Устройство для питания дуговой печи постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение технико-экономических показателей печи путем снижения мощности питающего трансформатора. Преобразователь, выполненный в виде двух включенных последовательно трехфазных вентильных комплектов 2 и 3, дополнительно снабжен вентильным комплектом, выполненным по трехфазной нулевой схеме, котооая с частью моста 2 составляет также мостовую схему, и однофазным неуправляемым комплектом 7. Автоматическое переключение выходов системы управления вентильным комплектом 2 позволяет осуществить два режима работы источника питания печи: а) при высоком напряжении на дуге в печи работают последовательно включенные в цепь дуги вентильные комплекты 2 и 3; б) при снижении напряжения на дуге работают параллельно подключенные в цепь дуги вентильный комплект 3 с вентильным комплектов 7 и трехфазный мост, составленный из вентильного комплекта 8 и части вентильного комплекта 2. Переключение режимов автоматическое с помощью датчика напряжения 18, пороговых элементов 19,20. блока переключающих элементов 17. При небольших токах вентильный комплект 3 отключается сигналом с порогового элемента 21. Питание печи в этом случае производится от преобразователя, составленного из вентильного комплекта 3 и части вентильного комплекта 2. 4 з.п ф-лы, 4 ил. VI ю ел
CO!03 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
-! :..,.":" ЩЯф "-, ), ",!т -р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 4170818 /07 (22) 30.12.86 (46) 30.12.91. Бюл. N 48 (71) Всесоюзный научно-.исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) B.Ã.Màøüÿíoâ, Г.Б.Фридман и С.А.Саньков (53) 621,365.22(088.8) (56) Полупроводниковые выпрямители/Под ред. Ф.И. Ковалева, Г.П. Мостковой. !У1.: Энергия, 1979, с. 103, 298. Электрические промышленные печи, Дуговые печи и установки специального нагрева/Под ред. А,Д. Свенчанского. M.. Энергоатомиздат, 1981. с, 262, 263. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДУГОВОЙ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения является повышение технико-зкономических показателей печи путем снижения мощности питающего трансформатора. Преобразователь, выполненный в виде двух включенных последовательно трехфазных вентильных комплектов „„щ „„1702546 А1 2 и 3, дополнительно снабжен вентильным комплектом, выполненным пс трехфазной нулевой схеме. которая с частью моста 2 составляет также мостовую схему, и однофазным неуправляемым комплектом 7. Автоматическое переключение выходов системы управления вентильным комплектом 2 позволяет осуществить два режима работы источника питания печи: а) при высоком напряжении на дуге в печи работают последовательно включенные в цепь дуги вентильные комплекты 2 и 3; б) при снижении напряжения на дуге работают параллельно подключенные в цепь дуги вентильный комплект 3 с вентильным комплектом 7 и трехфазный мост, составленный из вентильного комплекта 8 и части вентильного комплекта 2, Переключение режимов автоматическое с помощью датчика напряжения 18, пороговых элементбв 19, 20. блока переключающих элементов 17. При небольших токах вентильный комплект 3 отключается сигналом с порогового элемента 21. Питание печи в этом случае производится от преобразователя; составленного из вентильного комплекта 3 и части вентильного комплекта 2, 4 з.п, ф-лы, 4 ил. 1702546 Изобретение относи .ся к электротехнике, а именно к преобразователям переменного напряжения в постоянное, предназначенным для питания дуговых электропечей постоянным током. Целью изобретения является повышение технико-экономических показателей печи путем снижения установленной мощности питающего трансформатора и повышения производительности печи. На фиг, 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема системы импульсно-фазового управления с блоком переключающи:. элементов; на фиг. 3 — временные диаграммы токов 1д и напряжений Од на печи в процессе технологического цикла (а) при питании печи от устройства, выполненного по схеме два моста на ток 6,3 кА в параллель; 61 при питании печи от предложенного устройства; на фиг. 4 - схема, обеспечивающая переклю