Реактивний баластний пристрій

1. Реактивний баластний пристрій (V) для трансформатора (Т) електродугової печі, що містить дросельну котушку (1) і відкритий перемикач (2) ступенів навантаження, причому перемикач (2) ступенів навантаження виконаний з можливістю регулювання реактивного опору дросельної котушки (1) під навантаженням. 2. Реактивний баластний пристрій (V) за п. 1, який відрізняється тим, що дросельна котушка (1) виконана у вигляді окремої дросельної котушки без феромагнітного осердя з сухою ізоляцією. 3. Реактивний баластний пристрій (V) за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що дросельна котушка (1) має кілька відводів (4), кожному з яких відповідає певна кількість витків дросельної котушки (1). 4. Реактивний баластний пристрій (V) за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що перемикач (2) ступенів навантаження містить кілька вхідних контактів (8), щонайменше один вихідний контакт (10) і перемикальний елемент (9), при цьому перемикальний елемент (9) виконаний з можливістю з'єднання щонайменше одного вхідного контакту C2 2 (19) 1 3 цією ціллю відомо, що у заздалегідь включений трансформатор вбудовується пристрій для встановлення реактивності з дросельною котушкою і з перемикачем ступенів навантаження. В типовому випадку такі пристрої з котушками і активною частиною трансформатора розміщують у резервуарі, заповненому ізолювальним засобом. Для установки печі без вбудованої в трансформаторний резервуар додаткової реактивності, крім того, відомо, що зовні трансформатора, наприклад, у відкритому розподільному пристрої використовуються змонтовані дросельні котушки без феромагнітного осердя як додаткової реактивності. Проте з виконаними таким чином додатковими реактивностями неможливо встановити оптимальну для всіх робочих станів печі реактивність під навантаженням. Тому на практиці багато установок електродугових печей працюють з постійною заздалегідь вибраною реактивністю. Дросельна котушка, що використовується для цього, має, щонайменше, одне відведення, яке відгалужує протікаючий через котушку струм після певного числа витків і, тим самим, додає безумовно встановлену реактивність трансформатору. Для додання бажаної реактивності відведення вмонтовується постійним способом. Проте повинна здійснюватися зміна, якщо через тривалий період роботи виявляється, що вибрана реактивність в режимі під навантаженням, тобто при роботі печі, встановлена не оптимальним чином, що, наприклад, приводить до небажаного підвищення споживання енергії, або що реактивність повинна бути відрегульована залежно від процесу. Для цього невигідним чином потрібне відключення електроживлення, тим самим, зупинка печі, а також монтаж трансформатора з іншим відведенням на дросельній котушці. Перша задача винаходу полягає в тому, щоб створити пристрій, за допомогою якого можна було просто встановлювати, зокрема, реактивність, включену перед трансформатором. Друга задача винаходу полягає в тому, щоб створити трансформатор, за допомогою якого реактивність можна було встановлювати максимально точно. Третя задача винаходу полягає в тому, щоб створити електродугову піч, зокрема, для плавки сталі, яка в режимі під навантаженням по можливості оптимально і економічно забезпечується енергією. Перша задача згідно з винаходом вирішується тим, що запропонований реактивний баластний пристрій, зокрема, для печі, з дросельною котушкою і з відкритим перемикачем ступенів навантаження, причому перемикач ступенів навантаження виконаний з можливістю встановлення реактивності дросельної котушки під навантаженням. Відповідна винаходу комбінація дросельної котушки з відкритим перемикачем ступенів навантаження забезпечує можливості встановлення попередньої реактивності під навантаженням, так що відповідно до виробничих потреб завжди може бути вибрана оптимальна попередня або додатко 97120 4 ва реактивність, особливо при використанні режиму навантаження печі. Реактивний баластний пристрій не обмежений його вживанням для встановлення реактивності