Индукционная плавильння установка

 

1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая источник питания , к которому через.тиристорный : регулятор напряжения, снабженный блоком импульсного управления, подключен параллельный колебательный контур из индуктора и конденсаторной батареи, снабженной блоком управления емкостью батареи с исполнительным механизмом, .отличающаяс я тем, что, с целью повышения производительности установки путем поддерживания максимальной мощности при ступенчатом изменении емкости батареи, она снабжена нуль-органом выходного напряжения источника питания , импульсньЫ датчиком выходного .напряжения контура, четырьмя счетчика ми , четьфьмя ключами, дешифратором , блоком сравнения, элементом ИЛИ и блоком формирования импульсор по переднему и заднему фронту сигнала , выход нуль-органа через первый счетчик подключен к входу дешифратора , первый выход которого соединен с установочными входами второго и третьего счетчиков, второй и третий . выходы дешифратора подключены к управляющим входам первого и второго ключей, через которые импульсный датчик напряжения связан с входами второго и третьего счетчика, выходы которых соединены с входами блока сравнения, связанноговыходами с входом считывания четвертого счетчика через последовательно соединенные третий ключ и блок формирования импульсов и входом четвертого счетчика - через четвертый ключ и первый вход элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу дешифратора, соединенного пятым выходом с управляющими входами третьего и четвертого ключей, выход четвертого счетчика подключен к . входам блока импульсного управления тиристорным регулятором .и блока управления емкостью батареи, дополнительный вход которого и установочный вход первого счетчика соединены. . 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления емкостью батареи содержит элемент И, первый вход которого служит входом блока, пятьй счетчик, второй дешифратор и по меньшей мере две цепочки из последовательно соединенных триггера, усилителя и выходного реле, выход элементд И через пятьй счетчик соединен с .входом дешифратора, к выходам которого подключены первые входы триггеров депочек, соединенных вторыми вхо-; дами с установочным входом пятого счетчика, причем последний .выход депшфратора подключен к второму элемента И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (д) g Н 05 В 6/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ц

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ÔÃßðð .„, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3780034/24-07 (22) 14 . 08. 84 (46) 30. 12. 85. Бюл. № 48 (71) Производственное объединение

"Центроэнергоцветмет" (72) А.С.Перецман, В.А.Коган, Г.А.Красюков и А.Ф.Гущин (53) 621.365.52(088.8) (56) Электрооборудование и автоматика электротермических установок.

M. Энергия,. 1978, с. 205-212.

Электротехническая промышленность.

Сборник, сер. Электротермия, вып. 6, 1982, с. 10-12. (54) (57) 1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ

УСТАНОВКА, содержащая источник питания, к которому через.хиристорный регулятор напряжения, снабженный блоком импульсного управления, подключен параллельный колебательный контур из индуктора и конденсаторной батареи, снабженной блоком управления емкостью батареи с исполнитель" ным механизмом, .о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности установки путем поддерживания максимальной мощности при ступенчатом изменении емкости батареи, она снабжена нуль-органом выходного напряжения источника питания, импульсным датчиком выходного напряжения контура, четырьмя счетчиками, четырьмя ключами, дешифратором, блоком сравнения, элементом

ИЛИ и блоком формирования импульсов по переднему и заднему фронту сигнала, выход нуль-органа через первый счетчик подключен к входу дешифратора, первый выход которого соединен с установочными входами второго и третьего счетчиков, второй и третий выходы дешифратора подключены к управляющим входам первого и второго ключей, через которые импульсный датчик напряжения связан с входами второго и третьего счетчика, выходы которых соединены с входами блока сравнения, связанного выходами с входом считывания четвертого счетчика через последовательно соединенные третий ключ и блок формирования импульсов и входом четвертого счетчика — через четвертый ключ и первый вход элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу дешифратора, соединенного пятым выходом с управляющими входами третьего и четвертого. ключей, выход четвертого счетчика подключен к входам блока импульсного управления тиристорным регулятором и блока управления емкостью батареи, дополнительный вход которого и установочный вход первого счетчика соединены.

