Устройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ СТАВИПИЗИРОВАННШ ТОКОМ, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходами через согласуюосие трансформаторы - с выводами для подкгшчения нагрузки, причем согласукяций трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирукяцим аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, датчик текущего напряжения сети и задатчик номинального значения напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьвпения стабилизации тока нагрузки и снижения расхода электрознергии , оно снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которого соединен с блоком задания программы тока, второй вход - с датчиком выkn ходного тока, его первый выход подключен к шунтирующему аппарату, второй выход - к входу.блока управления током третий и четвертый выходы - к аппаратам вклятчения соответственно первого и второго нерегулируемых источников тока, выход блока алгебраического суммирования :л соединен с входом блока управления током, его первый вход - с выходом Эд D блока задания программы тока, второй вход - с выходом блока сравнения текущего и номинального напряжений сети, соединенного первым входом с датчиком напряжения сети, а вторым входом - с задатчиком номинального напряжения сети.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3381370/24-07 (22) 25.09.81 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) В.В. Володин, К.Д.Гуттерман и В.П. Светоносов (71) Производственное объединение

-"Уралэлектротяжмаш" им.В,И. Ленина и Специальное конструкторское бюро тяжелых цветных металлов при институте "Гинцветмет" (53) 621.365.22(088,8) (56) 1.Милях А.М.и др.Системы переменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей. Киев, "Нау кова думка", 1974, с. 123.

2. Авторское свидетельство СССР

ho заявке Р 3268740/07, кл. Н 05 В 7/144, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИ1(ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ТОКОМ, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходами через согласующие трансформаторы — с выводами для подключения нагрузки, причем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим

1(5в G 05 F 3/06; Н 05 В 7/144 аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, датчик текущего напряжения сети и задатчик номинального значения напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьнпения стабилизации тока нагрузки и снижения расхода электроэнергии, оно снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которого соединен с блоком задания программы тока, второй вход - с датчиком выходного тока, его первый выход подключен к шунтирующему аппарату, второй выход - к входу. блока управления током третий и четвертый выходы — к аппаратам включения соответственно первого и второго нерегулируемых источников тока, выход блока алгебраического суммирования соединен с входом блока управления током, его первый вход †. с выходом блока задания программы тока, второй вход — с выходом блока сравнения текущего и номинального напряжений сети, соединенного первым входом с датчиком напряжения сети, а вторым входом — с задатчиком номинального напряжения сети.

1150620

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания мощных электротехнологических установок.

Известны источники питания, содер. жащие неуправляемые параметрические источники тока (ПИТ), соединенные параллельно и подключенные к нагрузке. Регулирование тока нагрузки такого устройства возможно путем отключения или подключения отдельных источников (такое регулирование называется блочным) ttj ..

Однако дискретность значений выходного тока устройства велика и оно не может быть применено для питания большинства типов мощных электротехнологических установок. Кроме того, выходной ток питания ПИТ зависит линейно от напряжения сети и при колебаниях напряжения изменяется в тех же пределах, что также недопустимо по условиям технологических процессов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и сдин ре- ЗО гулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходами через согласующие трансформаторы — с выводами для подключений нагрузки, при-З5 чем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим аппаратом, датчик 4g выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, датчик текущего напряжения сети и эадатчик номинального напряжения N.

Однако для данного устройства ха- 45 рактерны недостаточная стабилизация така и снижение потерь мощности.

Цель изобретения — повьппение стабилизации тока и снижение потерь мощности 50

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходамн через согласующие трансформаторы с выводами для подклочения нагрузки, причем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, атчик текущего напряжения сети и задатчик номинального значения напряжения, снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которого соединен с блоком задания программы тока, второй вход — с датчиком выходного тока, его первый выход подключен к шунтирующему аппарату, второй выход — к входу блока управления током, третий и четвертый выходы— к аппаратам включения соответственно первого и второго нерегулируемых источников тока, выход блока алгебраического суммирования соединен с входом блока управления током, его первь1й вход — с выходом блока задания программы тока, второй вход — с выходом блока сравнения текущего и номинального напряжений сети сое диненного первым входом с датчиком напряжения сети, а вторым входом— с задатчиком номинального напряжения сети.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, Устройство содержит два нерегулируемых параметрических источника тока 1 и 2 и один регулируемый источник 3, при этом нерегулируемые источники имеют по одному выходу 4 и

5 и по одному входу 6 и 7 соответственно (выходы 4 и 5 - "Ток нагрузки", входы 6 и 7 " "Включение-отключение")

Регулируемый источник 3 имеет один выход 8 и три входа 9, 10, 11 (выход 8

"Ток нагрузки", вход 9 — "Управление переключателем ответвлений", вход

t0 — "Шунтирование", вход 11

"Включение-отключение" ), причем источники 1,2,3 соединены параллельно на общих шинах 12 нагрузки.