ение вентильных комплектов из параллельного соединения в последовательное, Устройство (фиг, 1) содержит питающий трансформатор 1, вторичным обмоткам котарага подключены вентильные комплекты 2, 3, включенные каждый по трехфазной мостовой схеме. Выводами постоянного тока 8pHTNëüHûå комплекты 2, 3 включены между собой последовательна и соединены с дугоВым электродам 4 и п()ОВОдящфй падиной 5 печи через дроссель 6. Общие выводы nocToRHHol o така вентильных KQMARBKT08 2, 3 соединены через вентильный комплект.7, выполненный па однафазной схеме на неуправляемых вентилях, с дуговым электродом 4 так., что обеспечивается прохождение тока вентильнога комплекта 3 через вентильный комплект 7 непосредственно надуовой электрод 4 печи, Подина 5 печи через вентильный комплект 8, выполненный по трехфазньй нулевой схеме на управляемых вентилях, соединена с выводами переменнага така вентильно о комплекта 2, причем вентильный комплект 3 и часть вентильного комплекта 2, соединенная с дуговым электродом 4, образуют трехфазный мост. В цепи выходного тока вентильных комплектсв 2, 3 включены датчики 9, IO тока, выходы кото,рых подключены к входам узлов 11, 12 сравнения, вторые входы vx предназначены для подключения сигнала задания тока, а выходь1 к входам регуляторов тока. Выходы регулятора 13, 14 тока соединены с вхсдами систем 15. 16 импульсно-фазового управления соответственно. Выходы системы 15 импульсно-фазового управления соединены с управляющими входами вентильных комплектов 2 и 8, причем половина выводов соединена с управляющими входами катод5 5 ной группы вентилей первого вентильного комплекта 2 непосредственно, а вторая половина выводов соединена с управляющими входами анодной группы вентилей вентильного комплекта 2 и вентиль ного комплекта 8 через блок 17 переключающих элементов; Выходы системы 16 управления соединены с управляющими входами вентильного комплекта 3, Между дуговым электродом 4 и подовым электродом 5 включен датчик 18 напряжения, выход которого соединен с входом порогового элемента 19, а выход последнего соединен с вторым входам блока 17 переключающих элементов, третий вход которого соединен с выходом второго порогового элемента 20, вход которого соединен с выходом датчика 9 тока. Вход третьего порогорого элемента 21 соединен с сигналом задания тока, а выход его соединен с вторым запрещающим входом системы 16 импульсно-фазового управления. Блок 17 переключающих элементов выполнен на транзисторе 22, двух реле 23, 24. двух диодах 25, 26 и двух резисторах 27, 28. База транзистора 22 соединена через резистор 27 с отрицательным полюсом источника питания, а через резистор 28 — с вторым входом блока, коллектор транзистора соединен через к.з. контакт реле 24 и управляющую обмотку реле 23 с положительной шиной источника питания, эмиттер:транзистора соединен с нулевой шиной источника питания и через управляющую обмотку реле 24 с третьим входом блока. Параллельно управляющим обмоткам реле 23, 24 подключены диоды 25, 26 встречно питающему напряжению. При этом каждый вход первой группы входов блока 17 переключающих элементов подключен через н,з. контакт реле 23 к управляющим входам вентилей анодной группы вентильного комплекта 2, а через контакт реле 23 — к управляющим входам вентилей вентильного комплекта 8. Устройство работает следующим образом. Напряжение сетевой частоты через питающий трансформатор 1 подается на входы вентильных комплектов 2, 3,.8. В начальной стадии плавки, характеризующейся высоким напряжением, отпираются вентильные комплекты 2, 3. Вентильный комплект 8 — заперт, Суммарное выходное напряжение вентильных комплектов 2, 3 прикладывается к электродам печи, в которой горит дуговой разряд между электродом 4, шихтой и проводящей подиной 5. Токдуги стабилизируется в помощью регуляторов 13, 14 тока и систем 15, 16 импульсно-фазового управления вентильными комплекта1702546 20 40 По мере разогрева печи, проплавления колодца в расплавляемой шихте снижается напряжение на дуге, так как уменьшается потенциал ионизации дугового промежутка, снижается также напряжение на выходе вентильных комплектов 2, 3, так как регуляторы 13 и 14 тока, поддерживал неизменным ток своего комплекта, уменьшают напряжение íà его выходе, Напряжение на дуге контролируемого с помощью датчика 18 напряжечия и сравнивается в пороговом элементе 15 с заданным порогом, При снижении напряжения ча выходе датчика :8 ниже зад нного -.