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что блок управления емкостью батареи содержит элемент И, первый вход которого служит входом блока, пятый счетчик, второй дешифратор и по меньшей мере две цепочки из последовательно соединенных триггера, усилителя и выходного реле, выход элемента И через пятый счетчик соединен с,входом дешифратора, к выходам которого подключены первые входы триггеров цепочек, соединенных вторыми входами с установочным входом пятого счетчика, причем последний выход дешифратора подключен к второму вхоцу элемента И, 5

1 1

Изобретение относится к электрбтермии и может быть применено в индукционных установках преимущественно промышленной частоты, предназ-. наченных для плавки сплавов в черной и цветной металлургии.

Целью изобретения является повышение производительности установки путем поддержания максимальной мощности при ступенчатом изменении ем- кости батареи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема установки, на фиг.2схема блока управления емкостью конденсаторной батареи.

Установка (фиг. 1) содержит источник 1 питания, к которому через тиристорный регулятор 2 напряжения подключена нагрузка в виде индукционной печи с индуктором 3 и компенсирующей батареей конденсаторов

4, состоящей из постоянно включенной части и отдельных секций, коммутируемых исполнительными механизмами

5, например контакторами, в уста-. новку входят также нуль-орган 6 питающего напряжения, импульсный датчик

7 напряжения контура, первый, вто- . рой и третий счетчики 8, 9 и 10, дешифратор 11, первый, второй, третий и четвертый ключи 12-15, блок

16 сравнения, блок 17 формирования импульсов по переднему и заднему ронту входного сигнала, элемент

И 18, четвертый (реверсивный) счетчик 19, блок 20 управления емкостью батареи, блок 21 импульсного управления тиристорным регулятором.

Выход нуль-органа 6, питание которого осуществляется от трансформатора напряжения, подключенного к источнику питания, связан с входом дешифратора 11 через счетчик 8.

Первый выход дешифратора 11 соединен с установочными (в нулевое положение) входами счетчиков 9 и 10.

Второй и третий выходы дешифратора

11 соединены с управляющими входами ключей 12 и .13 соответственно. Входы ключей связаны с выходом импульсного датчика 7 напряжения контура, вход которого через трансформатор напряжения подключен к контуру.

Выход ключа 12 подключей к входу счетчика 9, а выход 13 — к входу счетчика 10.

Четвертый выход дешифратора 11 через элемент ИЛИ 18 подсоединен к

202083 2 входу четвертого (реверсивного) счетчика 19.

К пятому выходу дешифратора 11 подсоединены управляющие входы ключей 14 и 15. Первые входы этих ключей подсоединены к соответствующим выходам блока 16 сравнения, входы которого в свою очередь связаны с выходами счетчиков 9 и 10.

Выход ключа 14 подключен к входу блока 1.7 формирования импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала, выход которого подключен к входу считывания реверсивного счетчика 19.

Выход ключа 15 связан с входом элемента ИЛИ 18, выход которого также подключен к входу счетчика 19.

Выход последнего подсоединен к входу блока 20 и, кроме того, к входу блока 2 1 управления тиристорным регулятором, выходы которого в свою очередь подключены к управляющему входу тиристорного регулятора 2.

Блок 20 управления емкостью конденсаторной батареи (фиг. 2) содержит элемент И 22, счетчик 23, дешифратор 24, триггеры 25-28, усилители

29-32 и выходные реле 33-36.

Причем выход элемента И 22, первый вход которого связан с выходом реверсивного счетчика 19 (фиг. 1), подсоединен к входу счетчика 23, выходы последнего подключены к входу .дешифратора 24. Второй и пятый выходы дешифратора соединены, с первыми входами триггеров 25-28. Кроме того, пятый выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И 22. Выходы триггеров 25-28 связаны с входами усилителей 29-32, выходы которых соединены с выходами реле 33-36.

Установочный вход счетчика 23 соединен со вторыми входами триггеров 25-28.

