлячів (1, 2, 3) першої групи підключені до вартості встаткування. Споживана реактивна відповідних лінійних напруг живильної трифазної потужність (або коефіцієнт потужності) пристрою мережі, а первинні ланцюги випрямлячів (4, 5, 6) може підтримуватися постійною також за другі групи підключені до відповідних фазних допомогою збільшення кількості модулів. напруг живильної трифазної мережі, виходи всіх Проміжна схема кожного модуля являє собою випрямлячів підключені через окремі ємнісний накопичувач енергії, що струмопровідні пристрої (14) паралельно до характеризується підвищеним пусковим струмом електродів (15, 16) плавильної печі, створюючи (початковий струм зарядки) і збільшеною типовою дванадцятифазну систему випрямленої напруги, а (габаритною) потужністю трансформатора вхід кожного блоку (10) керування функціонально живильної мережі. Для обмеження початкового зв'язаний через електронний ключ із загальним струму зарядки потрібно додаткове блоком задаваного впливу (17). струмообмежуючий пристрій, що також підвищує Відповідно до корисної моделі, напруга від вартість всієї установки. трифазної мережі подається на шість однофазних Таким чином, застосування цього пристрою випрямлячів з обмеженням вихідного струму, які електроживлення може бути економічно входять у дві групи. Перша група випрямлячів виправданим лише в дуже великих агрегатах. живиться від лінійних, а друга від фазних напруг Основним завданням корисної моделі є живильної трифазної мережі. створення пристрою для електроживлення Кожний випрямляч містить однофазний постійним струмом плавильної печі, що трансформатор з регулятором змінної напруги в забезпечить необхідну надійність роботи при первинному ланцюзі й некерованому вентильному одночасному зменшенні вартості й без погіршення мосту у вторинному ланцюзі, а також блок енергетичних показників (коефіцієнт потужності, керування, пов'язаний із загальним ланцюгом коефіцієнт перекручування форми напруги мережі) датчиком струму й електронним ключем на вході. установки. Вихідна напруга від всіх випрямлячів подається Поставлене завдання вирішується тим, що в через окремі струмопровідні пристрої до запропонованому пристрої електроживлення електродів плавильної печі, створюючи постійним струмом плавильної печі із двома дванадцятифазну систему випрямленої напруги. електродами, у якому від трифазної живильної Вхід кожного блоку керування функціонально мережі подають напругу на дві групи однофазних зв'язаний через електронний ключ із загальним випрямлячів, на першу групу випрямлячів подають блоком задаваного впливу. лінійні напруги, а на другу групу подають фазні При регулюванні потужності нагрівання напруги при цьому, обидві групи випрямлячів коефіцієнт потужності пристрою підтримується утворять трифазні системи, і виконані з постійним за допомогою зміни шпаруватості обмеженням вихідного струму, потім комутирують і включення одного або двох однофазних регулюють випрямлену напругу за допомогою випрямлячів у повнофазному режимі з наступним однофазних регуляторів змінної напруги, включенням інших при збільшенні кількості включених у первинні ланцюга кожного розплаву в плавильній печі. випрямляча, і подають випрямлену напругу з З метою автоматичного розподілу потужності кожного випрямляча через окремі струмопровідні між групами або окремими випрямлячами, у пристрої на електроди плавильної печі, для кожний випрямляч входять граничний елемент і створення на навантаженні напруги, що має функціонально пов'язаний з ним другий пульсації, які відповідають 12-фазній схемі електронний ключ, причому вхід граничного випрямлення. Крім того, при регулюванні елемента підключений до загального ланцюга випрямленої напруги змінюють шпаруватість датчика струму й блоку керування. Другий включення одного або двох однофазних електронний ключ виходом підключений випрямлячів у повнофазному режимі з наступним паралельно до першого електронного ключа включенням інших випрямлячів при збільшенні наступного випрямляча. кількості розплаву в плавильній печі для підтримки Як регулятор змінної напруги в кожному постійного коефіцієнта потужності пристрою. випрямлячі можуть бути використані два Корисна модель реалізується в пристрої для паралельно включені тиристори (однофазний електроживлення постійним струмом плавильної тиристорний регулятор), що дозволяє комутувати 5 28314 6 однофазну мережу змінного струму й регулювати останнього випрямляча підключений паралельно напругу на навантаженні фазовим методом. електронному ключу 13 першого випрямляча (на Другий електронний ключ повинен бути не Фіг.2 показана структурна схема керування тільки повністю керованим, тобто таким, що включається однієї групи випрямлячів 1-3). при наявності відкриваючого сигналу й Пристрій для електроживлення плавильної залишатися включеним при його знятті. Як печі (Фіг.1) працює в такий спосіб. При подачі електронний ключ може бути застосований, мережної трифазної напруги на вхідні клеми наприклад, оптотиристор. джерела живлення, лінійна напруга фаз АВ, ВР і Пропонована корисна модель забезпечує СА подається відповідно на входи випрямлячів 1, необхідну надійність роботи при одночасному 2, 3 першої групи, фазна напруга трифазної зниженні вартісних показників. Використовувані в мережі AN, BN, і CN подається відповідно на ньому елементи (тиристори, діоди) мають більше входи випрямлячів 4, 5, 6 другої групи. При подачі низьку вартість, ніж елементи (транзистори, живлячої напруги на схему