Система питания магнитодинамической установки

 

1. СИСТЕМА ПИТАНИЯ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей два индуктора и по меньшей мере один электромагнит, содержащая первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор,подключенный на другое линейное напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети, при этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на ин .дукторах, электромагнитах и конденсаторе частичного или полного напряжения , создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один индуктор подключен к первому автотрансформатору , один вьтод регулируемого конденсатора связан с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора , а вьшоды электромагнитов через ключи связаны с вьтодами обмоток обоих автотрансформаторов, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности магнитодинамической установки, уменьшения установленной мощности и повьше- (Л ния надежности системы питания, в систему введен третий автотрансформатор , подключенный на третье линейное напряжение сети, выполненный с выводами для получения на подключаемом к нему втором индукторе частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке этого автотрансформатора;. 2. Система питания по п.1, отличающаяся тем, что параллельно первому индуктору и параллельно одному из электромагнитов подключены дополнительно введенные компенсирующие регулируемые конденсаторы.

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3472453/24-07 (22) 16.08;82 (46) 07 ° 07.85. Бюл. В 25. (72) А.К.Шидловский, Б.П.Борисов, В.К.Шнурко, П.И.Загоровский, Н.И.Хомутик и Л.И.Евтушенко (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР (53) 621.316.761.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 271643, кл..Н 02 J 3/26, 1968.

2, Авторское свидетельство СССР

В 406266, кл. Н 02 J 3/26, 1972.

3. Шидловский А.К., Борисов Б.П.

Симметрирование однофазных и двухпле" чевых электротехнологических установок. Киев,."Наукова думка", 1977, с. 117 °

4. Авторское свидетельство СССР

У 778641, кл. Н 02 J 3/26 1978.

: (54)(57) 1. СИСТЕМА ПИТАНЬЯ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей два индуктора и по меньшей мере один электромагнит, содержащая первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор,подключенный на другое линейное напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети, при

„„SU„„1166219 A этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах, электромагнитах и конденсаторе частичного или полного напряже.ния, создаваемого в обмотке соответ- . ствующего автотрансформатора, причем один индуктор подключен к первому автотрансформатору, один вывод регулируемого конденсатора связан с одним из. выводов обмотки второго автотрансформатора, а выводы электромагнитов через ключи связаны с выводами обмоток обоих автотрансформаторов, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности магнитодинамической установки, уменьшения установленной мощности и повышения надежности системы питания, в систему введен третий автотрансформатор, подключенный на третье линейное напряжение сети, выполненный с выводами для получения на подключаемом к нему втором индукторе частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке этого автотрансформатора.

2 ° Система питания по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что параллельно первому индуктору и параллельно одному из электромагнитов подключены дополнительно введенные компенсирующие регулируемые конденсаторы.

6219 2 ния сети, в то вРемя, как для обеспечения эффективной работы МДУ угол сдвига фаз между напряжениями, питающими электромагнитные системы установки, должен находиться в диапазоне 120 при опережающем напряжении на системе индуктора. Поэтому такие устройства не могут обеспечить дости. жение необходимых технологических параметров, например заданного уровня электромагнитного напора.

Известна система питания МДУ, в которой системы индуктора и электромагнита могут подключаться к трехфазной сети непосредственно или с помощью блока питания. При этом блок питания содержит первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение многофазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другое напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети. Блок питания включает еще и третий автотрансформатор, предназначенный для питания электромагнита. Все автотрансформаторы имеют множество выводов для получения на подключаемых нагрузках частичного или полного напряжения, при этом нагрузкой для первого автотрансформатора является индуктор, один вывод которого оперативно связан с одним из выводов обмотки этого автотрансформатора, а один вывод регулируемого конденсатора — с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора, в то время, как второй вывод этого конденсатора подключен к соответствующей фазе сети. В этой конструкции системы питания МДУ второй автотрансформатор выполняет функции фазосдвигающего элемента. (электромагнитного делителя напряжения), обеспечивающего регулируемый конденсатор напряжением, имеющим оптимальную (с точки зрения симметрирования токов сети) начальную фазу, определяемую условиями симметрирования !.3 1. зоне этих установок.