Устройство содержит также аппараты включения 13, 14, 15 источников

1,2,3, при этом аппараты включения

13 и 14 имеют по три выхода 16 — 18 и 19 — 21 и по четыре входа 22 — 25 и 26 — 29 соответственно (выходы 16

620

3 1150 и 19 — "Включение-отключение", выходы 17 и 20 — "Включено", выходы

18 и 21 — "Отключено", входы 22 и

26 — "Отключение", входы 23 и 27

"Включение", входы 24 и 28 — "Блокировка отключения", входы 25 и 29 .

"Блокировка включения").

Аппарат включения 15 имеет два выхода 30 и 31 и два входа 32 и 33 (выход 30 — "Включение-отключение", выход 31 — "Включено", вход 32—

"Включение", вход 33 — "Блокировка включения 1).

Устройство снабжено также шунтирующим аппаратом 34, имеющим !

5 три выхода 35 — 37 и один вход 38

1„ выход 35 - "Шунтирование", выход 36

"Отключение", выход 37 — "Включено", вход 38 — "Включение-отключение"), а система управления содержит пусковой блок 39, имеющий четыре выхода 40—

43 и один вход 44 (выход 40 — "Сброс", выход 41 — "Задание", выход 42—

"Включение", выход 43 - "Отключение", вход 44 — "Сброс" ). 25

Блок 45 задания программы тока имеет выходы 46 — 48 и входы 49 и 50 (выход 46 » "Начало", выход 47—

"Увеличение тока", выход 48 — "Значение тока", вход 49 — "Сброс", вход 30

50 — "Пуск" ), причем вход 49 блока

45 соединен с выходом 40 блока 39.

Блок 51 сравнения текущего и номинального значений напряжения питающей сети имеет выход 52 и входы 53 и 54 (выход 52 — "Рассогласование", вход 53 - "Номинальное напряжение", вход 54 — "Текущее напряжение").

Блок алгебраического суммирования

55 имеет один выход и два входа, к 4g одному из которых подключен выход 48 блока 45 и к другому — выход 52 блока 51.

Блок 56 управления током регулиРуемого параметрического источника 45 тока 3 имеет два выхода 57 и 58 и два входа 59 и 60 (выход 57 — "Управление выход 58 " "Положение", вход 59—

"Задание", вход 60 — "Меньше"), при чем вход 59 соединен с выходом бло- у ка 55, выход 57 — с входом 9 источника 3.

Блок 61 управления шунтирующнм аппаратом имеет один выход 62 и четыре входа 63 - 66 (выход 62 - "Вклю- 5у чение-отключение", вход 63 — "Включение", вход 64 — "Отключение", вход

65 — "Включено", вход 66 — "Отключение"), причем вход 63 соединен с выходом 42 блока 39, входы 64 и

65 соединены соответственно с выходаии 36 и 37 блока 34, а выход 62 соединен с входом 38 блока 34.

Блок 67 — логический элемент И1 имеет один выход и два входа, причем выход его соединен с входом 32 блока

15, а один иэ входов — с вводом 37 блока 34, второй же вход — с входом

63 блока 61. Блок 68 — логический элемент И2 — имеет один выход и шесть входов, причем выход его подключен к входу 50 блока 45 и входу 44 бло" ка 39, первый вход соединен с выходом

41 блока 39, второй — с выходом 46 блока 45, третий — с выходом 36 блока 34, четвертый и пятый — с выходами 18 и 21 аппаратов включения 13 и

14.

Блок 69 — индикатор положения блока управления током — имеет один выход и один вход, выход соединен с одним из входов блока 68 и с входом бб блока 61, а вход с выходом 58 блока 56, вход 60 блока 56 соединен с выходом 37 блока 34. Блок 70 срав4 .нения текущего и номинального значе, ий тока источника 3 имеет один выход и два входа, один из входов этого блока соединен с выходом датчика тока 71, второй — с источником эталонного сигнала номинального тока.