Установка работает следующим образом.

Колебательный контур предварительно настраивается на частоту, меньшую частоты питающей сети, т.е. на ем" костной режим. Сигналом "Пуск" дается разрешение на работу счетчика

8,,на вход которого поступают импульсы с нуль-органа 6, и на выходе дешифратора 11 формируются тактовые импульсы.

Первым тактовым импульсом с дешифратора 11 счетчики 9 и 10 устанав ливаются в исходное положение.

Вторым тактовым импульсом с второго выхода дешифратора 11 дается разрешение на поступление импульсов с импульсного датчика 7 напряжения через ключ 12 в,счетчик 9, Импульсный датчик 7 напряжения представляет собой генератор последовательности импульсов, частота следования

1 которых пропорциональна напряжению на контуре нагрузки.

Третий тактовый сигнал с четвертого выхода дешифратора 11 через элемент ИЛИ 18 поступает в реверсивный счетчик 19, изменяя его состояние на единицу и тем самым уменьшая угол управления тиристорного регулятора 2 на величину, определяемую дискретностью блока 21 импульсного управления тиристорным регулятором.

Четвертым тактовым сигналом с третьего выхода дешифратора 1.1 дается разрешение на поступление импульсов с датчика 7 напряжения через ключ 13 в счетчик 10.

Числа, записанные в счетчиках

9 и 10, сравниваются в блоке 16 сравнения и в случае, если число В, записанное в счетчике 10, больше или равно числу А, записанному в счетчике 9, появится сигнал на втором выходе блока 16 сравнения. Если же число в счетчике 10 окажется меньше числа в счетчике 9, то сигнал появится на первом выходе блока 16 °

Пятый тактовый сигнал с пятого выхода дешифратора 11 дает разрешение через ключи 14 и 15 на прохождение сигналов с выходов блока 16 сравнения на входы этих ключей 14 и 15. Причем, если к моменту появления пятого тактового сигнала единичный сигнал присутствует на втором выходе блока 16 сравнения (число А В), то через элемент

ИЛИ 18 этот сигнал поступает в реверсивный счетчик 19 и оказывает воз-!

„цеиствие на угол управления тирис торного регулятора 2, аналогичное воздействию третьего тактового сигнала с дешифратора 11.

Таким образом, при каждом полном цикле работы устройства угол управления тиристорного регулятора уменьшается до тех пор, пока не начнет снижаться напряжение на контуре нагрузки. В этом случае к моменту появления пятого тактового импульса на пятом выходе дешифратора 9 единичный сигнал присутствует на первом

1202083 4 выходе блока 16 сравнения. Этот сиг- нал через ключ 14 и блок 17 формирования импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала поступает в реверсивный счетчик 19, изменяя его состояние на две единицы

t в результате происходит двукратное единичное приращение угла управления тиристорного регулятора 2.

При описанном режиме работы устройства в нагрузке автоматически поддерживается максимально возможное напряжение (мощность). Максимальное напряжение на нагрузочном контуре соответствует совпадению фазы напряжения питания и основной гармоники тока нагрузки.

В ходе технологического процесса по мере изменения нагрузки в ин 0 дуктивную область устройство постепенно уменьшает угол управления тиристорного регулятора, пока он не достигнет нулевого значения. При этом ток нагрузки имеет непрерывный характер, т.е. тиристоры тиристорного регулятора открываются при переходе тока через нулевое значение.

При нулевом угле управления тиристорного регулятора 2, характеризующемся соответствующим состоянием реверсивного счетчика 19, в блоке

20 формируется сигнал, который дает команду на подключение посредст" вом контактора 5 дополнительной единичной секции батареи конденсато35 ров 4.

Блок 20 работает следующим образом.

