Устройство для питания мощных электропечей переменного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (t i) 1003 507 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву — . (22) Заявлено 20.11.81 (21) 3366410/24-0 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень J% 8

Дата опубликования описания 28.02,83 (51) h%. Кл.

Н 05 В 3/60

Гееудерстееекье! кемитет

СССР

Ilo аелем езееретееке и етерытий (53) УДK621.365. .31 (088i8) Ю. К. Волков, Я, В. Метелица, П. A. пруф,. В. А."Оычцр и Г. N. Торбенк в

/ /,т Л -;-,.

Челябинский политехнический инсти) уг им . Дендтского;: =,:, комсомола и Государственный научи -иссщ иовательский- - и проектно-конструкторский институт э Них".. промышленности (?2) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ МОШНЫХ ЭЛЕКТРОЦЕЧЕЙ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к элекгротер- мии и предназначено цля элек г ропитания .печей сопротивления прямого нагрева, таких, например, как печей графигации и карборунцовых, а также цругих элекгропечей.

Известно устройство цля питания элекгропечей, пигаюшихся от специальных печных трансформаторов через многоамперных токопровоц — короткую се гь.

На низшей или высшей сторонах печного трансформатора включаются устройства поперечной компенсации реактивной мошносги цля повышения коэффициента мошносги cos 9 всей элекгропечной уста15 новки (13 .

Недостаток данного устройства сосгоит в невозможности перецачи полной мошносги трансформатора.

Наиболее близким по технической

20 сушности к прецлагаемому является уст, ройство цля питания мощных элекгропечей переменного тока, соцержашее печной трансформатор, к вывоцам которого . поцсоединена короткая сегь, выполненная из шихтованных и оцнополярных шинопакетов цля токов прямого и обратного направления, и блок поперечной . компен сации реактивной мощности с узлом lIQQ» ключения его к короткой сети (2 ) .

Недостаток данного устройства заключается в невозможности передачи пол» ной мошносги печного трансформатора в активное сопротивление печной установки.

Бель изобретения — повышение произ воцительности элекгропечной установки путем увеличения перецаваемой активной мошносги.

Указанная цель цосгигаегся тем, что участок короткой сети, нахоцяшийся между печным трансформатором и узлом подключения блока компенсации, выпо » нен в вице петли, образованной разнесенными однополярными шинопакетами цля токов прямого и обратного направ

3 1001 ления, инцуктивное сопротивление которой равно индуктивному сопротивлению печи и участка короткой сети между печью и узлом подключения блока компенсации. 3

Выполнив, согласно изобретению, учао» ток короткой сети, нахоцяшийся межцу печным трансформатором и узлом подклею» чения устройства компенсации, в виде © прямоугольной. петли, образованной раз несенными однополярными шинопакетами, несущими ток прямого и обратного направления, в зависимости от размеров этой петли получаем необходимое значение iS ,.( индуктивного сопротивления .

Таким образом, между печным трансформагором и узлом подключения блока поперечной компенсации создается участок короткой сеги с индуктивным сопро- щ тивлением, соизмеримым с индуктивным сопротивлением, состоящим из индуктивных сопротивлений печи и участка короткой сети между печью и узлом подключения блока компенсации. 25

На фиг. 1 изображена эквивалентная схизма питания печи; на фиг. 2 — векторная диаграмма, токов и напряжений цля схемы фиг. 1, на фиг. 3 — пример выполнения конструкции участка короткой сети ЭО между печным трансформато ром и узлом подключения блока компенсации.

На фиг. 1 привецена эквивалентная схема прецлагаемой сис темы питания, гце А - инцуктивное сопротивление X

35 электропечного контура, состоящее из инцуктивного сопротивления печного транс - форматора и индуктивного сопротивления участка короткой сети, который нахоцится между печным трансформатором и

46 узлом подключения компенсирующего устройства, Б — индуктивное сопротивление

XZ состоящее иэ индуктивного сопротивления печи и индуктивного сопротивления участка короткой сети, который нахоцит-

4$ ся между узлом подключения компенсирующего устройства и печью; В - емкость . конценсаторной батареи х Г - суммарное активное сопротивление элекгропечного контура R, состоящее иэ активных .сопротивлений короткой сети и печи

3xz - ток в цепи конденсаторной батареи, 3 ток в цепи нагрузки; 3 - ток источйика питания.

Индуктивное сопротивление А примерно равно индуктивному сопротивлению Б, т.е. х., х2.

Емкость конденсаторной батареи В такова, что коэффициент мощности на вхо507 4 де электропечного контура остается неизменным, например, Cos М = 1.