Блок 72 — логический элемент ИЗ— имеет один выход и два входа, выход соединен с выходом 42 блока 39, один из входов — с выходом 47 блока

45. Блок 73 — нуль-орган — имеет один выкод и один вход, выход соединен с вторым входом блока 72, а вход — с выходом блока 70. Блок

74 — элемент задержки — имеет один выход 75 и два входа 76 и 77 (выход

75 — "Включение", вход 76 - "Отключение", вход 77 — "Включение" ), причем вход 76 соединен с выходом 43 блока 39, вход 77 — с выходом 42 блока 39, а выход 75 соединен с входом 23 блока 13. Блок 78 — логический элемент И4 - имеет два входа и один выход, выход подключен к входу 27 блока 14, один из входов соединен с выходом 75 блока 74, второй — с выходом 17 блока 13. Входы

22 и 26 соединены с выходом блока 39

Блоки 79 — 81 — самоблокировки при включении аппаратов включения

13 — 15, имеющие один выход и один

1150620 вход, причем блок 81 аппарата включения 15 соединен соответственно с входом 33 и выходом 31 этого аппарата, а блоки самоблокировки аппаратов 13 и 14 подключены соответст- 5 венно к входам 25 и 29 и выходам

17 и 20 этих аппаратов, блоки 82 и 83 самоблокировки при отключении аппаратов включения 13 и 14 нерегулируемых источников 1 и 2 имеют по одному выходу 84 и 85 и по два входа 86, 87 и 88, 89 (выходы 84 и 85 — "Блокировка отключения", входы 86 и 88—

"Отключение", входы 87 и 89

"Сброс" ), причем выходы 84 и 85

I5 соединены с входами 24 и 28 блоков

13 и 14, входы 86 и 88 — с выходами

18 и 21 блоков 13 и 14, входы 87, и

89 —. с входами 23 и 27 блоков 13 и 14.

Принцип работы устройства сле- 20 дующий

При подаче команды на включение на пусковой блок 39 он выдает сигналы на вход 49 "Сброс" блока 45, на блок 68 — логический элемент И2, на 25 вход 63 "Включение" блока 61 управления шунтирующим аппаратом, на блок 67 — логический элемент И1, на вход 76 "Отключение" и 77 "Включение" блока 74, на входы 22.и 26 ЗО

"Отключение" аппаратов включения 13 и 14, для предотвращения одновременной подачи сигналов. на входы 22 и 26 "Отключение".и 23 "Включение" аппарата включения 13 блок 74 задерживает прохождение сигнала на вход 23 аппарата включения 13 при наличии сигнала на входе 76 этого блока. При этом состояние схемы изме няется следующим образом: блок 45 40 задания программы тока переводится в исходное состояние блок 61 уп3 равления шунтирующим аппаратом включает шунтирующий аппарат 34, который выдает сигнал с выхода 37 "Вклю- 4> чена" на блок 67 - элемент И1, т.е. на обоих входах элемента И1 появляются сигналы и он, в свою очередь, сигналом на вход 32 аппарата включения 15 включает источник 3, при M этом блок 81 самоблокировки при включении обеспечивает включенное состояние аппарата включения 15, но выходной ток источника 3 равен нулю, так как включен шунтирующий аппарат 55

34, сигнал состояния "Включено" аппарата 34 с выхода 37 выдается на вход 60 "Меньше" блока 56 управления током регулируемого источника 3, блок 56 переводит переключатель ответвлений первичной обмотки трансфор матора источника 3 в положение, соответствующее минимальному току, кроме того, источники 1 и 2 отключены аппаратами включения 13 и 14.

Таким образом, суммарный выходной ток устройства после подачи команды на включение на пусковой блок 39 равен нулю.

После перехода блока 56 в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3, индикатор положения 69 выдает сигналы на вход бб "Отключение" блока 61 управления шунтирующим аппаратом и на один их входов блока 68 — элемента И2, при этом блок 61 отключает шунтирующий аппарат 34, и на общие шины нагрузки выдается минимальный ток источника 3. Затем на блок 68 элемент И2 — выдаются все входные сигналы — с выхода 41 "Задание" блока 39, с выхода 46 "Начало" блока

45, с блока 69 — индикатора положения, с выхода 36 "Отключено" шунтирующего аппарата 34, с выходов

18 и 21 "Отключено" аппаратов включения 13 и 14, после чего элемент И2 выдает сигнал на вход 50 "Пуск" блока 45 задания программы тока и на вход 44 "Сброс" блока 39. Затем блок 45 осуществляет программное уве. личение тока устройства посредством выдачи с выхода 48 "Значение тока" сигнала на блок 55 алгебраического суммирования, выход которого подключен к блоку 56 управления током источника 3, При этом ток на общих шинах 12 устройства увеличивается эа счет увеличения выходного тока источника 3. После достижения источником 3 номинального значения выходного тока сигнал датчика тока 71, выдаваемый на блок 70, сравниватся с сигналом номинального тока на ругом входе этого блока и исчезает на его выходе, после чего срабатывает нуль-орган 73 и выдает сигнал на один иэ входов блока 72 — логического элемента ИЗ, на другой вход которого поступает сигнал с выхода