керування й при накопичувальні ємності) у прототипі. включенні всіх електронних ключів 13, віпираючі Застосування окремих струмопровідних сигнали, що відповідають повнофазному режиму пристроїв замість один загального приводить до включення, подаються на регулятори 8 кожного поліпшення комутацію вентилів, що підвищує їхню випрямляча, останні відкриваються й на виході надійність, і до зменшення впливу випрямлячів джерела живлення і на електродах 15, 16 печі один на одного через наявність власної з'являється випрямлена напруга, що має індуктивності струмопровідних пристроїв, дванадцятифазні пульсації (тому що обидві величина якої залежить від їхнього розташування випрямні групи живляться від двох трифазних й довжини. систем, напруги яких зміщені одна відносно одної На Фіг.1 показана структурна електрична на електричний кут, рівний 30°). схема нового пристрою електроживлення Через електроди 15, 16 протікає постійний плавильної печі, яку можна розділити на три струм і забезпечується тепловиділення в печі. У основних блоки: початковий період плавки процес ведеться при А1 - дві групи, що складаються із трьох невеликій електричній потужності, що вводиться, однофазних випрямлячів (1, 2, 3 і 4, 5, 6) з яка регулюється за рахунок включення одного, обмеженням вихідного струму. До складу кожного двох або однієї групи випрямлячів. При цьому випрямляча входять однофазний трансформатор вихідна напруга відповідно буде U0=0.942, 7 з регулятором спадання напруги 8 у первинному U0=1.27U2 і U0=1.35U2 (де U2 - діюче значення ланцюзі й некерованому вентильному мосту 9 у напруги вторинної обмотки однофазного вторинному ланцюзі, а також блок керування 10 з трансформатора) із числом вихідних фаз (число датчиком струму 11 і електронним ключем 13. пульсацій за період m2) m2=2, m2=4, m 2=6 Датчик струму 11 виконує функцію відповідно. Плавне регулювання напруги при вимірювального елемента й утворить із блоком необхідності здійснюється фазовим методом за керування 10 загальний ланцюг 12 (ланцюг допомогою тиристорних регуляторів 8 залежно від зворотного зв'язка), що призначений для керуючого сигналу, що надходить від загального обмеження й стабілізації вихідного струму кожного блоку 17 впливу, що задає. Наявність датчика випрямляча. струму 11 і ланцюга 12 зворотного зв'язка А2 - плавильна ел.піч з електродами 15 і 16, переводить кожний випрямляч у режим які з'єднані окремими струмопроводами 14 із обмеження (стабілізації) струму. Стабілізація відповідними виходами випрямлячів 1-6. наступає при досягнень струмом номінальної A3 - загальний блок задаваного впливу 17, що величини. функціонально пов'язаний із блоками керування Джерело живлення в автоматичному 10 кожного випрямляча, через електронний ключ режимі (Фіг.2) працює в такий спосіб. Вихідний 13 і служить для завдання необхідного значення стан для початку роботи приймають таким, коли вихідного параметра (напруга, струм) джерела включений один (кожної із груп) випрямляч при живлення. початковій фазі плавки, допустимо, 1. При На Фіг.2 показана структурна електрична збільшенні електропровідності розплаву росте схема керування новим джерелом живлення. У струм у ньому, при досягненні струмом цьому випадку в схему керування уведено номінальної величини випрямляча 1, останній додатковий блок А4, що призначений для переходить у режим стабілізації струму, одночасно автоматичного включення випрямлячів і розподіл відбувається спрацьовування граничного потужності (навантаження) між ними. Блок А4 елемента 19 (напруга спрацьовування граничних містить граничний елемент 19 і функціонально елементів вибирають такими, що вони пов'язаний з ним другий електронний ключ 20. спрацьовують, коли вихідний сигнал датчика 11, Вхід граничного елемента 19 підключений до пропорційний току працюючого випрямляча, загального ланцюга 12, а вихід другого досягає величини його номінального струму), після електронного ключа 20 підключений паралельно чого спрацьовує другий електронний ключ 20 і першому електронному ключу 13 наступного підключається в роботу другий випрямляч 2. При випрямляча, тобто електронний ключ 20 першого цьому струм навантаження розподіляється між випрямляча 1 підключений паралельно ключу 13 випрямлячами 1 і 2 і величина струму в першому другого випрямляча 2, ключ 20 другого випрямлячі стає меншою номінального значення. випрямляча першому ключу 13 третього Підключення інших випрямлячів здійснюється випрямляча 3 і т.д. Другий електронний ключ 20 автоматично в міру росту електропровідності 7 28314 розплаву, як вказувалося вище, і струм навантаження (уведена потужність у печі) розподілиться рівномірно між всіма працюючими випрямлячами. При зниженні струму в кожному випрямлячі, електронні ключі 20 залишаються включеними й вимикання випрямлячів не відбувається до закінчення плавки. Таким чином, при регулюванні параметрів плавки коефіцієнт потужності залишається практично постійним, тому що тепловиділення в печі регулюється зміною шпаруватості включення одного або декількох однофазних випрямлячів у повнофазному режимі з наступним включенням інших випрямлячів при збільшенні кількості розплаву в печі. Економічний ефект корисної моделі досягається забезпеченням необхідної надійності роботи устаткування без погіршення його енергетичних показників, зниженням вартості й капітальних витрат на запасних частинах і технічному обслуговуванні, що зменшує строк окупності всього агрегату, особливо при потужностях плавильної печі 0.6-1.5Мвт. 8