для електродугової печі або для трансформатора печі. Він може також включатися перед іншими споживачами енергії або установками, параметри яких визначаються, зокрема, за допомогою реактивності. Переважним чином для реактивного баластного пристрою вибрана вільна, з сухою ізоляцією дросельна котушка без феромагнітного осердя. У разі дросельних котушок без феромагнітного осердя з сухою ізоляцією не використовується ізоляційне масло, завдяки чому витрати на технічне обслуговування знижуються, і зменшується пожежонебезпечність, внаслідок чого підвищуються економічність і нешкідливість для навколишнього середовища. Крім того, дросельна котушка має відповідне число місць відведення, яким відповідає певна кількість витків котушки. Оскільки індуктивність і, тим самим, імпеданс котушки залежить від кількості витків, через які протікає струм котушки, можна за рахунок відгалуження змінного струму, що протікає в котушці, в місці відведення ступеневим способом задавати імпеданс котушки і, тим самим, реактивність, тобто реактивний опір при змінному струмі, у відповідності із ступенями місць відведення. В переважному подальшому розвитку реактивного баластного пристрою, скомбінований з дросельною котушкою вільний перемикач ступенів навантаження має деяку кількість вхідних контактів, щонайменше, один вихідний контакт і перемикальний елемент. При цьому перемикальний елемент виконаний з можливістю поперемінного варійованого з'єднання, щонайменше, одного вхідного контакту з вихідним контактом. У разі декількох вхідних контактів перемикальний елемент може, таким чином, сполучати, відповідно, один або декілька вхідних контактів з вихідним контактом. За рахунок відповідного встановлювання перемикального елемента вихід, таким чином, управляється на одному або будь-якому вихідному контакті. Перемикач ступенів навантаження містить, крім того, резервуар з ізолювальним засобом, який виконаний з можливістю поміщення в нього перемикального елемента. За рахунок ізолювального засобу усувається іскровий пробій через високі напруги. За рахунок ізолювальних властивостей ізолювального засобу зменшується іскровий проміжок, так що конструктивні габарити в цілому зменшуються. Перемикальний елемент містить відповідним чином деяку кількість входів і, щонайменше, один вихід, причому з одним або кожним виходом співвіднесений вузол розгалуження, з яким з'єднуються, щонайменше, дві гілки мостової схеми, причому гілки, відповідно, є деактивованими в місцях включення, причому гілки, відповідно, є варійованим чином сполученими з входами і, відповідно, попарно між собою через поперечне з'єднання сполучені з місцем вмикання навантаження, зокрема, вакуумним вимикачем. 5 До вузла розгалуження, що відноситься до виходу перемикального елемента, сходяться гілки, які відносяться до мостової схеми, причому мостова схема містить, щонайменше, дві гілки. Гілки встановлюють контакт з входами перемикального елемента і можуть при цьому окремо контактувати з різними входами, так що на вході прикладено декілька гілок або тільки, відповідно, одна гілка на відповідному одному вході. Зокрема, може бути реалізований варійований контакт за рахунок зсуву гілок між різними входами. Якщо всі гілки прикладені до одного входу або всі гілки контактують з цим входом, то задається одна позиція ступеня. Якщо, навпаки, дві гілки прикладені до двох різних входів, то визначається позиція моста. При тільки двох гілках є тільки одна позиція ступеня і одна позиція моста. Так само виконаний перемикальний елемент забезпечує можливість перемикання під навантаженням, причому перемикання з однієї позиції ступеня на іншу здійснюється послідовно через утворення позиції моста. Гілки мостової схеми перемикального елемента зв'язані попарно з поперечними з'єднаннями, які є деактивованими через, відповідно, місце включення навантаження. Між вузлами розгалуження і поперечними з'єднаннями гілки, із свого боку, мають, відповідно, місця перемикання. Якщо тепер місця перемикання на окремих гілках деактивують, наприклад, щоб