При питании переменным током производительность МДУ в процессе разливки металла зависит не только от действукнцих значений тока и магнитного потока, но и от их начальных фаз, что предъявляет специфические требования к параМетрам питающей электрической энергии и, соответственно, к схемам блоков питания. Кроме отмеченных особенностей ЩУ. характеризуются еще и тем, что для многофазной сети они являются несимMeTp HbIMH нагрузками вызывающими 40 несимметрию токов и напряжений, отрицательно влияющих на работу всех элементов сети, в том числе и самих

МДУ. !

Известны устройства, в которых блок питания содержит трансформаторы или автотрансформаторы, к которым подключают я регулируемый конденсатор и две нагрузки, которыми, в частности, могут быть индуктор и электромагнит МДУ P1) и 2!.

В этих устройствах соотношение начальных фаз напряжений на нагрузках выбирается из условия минимизации .установленной мощности, что требует включения индуктора с более высоким коэффициентом мощности от отстающего по фазе (примерно на 110 ) напряжеПервый и третий автотрансформаторы обеспечивают питание, соответственно, индуктора и электромагнита, причем автотрансформатор, питающий электромагнит, имеет низкий коэффициент использования, так как время заливки металла в литейную форму в общем технологическом цикле работы установки обычно составляет 10-303.

1 . 116

Изобретение относится к электротех.нике и может быть использовано при разработке средств для электромагнитного нагрева и перемещения расплавленного металла с применением источников питания, имеющих -средства для симметрирования, а более конкретно— касается магнитодинамической установки. Наиболее эффективно изобретение можно использовать для подогрева и !О дозированной разливки металлов в литейные формы в соответствии с требованиями технологического процесса при одновременном обеспечении симметрии токов в питающей .сети. !5

Для автоматизации литейного производства широко применяются различные разливочные устройства и дозаторы расплавленных металлов (механические, пневматические и электромаг- 2п нитные). Наиболее полно отвечают требованиям производства дозаторы магнитодинамического типа или — магнитодинамические установки (МДУ), работа которых основана на взаимодействии 25 тока и магнитного потока в активной новременно в две или одну формы, бует увеличения установленной мощности автотрансформаторов в два раза, либо соответствующего увеличения количества этих автотрансформаторов, что приведет, в свою очередь, к дополнительному увеличению установленной мощности системы питания.

Цель изобретения — повышение производительности МДУ,уменьшение установленной мощности и повышение надежности системы питания.

Поставленная цель достигается тем, что в систему питания МДУ, имеющей два индуктора и по меньшей мере один электромагнит, содержащей первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другое линейное напряжение этой сети, содержащее первое по фазе, и регулируемый конденсатор, для симметрирования токов сети, при этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах, электромагнитах и конденсаторе частичного или полного напря» жения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один индуктор подключен к первому автотрансформатору, один вывод регулируемого конденсатора связан с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора, а выводы электромагнитов через ключи связаны с выводами обмоток обоих автотрансформаторов, введен третий автотранс-. форматор, подключенный на третье линейное напряжение сети, выполненный с выводами для получения на подключаемом к нему втором индукторе частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке этого автотранс- ;: форматора.

При этом параллельно первому индуктору и параллельно одному из электромагнитов подключены дополнительно введенные компенсирующие регулируемые конденсаторы.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема системы питания ИДУ; на фиг.2топографическая диаграмма напряжений на элементах схемы установки, иллюстрирующая принцип ее рабаты.

Система питания МДУ содержит три автотрансформатора 1-3, регулируемые конденсаторы 4-6, индукторы 7 и 8, электромагниты 9 и 10. Автотрансфорз 11662 I 9

Таким образом, в известной установке задачи питания и оптимизации симметрирования решаются раздельно. Кроме того, начальные фазы напряжения на входе таких МДУ определяются возмож- 5 настями трехфазной электрической сети и не всегда являются оптимальными, что ухудшает эффективность использования электрической энергии и, в конечном счете, приводит к низкой эффективности работы установки в целом. При этом раздельное использование автотрансформаторов для электропитания и симметрирования токов трехфазной сети приводит также к повыше- 5 нию установленной мощности устройства.