оро, а на выходе порогового элемеч-.а 19 появляется сигнал, который воздействует на блок 17 переключающих элементов, и при этом снимаются импульсы управления с анодной, группы комплекта 2 путем переключенил контактов реле 23 и подаются импульсbl на вентильный комплект 8. Таким образом происходит переключение последовательного соединения вентильных комплектов в параллельное соединение, причем пои переключении обеспечивается непрерывнос Гь тока, так как ток вентильного комплекта 3 через вентильный комплект 7 подпигь вэет дугу непрерывно. Переключение импульсов можно производить и вручную при переключении переключателя на два положения, установленного на каждом выводе втсрой группы выводов. После перехода на параллельную схему питания дуги увеличивают ток дуги путем уменьшения угла отпирания вентилей, а при необходимости и уменьшения длины дуги. Однако иэ-за нелинейного характера дуговой нагрузки ток дуги можно изменять в широких пределах при сравнительно небольшом изменении напряжения на дуге, т,е., изменяя длину дуги, можно установить в пределе вдвое больший ток, увеличив таким образом мощность, выделяе1гую в печи. Так как установка каждого регулятора 13, 14 тока настроена на ток, равный номинальному току каждого вентильноfо комплекта, то при переходе на параллельную работу вентильных комплектов ток каждого вентильного комплекта уменьшится вдвое, Регулятор тока, стремясь восстановить заданное значение тока, полностью откроет вентили комплекта и процесс нарастания тока теперь не будет сдерживаться регулятором тока. Это будет способствовать удержанию напряжения на дуге, т.е. лучше используется напряжения источника питания. При необходимости уменьшения мощности по технологическим соображениям уменьшают напряжение на выходе питающего трансформатора, например, с помощью переключателя ст. пеней напряжения (РПН) под нагрузкой или откл;очаюГ одиH вентильный комплект, Если по каким-либо причинам, например, вследствие обрьп-:.а дуги, увели лилось напряжение на выходе датчика 18 напряжения больше заданной уставки порогазого элемента 19, то схема возвращается в исходное положение, т.е. последовате ь lc.e соединение. Это способствует более устойчивому характеру дуговой нагрузки. Если ток дуги уменьшился до вели I! Ibl порога элемента 20, то схема также переходит в режим последовательного соединения. При уменьшении задания ток- ео время снижения мощности по требованию тахкологического процесса ниже заданного порога, срабатывает элемент 21, который запрещает импульсы управления на выходе системы 16 импульсно-фазового управлеHYR и выключается из работы вектилькый комплект 3, при этом работают катоднэя группа вентильно1о комплекта 2 и трехфа.".— ная нулевая вентильная группа 8. Блок перекл1очающих элементов работает следующим образом. В исходном положении при отсутствии сигнала на обоих входах транзистор 22 заперт и катушка реле 23 обесточена. Импульсы ОСУ 15 через рэзмь кающие контакты реле 23 поступают на управляющие вход;,I анодной группы вентилького комплекта 2, При наличии cv:ríàëà на входе срабатывает реле 23 и этим самым обеспеч.1ваетс11 прохождение импульсов на вентильный комплект 8. При отсутствии тока нагрузки B печ", либо при снижении его ниже уставки второго порогового элемента 20 на третий вх<1д блока 17 перекл1оча1ощих элементов пода ется питание реле 24, которое сраоатывает и обес1о,ивает реле 23. При этом .1<" r;:óëI,<:bl переключаются кэ вентилькый ко плект 2. Дроссель 6 с целью уменьшения ого мощности может быть заменен двумя дросселями, как зто показано ка фи -. 