47 "Увеличение .тока" блока 45 задания программы тока, и блок 72 выдает сигнал на вход 63 "Включение" блока 61, который включает шунтирующий аппарат 34, при этом выход)150620 ноя ток регулируемого источника тока 3 становится равным нулю.и, соответственно, ток на общих шинах нагрузки также равен нулю. Сигнал с выхода 37 "Включено" шунтирующего аппарата 34 поступает на вход 60

"Меньше" блока 56 управления токамак и блок 56 переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3. Кроме того, сигнал с блока .72 поступает на вход

77 "Включение" блока 74 и с выхода блока 74 — на вход 23 "Включение" аппарата включения 13 нерегулируемого параметрического источника тока 1 и на вход 87 "Сброс" блока

82 самоблокировки при отключении.

Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрического источника тока 3 включается нерегулируемый источник 1 и ток на общих шинах нагрузки 12 становится равным номинальному току нерегулируемого источника

После того как блок 56 достигнет положения, соответствующего минимальному выходному току источника 3, индикатор положения 69 отключает шунтирующий аппарат 34 через блок управления 61 и на общие шины 12 выдается минимальный ток источника 3 и номинальный ток источника

Дальнейшее увеличение тока устройства осуществляется блоком 45 задания программы тока посредством увеличения тока источника 3. При достижении источником 3 номинального значения выходного тока (при этрм ток на общих шинах нагрузки

12 равен сумме токов двух источников .- 1-ro и З-го), сигнал датчика тока ?1, выдаваемый на блок сравнения 70, равен сигналу на другом входе этого блока, а на выходе равен нулю, вследствие чего срабатывает нуль-орган 73 и выдает сигнал на один нз входов блока 72— логического элемента ИЗ, на другой вход ко араго поступает сигнал с выхода 47 Увеличение тока" блока

45 задания программы тока, и блок

72 выдает сигнал на вход 63 "Включение" блока 61, который включает шуитирующий аппарат 34, при этом выходной ток регулируемого источника 3 становится равным нулю, а на общих шинах нагрузки ток устройства равен току нерегулируемого исао тока, зависит от напряжения питающей сети, поэтому при отклонениях

SO

5 !

0 !

35 точника 1. Сигнал с выхода 37 "Вклю-

tÔ чена шунтирующего аппарата 34 поступает на вход 60 "Меньше" блока

56 управления током, и блок 56 переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3. Кроме того, сигнал блока 72 поступает на вход 77 "Включе-. ние" блока 74 и с выхода блока 74— на один из входов блока 78 (логи ческого элемента И4), на другой вход которого поступает сигнал с выхода 17 "Включена" аппарата включения 13 блок 78 выдает сигнал на вход 27 "Включение" аппарата включения 14 и на вход 89 "Сброс" его блока 83 самоблокировки при отключении.

Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрического источника тока 3 включается нерегулируемый источник 2 и ток на общих шинах нагрузки становится равным сумме токов двух нерегулируемых параметрических источников тока 1 и 2. После того как блок 56 достигает положения, соответствующего минимальному выходному току источника

3, индикатор положения 69 отключает шунтнрующий аппарат 34 блоком управления 61 и на общие шины 12 выдается ток, равный сумме токов источников 1 и 2 и минимального тока источника 3. Дальнейшее увеличение тока устройства до заданного значения осуществляет блок 45 задания програм. мы тока.

Выходной ток устройства; содержащего параметрические источники напряжения от номинального пропорцио. нально изменяется и ток устройства.

Компенсация отклонений напряжения осуществляется блоком 51 сравнения напряжений, на выходе которого выдается сигнал, равный разности .напряжений иа входе 53 "Номинальное напряжение" и на входе 54 "Текущее значение напряжения", сигнал с выхода блока 51 подается на блок 55 алгебраического суммирования, куда приходит сигнал с выхода 48 "Значение тока" блока 45 задания программы тока, и скорректированный сигнал с блока 55 поступает на блок 56 управления током регулируемого параметрического источника тока 3, ) ) 50620

ВНЩЩК Заказ 2143/37 Тиваж 863 Повписное

Я

Филиал ШШ атеит, r.Óàòîðîä, ул Проектная, 4 который обеспечивает регулирование суммарного тока устройства, Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить стабилизацию тока серии злектролизеров при возмущающих воздействиях как со стороны нагрузки, так и со стороны питающей сети, а также

О обеспечивает автоматическое регупирование тока по заданному закону.

Применение устройства позволит получить экономический эффект на одну

5 серию электролизеров (160 кА, 850 В) в сравнении с существующими системами электропитания свыше