Соотношение мощностей индуктора, электромагнита и регулируемого конденсатора таковы, что практически все три автотрансформатора имеют 20

;одинаковую мощность, поэтому при питании МДУ, содержащих более одного индуктора и электромагнита, необходимо либо увеличить число питающих автотрансформаторов либо, соответст- I 25 венно, их мощность. Это приведет, в свою очередь, к дополнительному увеличению установленной. мощности блока питания.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система питания МДУ, имеющей два индуктора и по меньшей мере один электромагнит, содержащая первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, вто. рой -автотрансформатор, подключенный на другое линейное напряжение этой сети, -опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для сим 40 метрирования токов сети, при этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах и электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один индуктор подключен к первому автотрансформатору, один вывод регуЛируемого конденсатора связан с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора, а выводы электромагнитов через ключи — с выводами обмоток обоих автотрансформаторов в(4).

Применение известной системы пита- 55 ния для МДУ, имеющих два индуктора и один или два электромагнита, предназначенные для заливки металла од5

11662 маторы 1-3 и регулируемые конденсаторы 4"6 образуют систему питания МДУ, а индукторы 7 и 8 и электромагниты

9 и 10 являются .нагрузкой этой системы питания.

Предлагаемая система питания ЩУ подключается к трехфазной сети, показанной в виде шин А, В и С. При этом обмотка 11 автотрансформатора подключена линейными выводами на ли- 10 нейное напряжение 7с, обмотка 12 автотрансформатора 2 — на линейное напря- жение V, опережающее напряжение

V, а обмотка 13 автотрансформатора

3 — на линейное напряжение V, отста- 15

° ющее от напряжения V . Обмотки 11- 13 имеют кроме линейных выводов отпайки, представляющие собой выводы частей обмотки, что обеспечивает оператив ное подключение. нагрузок к любым выводам обмоток, включая линейные выводы. Регулируемый конденсатор 4 подключен к одному линейному выводу обмотки 11 и к одной из отпаек обмотки

12 для симметрирования токов сети. 25

Симметрирование осуществляется известным способом. Индуктор 7 и электромагнит 9 включены так же, как в известном устройстве. Последовательно -c электромагнитами 9 и 10 включены ключи 14 и 15 соответственно, а индуктор 8 подключен к общему выводу автотрансформаторов 1 и 3 и к одной из отпаек обмотки 13. Оперативная

-: -:г электрическая связь индуктора 8 с автотрансформатором 3 осуществлена так же, как и связь индуктора 7 с автотрансформатором 1, т.е. с возмож ностью переключения с одной отпайки на другую. о (3) При работе ЩУ в режиме разливки металла в соответствии с требованиями технологического режима электромагниты 9 и 10 ключами 14 и 15 подключаются к соответствующим выводам (в том числе и линейным) автотрансформаторов

1 и 2. В этом случае результирующий

Соотношение начальных фаз напря-. жений на индукторах 7 и 8, и, соответственно, электромагнитах 9 и 10 должно устанавливаться вполне определенным. Поэтому выбор отпаек анто- 4 трансформаторов 1-3 для подключения нагрузок осуществляется по требованию технологии, а возникающая при этом асимметрия токов в сети устраняется подключением регулируемого конденса- 5О тора 4 на соответствующие отпайки обмотки автотрансформатора 2.

Согласно изобретению (фиг. 1) параллельно индуктору 7 и электромагниту 10 подключены компенсирующие регулируемые конденсаторы 5 и 6.

Роль этих конденсаторов заключается в том, что они компенсируют реактив19 6 ную мощность соответствующих нагрузок, что способствует уменьшению установленной мощности как автотрансформаторов, так и регулируемого конденсатора.

При работе МДУ в режиме подогрева металла включены только индукторы

7 и 8. Величины и фазы напряжений, питающих эти индукторы, выбираются из условия обеспечения скорости подогрева металла в ИДУ, что обеспечивается выбором величины и начальных фаз напряжений на индукторах.