ці гілки зсунути з кожного одного входу на кожний інший вхід, то зв'язані з цими гілками поперечні з'єднання беруть на себе, перш за все, навантаження і можуть до того ж вирівнювати флуктуації струму і напруги в області вузла розгалуження і усувати перевантаження при перемиканні, що є там. Тепер поперечні з'єднання в місцях перемикання навантаження можуть деактивувати, і від’єднанні від протікання струму гілки можуть зсовуватися. Місця включення навантаження переважно визначаються вакуумними вимикачами, оскільки вакуумні вимикачі як силові вимикачі за рахунок екрануючої дії вакууму функціонують надійним чином і стійкі до зносу. До того ж гілки між поперечними з'єднаннями і місцями контакту на вхідній стороні відповідним чином оснащені дросельними елементами, які в мостовій конфігурації гарантують по суті рівномірний розподіл навантаження у струмовому ланцюзі. Бажане виконання реактивного баластного пристрою в значній мірі забезпечується тим, що число місць відведень дросельної котушки співпадає з числом вхідних контактів перемикача ступенів навантаження і, відповідно, місце з'єднання сполучене з вхідним контактом. При цьому переважним є лінійне співвідношення місць відведень з вхідними контактами, так що відлік вхідних контактів із заданої послідовності відповідає зростаючій або спадальній реактивності дросельної котушки. Тим самим має місце бажана однозначна відповідність між ступенями реактивності і вхідними контактами. Крім того, існує доцільним способом однозначна відповідність між вхідними і вихідними контактами перемикача ступенів навантаження і входами і виходами перемикального елемента. Тим самим, зокрема, входи перемикального елемента одноз 97120 6 начно відповідають ступеням реактивності. За допомогою перемикального елемента, як частини перемикача ступенів навантаження, таким чином, виражається узгодження реактивності трансформатора, за допомогою вибору ступеня, з місцями відгалуження дросельної котушки. Друга задача згідно з винаходом вирішується трансформатором, зокрема, для печі, з яким співвіднесений реактивний баластний пристрій вищеописаного типу. У трансформатор переважним чином вбудований додатковий пристрій для встановлення реактивності з дросельною котушкою і з перемикачем ступенів навантаження. Третя задача згідно з винаходом вирішується електродуговою піччю, зокрема, для виплавки сталі, до якої підключений трансформатор вищеназваного типу. В подальшому описі більш детально пояснюється приклад виконання винаходу з посиланнями на креслення, на яких в схемному зображенні представлене таке: Фіг.1 - реактивний баластний пристрій з дросельною котушкою без феромагнітного осердя і з перемикачем ступенів навантаження, Фіг.2 - процес перемикання перемикального елемента між позицією ступеня і позицією моста в 6 окремих зображеннях з А по F, і Фіг.3 - лінійна схема печі з трансформатором і реактивним баластним пристроєм вищеназваного типу. На Фіг.1 в цілому показаний реактивний баластний пристрій V з дросельною котушкою 1 без феромагнітного осердя і з вільним перемикачем 2 ступенів навантаження. Дросельна котушка 1 без феромагнітного осердя через точку 3 подачі живлення сполучена із струмовою мережею і забезпечена деякою кількістю рівномірно розміщених місць 4 відведення, через які протікаючий через дросельну котушку 1 без феромагнітного осердя струм може відгалужуватися після, відповідно, кратного значення рівновеликої часткової ділянки протікання через котушку. У необхідному випадку дросельна котушка 1 без феромагнітного осердя може поміщатися у резервуар 5, який тут показаний пунктиром. Вільний перемикач 2 ступенів навантаження має сталевий корпус 6, внутрішній простір 7 якого заповнений ізолювальним засобом, зокрема, маслом. Перемикач 2 ступенів навантаження має декілька вхідних контактів 8, які сполучені дротом з місцями 4 відведень дросельної котушки 1 без феромагнітного осердя. У внутрішньому просторі 7 сталевого корпусу 6 вхідні контакти 8 представляють входи для локалізованого там перемикального елемента 