Сигналом "Пуск дается разреше40 ние на работу счетчика 23 и триггеров 25-28. При состоянии реверсивно-. го счетчика 19, соответствующем нулевому углу управления .тиристорного регулятора и отсутствии сигнала на

45 .пятом выходе дешифратора 24 на выЭ ходе элемента И 22 появляется сигнал, который поступает на вход счет-. чика 23 и изменяет его состояние на единицу. На втором выходе дешифрато50 ра 24 появляется сигнал который

Э перебрасывает триггер 25. Появившийся на триггере 25 выходной сигнал через усилитель 29 включает выходное реле 33, которое в евою очередь через контактор 5 (фиг. 1) дает коман55 ду на включение первой дополнительной секции батареи конденсаторов 4.

В результате подключения дополнительной секции колебательный кон02083 6

S 12 тур начинает работать в емкостном режиме, и угол управления тиристорного регулятора автоматически увеличивается.

При вторичном достижении угла управления тиристорного. регулятора нулевого значения на выходе элемента И 22 появляется сигнал, который изменяет состояние счетчика 23 еще на единицу, и на третьем выходе дешифратора появляется сигнал, который перебрасывает триггер 26.

Последний в .свою очередь через усилитель 30 и выходное реле 34 дает команду на включение второй дополнительной секции батареи конденсаторов 4.

Таким образом, переключающее устройство работает до тех пор, пока на последнем (пятом) выходе дешифратора 24 не появится сигнал, который, попадая на один из входов элемента И 22, запретит появление на его выходе сигнала при очередном достижении угла управления тиристорного регулятора нулевого значения.

Во избежание нежелательных переходных процессов на время подключения очередной секции тиристорный регулятор отключает питание индукционной установки. Бестоковая коммутация контакторов, подключающих дополнительные секции батареи конденсаторов, осуществляется по стандартной схеме.

За счет плавного изменения фазы тока нагрузки и автоматического согласования ее с фазой питающего напряжения в индукционной установке по ходу плавки поддерживаются максимально возможные напряжение и мощность. При этом количество. переключений в компенсирующей батарее конденсаторов, определяемое кратностью изменения эквивалентных параметров нагрузочного контура и максимальным углом управления тиристорного регулятора, может быть мини.мальным.

Устройство разработано для применения на индукционной установке

ИАТ-6 мощностью 1,5 ИВт. Логическая часть устройства выполнена на

50 базе интегральных микросхем серии

К-511. В качестве дешифратора применена микросхема типа ИД-1, в качестве счетчиков — ИЕ1.

Импульсный датчик 7 напряжения контура представляет собой генератор, выполненный на динисторе, выходная часть которого линейно зависит от напряжения управления.

Блок 16 сравнения выполнен на элементах серии К-511 по схеме цифрового нуль-органа для поразрядного сравнения двоичных кодов.. Количество сравниваемых разрядов в данной схеме выбирается в зависимости от необходимой точности измерения.

Для получения сдвоенного импульса на выходе блока 17 использовано устройство, выполненное по принципу, формирователя импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала.

Блок 2 1 импульсного управления тиристорного регулятора напряжения стандартный. В устройстве применены два канала импульсного управления, что вызвано использованием в тиристорном регуляторе напряжения четырех тиристоров по два в каждом направлении, включаемых поочередно для равномерного деления тока между ними.

Применены тиристоры ТД-630-27 кл. с водяным охлаждением, что вызвано повышенными требованиями по надежности, предъявляемым к тиристорному регулятору.

Использование изобретения позволяет сократить время плавки, так как без него из-за ненадежной работы исполнительных силовых элементов индукционная установка не может обеспечить оптимальный режим плавки, а также добиться экономии электроэнергии, так.как уменьшатся тепловые потери sa счет сокращения времени плавки (тепловое сопротивление футеровки тигля относительно мало) и сокращения простоев печи на время замены вышедших из строя контакторов и конденсаторов. Вследствие уменьшения потребляемого реактивного тока в трансформаторе и токопроводе уменьшатся электрические потери.

1202083

Заказ 8108/62

Тираж 793 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель О.Турпак

Редактор М.Келемеш Техред A.Êèêåìåçåé Корректор N.Äåè÷èê