Поэтому начала обмоток индукторов 7 и 8 должны быть согласованы таким образом, чтобы разность начальных фаз питающих напряжений составляла

60 . Это в достаточной степени обеспечивает интенсивный тепломассообмен между каналами и. ванной ЩУ, а следо- " вательно, и скорость подогрева металла в установке.

Результирующий вектор пульсирующей мощности трехфазной сети в этом случае определяется суммой векторов пульсирующих мощностей индукторов

7 и 8

3 "" 2

+М в=У Т +П8 Тф=И е . (1)

Необходимая величина конденсатора 4 (Q<=N ) и начальхыя фаза его напряжения могут быть рассчитаны с помощью выражений (1) и (2).

"н

)(. (2)

2 Ф а необходимое значение коэффициента трансформации автотрансформатора 2 в соответствии с топографической диаграммой фиг ° 2 определяется выражением

2 Вс S c 3tg 9<+1 где под коэффициентом трансформации подразумевается отношение линейного. напряжения на входе автотрансформатора к напряжению между отпайкой, к которой подключается элемент схемы, и линейным выводом автотрансформатора, соответствующим началу вектора линейного напряжения, на которое подключен этот автотрансформатор.

7 1166 вектор пульсирующей мощности равен сумме векторов пульсирующих мощностей индукторов 7 и 8 и электромагнитов 9 и 10

; 7 8 e+N1î (4) 5

Этот вектор может быть скомпенсирован с помощью конденсатора 4.

Начальная фаза напряжения на конденсаторе 4 определяется выражением 1п (2), а коэффициент трансформации автотрансформатора 2 — выражением (3).

В зависимости от соотношения мощностей индукторов 7 и 8 и электромагнитов 9 и 10 вектор N> изменяется по величине и фазе, что может привести к тому, что возникнет необходимость переключения вывода конденсатора с линейного вывода автотрансформаторов 1 и 3 к соответствующим промежуточным 2О отпайкам автотрансформатора 1. При этом величина и фаза напряжения на электромагнитах и конденсаторе определяется выражениями

iUe s i Un

1 (6)

"де K„=Ucnt Uc ÿ Kz=Uec Us ñ Un —,пинейное напряжение сети. Йеобходимое значение коэффициента К при известных значениях К и с у 35

kz= . (7) (1- — ")(Гз v,,.< )

Устранить необходимость переключении конденсатора 4, уменьшить его

40 мощность и повысить коэффициент мощности на входе блока питания ИДУ мож(8) (9) (10) Ng+Ng+Ng=N)Z

118+i11о + 4 =Nzz1

N1z+Nz YNs.=0.

Если возникнет необходимость заливать металл только в одну литейную форму, в ИДУ по фиг.1 выгоднее это делать с помощью электромагнита 10, так как в этом случае уменьшается установленная мощность конденсаторов.

Использование предлагаемого изобретения для питания ИДУ обеспечивает по сравнению с известными устройствами, не предусматривающими симметрирование токов сети и оптимизацию условий проведения технологического процесса подогрева и разливки расплавленных металлов в литейные формы, следующие преимущества: позволяет упростить схему электроснабжения ИДУ с двумя индукторами и электромагнитами, уменьшить количество автотрансформаторов и установленную мощность силовых конденсаторов, повысить ее надежность; наличие трех автотрансформаторов в схеме блока питания ИДУ расширяет функциональные возможности схемы по сравнению с известным устройством1 совмещение в устройстве функций симметрирования токов трехфазной сети и регулирование по величине и фа- зе напряжений на электромагнитных системах установки и на регулируемых конденсаторах повышает коэффициент. использования электрооборудования схемы.

219 8 но с помощью регулируемых конденсаторов 5 и 6. Иощность этих конденсаторов выбирается из условия компенсации пульсирующих мощностей индукторов 7 и

8, электромагнитов 9 и 10 и определяется соотношениями

1166219

1166219

Составитель И.Мирошников

Редактор В.Данко Техред 0.Неце Корректор Г.Реаетник

Заказ 4318/49 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная. 4