9, який тут зсовується варійованим чином як єдине ціле. Вихід перемикального елемента 9 через вихідний контакт 10 веде назовні і через мережний провідник 11 сполучений з трансформатором печі. За рахунок певного зсуву перемикального елемента до певного вхідного контакту 8 і відповідного місця 4 відведення замикається ланцюг навантаження реактивного баластного пристрою V між точкою 3 подачі живлення і вихідним провідником 11. Тим 7 самим відповідна місцю 4 відведення реактивність 4 дросельної котушки 1 без феромагнітного осердя надається у розпорядження на вихідному провіднику 11. На Фіг.2 схемно показаний процес перемикання перемикального елемента 9 по Фіг.1 між позицією ступеня і позицією моста у фазах перемикання з А по F. За допомогою зображення фази перемикання А спочатку детально пояснюються компоненти перемикального елемента, які є аналогічними для решти фаз перемикання з В по F. Для наочності на зображеннях фаз перемикання з В по F компоненти перемикального елемента 9 тільки в тих випадках мають посилальні позиції, де це необхідно для пояснення процесу перемикання. Показаний на Фіг.2 перемикальний елемент 9 сполучений через перемикач 2 ступенів навантаження з місцями 4 відведень дросельної котушки 1 без феромагнітного осердя, як це можна бачити на Фіг.1. Представлені два входи 12l, 12r перемикального елемента 9, які на Фіг.1 відповідають вхідним контактам 8 перемикача 2 ступенів навантаження. В зображенні на кресленні перемикальний елемент 9 має ліву провідну гілку або гілку 13l або праву провідну гілку або гілку 13r, які, відповідно, мають дросельні котушки 14l 14r і, відповідно, через місця 15l, 15r контакту з тумблерами 16l, 16r сполучені з вузлом 17 розгалуження. Вузол 17 розгалуження веде до виходу 21 перемикального елемента 9. Відповідно, між дросельними котушками 14l, 14r і місцями 15l, 15r контакту існує поперечне з'єднання 18 з вакуумним вимикачем 20 між провідними гілками 13l і 13r, які в місцях 19l, 19r підключення, відповідно, зв'язані з ними. Стрілка S показує зворотний напрям струму. Процес перемикання очевидний з окремих фаз перемикання з А по F: А - перемикальний елемент 9 знаходиться у позиції ступеня на вході 12l. Обидві гілки 13l і 13r 97120 8 прикладені до входу 12l. Тумблери 16l і 16r знаходяться у відповідних місцях 15l, 15r контакту в замкнутому положенні, так що обидві гілки 13l і 13r знаходяться під навантаженням. Дросельні котушки 14l і 14r забезпечують симетричний розподіл навантаження на гілках 13l і 13r. В - тумблер 16r розмикається, в місці 15r контакту контакт порушений. Тим самим тепер поперечне з'єднання 18 через замкнутий вакуумний вимикач знаходиться під навантаженням. С - вакуумний вимикач 20 розмикається, гілка 13r вільна від навантаження і може бути зсунута, все навантаження припадає на гілку 13l. D - вільна від навантаження гілка 13r зсовується з входу 12l до входу 12r. Е - вакуумний вимикач 20 замикається, поперечне з'єднання 18 і гілка 13r знову знаходяться під навантаженням, позиція моста активна, оскільки тепер до того ж входи 12l і 12r через вузол 17 розгалуження встановлюють замкнутий ланцюг. F - тумблер 16r знов замикається, в місці 15r контакту знов встановлюється контакт. Позиція моста, замість реалізації через поперечне з'єднання 18, реалізується через обидва місця 15l, 15r контакту. У зворотній послідовності по відношенню до послідовності від А до F дзеркально симетрично до неї може тепер зсовуватися гілка 13l, щоб встановити позицію ступеня обох гілок 13l і 13r на вході 12r. У такий спосіб за допомогою мостової схеми перемикального елемента 9 з утворенням позицій моста на різних входах можливий зсув від позиції ступеня до позиції ступеня між цими різними входами під навантаженням. Фіг.3 показує електродугову піч О з пічним трансформатором Т і реактивним баластним пристроєм V вищеописаного типу з дросельною котушкою 1 і перемикачем 2 ступенів навантаження. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 97120 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601