Векторная диаграмма токов и напряжений цля цанного случая приведена на фиг. 2, гце U<< - падение напряже ния на индуктивном сопротивлении А, VX2- пацение напряжения на инцуктивном сопротивлении Б.

Поскольку векторы тока питания 3 и напряжения пигания О„ц совпацают по.фазе, то вектор пацения напряжения

UXq, всегца перпендикулярен вектору

U . Вектор 0х. всегца является гипотенузой прямоугольного треугольника напряжений ОАВ, на которую опираются взаимно-перпендикулярные векторы-катеTbf 0 И„т и Ug q.

На этот же вектор гипотенузу lJ опираются взаимно перпенцикулярные векгорыкатеТы Up и Ugg, образуя прямоугольный треугол,ьник ОАС.

При равенстве векторов 0х и 0х2векторная циаграмма симметрична относительно вектора напряжения О,< (ОА), треугольники ОАВ и ОАС равны, из чего слецует равенство векторов ОВ и ОС, т,е.

R . пит (4)

Таким образом, мощность печного трансформагора полностью передается в активное сопротивление R, т.е. активная

1 мощность электропечной установки повышается по сравнению с существующей системой питания и определяется как

2 2 ир 0п т — — (21

p q

На фиг. 3 изображена конструкция участка короткой сети между трансформатором и узлом подключения устройства компенсации.

Устройство для питания электропечей ., переменного тока состоит из печного трансформатора 1, к выводам которого поцсоецинена короткая сеть 2, выполнен-. ная иэ шихтованных 3 и оцнополярных

4 шинопакетов, и блок 5 поперечной компенсации реактивной мощности 5 с узлом 6 подключения его к короткой сети. При этом величина индуктивного сопроР тивления участка короткой сети между печным трансформатором 1 и узлом 6 подключения блока компенсации, обуславливаюшая величину индуктивного сопротивления А, изменяется B зависимости от расстояния межцу оцнополярными шинопакетами 4 прямоугольной петли.

Формула изобретения наг

Фиг. 1

% 1001

Прецлагаемое устройство цля питания, эквивалентная схема замещения которого соответствует фиг. 1, рабогает слецующим образом.

Компенсация индуктивного сопротивления Б печи и участка короткой сети, находящегося межцу печью и узлом 6 подключения блока компенсации, в цанном случае осуществляется конценсаторной батареей параллельным способом. Компенсация же инцуктивного сопротивления участка короткой сети между печным трансформагором 1 и узлом 6 подключения компенсации осуществляется послецовательным способом. Обеспечив на вхоце цепи значение cog = 1, в послецова тельном контуре, состоящем из инцукгив ного сопротивления А и активно-емкостно» го сопротивления, эквивалентного двум параллельным ветвям В и Б, схемы, соз- 20 даегся резонанс напряжений, при котором напряжение на емкости B превышает напряжение питания 0„,- .

В результате увеличиваегся напряжение на активном сопротивлении, что при- 25 воцит согласно выражения (1) к росту активной мощности Яг, и производительности печи.

В реальных печных установках не обязательно .точно цовоцить значение ЗО индуктивного сопротивления y,1 „цо значения к, так как при этом потребуется значительная мощность устройсгва компенсации. Увеличение значения х„ в этом случае определяется необхоцимым повыше- кием активной мощности P

Таким образом, прецложение позволяет увеличигь активную мощность электропечи на 10% по сравнению с известными устройствами и получить экономический

507 4 эффект от производства цополнигельной продукции на 1000 г условного объема в размере 9000 руб. в гоц.

Устройство цля питания мощных элек тропечей переменного тока, соцержашее печной трансформатор, к вывоцам которого поцсоецинена короткая сеть, выполненная из шихтованных и оцнополярных шинопакетов цля токов прямого и обраьного направления, и блок поперечной компенсации реактивной мощности с узлом подключения его к короткой сети, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения произвоцительности электропечной установки путем увеличения пере даваемой активной мощности, участок короткой сети, нахоцяшийся межцу печным трансформатором и узлом подключения блока компенсации, выполнен в вице пеъли, образованной разнесенными однополярными шинопакегами цля токов прямого и обратного направления, индуктивное сопрогивлейие которой равно инцуктивному сопротивлению печи и участка короткой сети межцу печью и узлом подключения блока компенсации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Данцис Я. Б. и Жилов Г. M. Иокусственная компенсация реактивной мощности элекгропечей. ll., Энергия", 1971, с. 26-28.

2. Короткие сети и электрические параметры цуговых электропечей. Поц рец. Я. Б. Данциса, М., Энергия, 1974, с. 286.

1001807 с

Фиь. 2

ВНИИПИ Заказ 1454/76 Тираж 843 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4