4, KoTopbI8 включаются так что при Г1ослздователbHoI; режиме работы мостов дроссели также включены последовательно, а при параглельном режиме — параллельно, Датчики тока вентильных <омплек св могут быть вкл1очекы в шинах постоянного тока, соединенных с подиной (фГ1г. 41. При тако 1 располо>кении датчиков тока о„».,11н из ких при последогательном режиме работы мостов ке обтекается током, Это способствует тому, что эдик из мостов переводится регулятором то;<э обратной связи в диодк ый режим, а ток электрода регулируется одним регулятором тока. Уменьшение установленной мощности питающего трансформаторе достигается благодаря возможности последовательногг. соединения вентильных комплектов, под" ключенных к ега вторичным обмоткам, при этом напряжение вторичных обмоток может быть снижено, что ведет также к упрощен и1о трансформатора. Повышение производительности печи достигается вследствие того, что при параллельной рабате вентильных комплекгов увеличивается ток, а следовательно, и мощность. Увеличение тока достигается путем снижения напряжения вторичных обмоток при меньшей мощности трансформаторов, Формула изобретения 1. Устройство для питания дуговой печи постоянного тока, содержащее датчик напряжения, включенный между электродом и подиной, первый и второй управляемыа вечтильные комплекты, выполненные па трехфазной мостовой схеме с двумя группами вентилей — катодной и анодной и снабженные каждый последовательна соединенными с первым входам блска сравнения датчиком тска, второй вход блока сравнения соединен с блокам задания, а выход — с входом регулятора тока, соединен- ного выходом с входом системы импульснофазового управления с двумя трехфазными группами выходов, причем первыми выводами постоянного тока вентильные комплекты последовательно соединены между собой, а вторые выводы первого и второго вентильного комплекта предназначены для подключения соответственна к электроду л проводящей падине, выводы переменнога тока подключены к выводам независимых обмоток питающего трансформатора, при этом первая группа трехфазных выводов с.;1стемы импульсно-фазового управления первого .вентильного комплекта соединена с управляющими входами группы вентилей, предназначенной для соединения с электродом печи, выводы системы импульсно-фазового управления второго вентильно о комплекта соединены с управляющими входамиеговентилей,отличающееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей печи путем снижения установленной мощности питающего тран -..фарматора и повышения производительности печи, в него дополнительно введены третий вентильный комплект, выполненный по трехфазной нулевой схеме на управляемых вентилях, четвертый вентильный камл(" t0 II 5 ЗО 4Г, 50 55 лект, выполненный па аднофазнай схеме на неуправляемых вентилях и блок переключающих элементов, вывод постоянного тока третьего комплекта предназначен для подключения к проводящей падине печи, его выводы переменнога тока соединены с выводами переменного тока первого вентильнаго комплекта с образованием трехфазной мостовой схемы с его первой группой вентилей, предна=ía÷åííîé для соединения с электродом печи, четвертый комплект выводами включен согласно с вентилями первого ззнтильного комплекта между его выводами пасгаяннс".о тока. вторая группа трехфазных выводов системы импульсно-фазового управления первого комплекта г:адключена через блок переключающих элементов к соответствующим управляющим входам ВТо рой группы вентилей первого вентильнога комплекта и введенного третьего комплекта. 2. Устройство по и. 1, а т л и ч а ю щ е ес я тем, чта первый и второй вентильные компl1åêòbl с;-Iaбжены тоl 3, cTpo ;ÌIÃÂÎ па пп, 1 и 2, о т л и ч а loщ е е с те ;, .1;о блок г1ереключающих элеменToa выгалнен на транзисторе, двух реле, двух диодах и двух резисторах, база транзистора соединена через первый резиcTQp с Отрица Гельным !1ал гасам источника питания и ерзз в1орой резистор — с вторым входом блока, коллектор транзистора соединен чере=; последовательна соединенные размыкающий контакт второго р"ле и управляющуго обмотку первого реле с положительным полюсам источника питания, эмиттер транзистора соединен с нулевым выводом источника питания и через управ: яющую обмотку второго реле с третьим входом блока, параллельна управляющим обмоткам первого и втс рого реле падключеHbl co0TBi,TcTBBHHo первый tn в горой встречные диоды, при этом каждый вход группы входов, предназначенной для подключения к второй группе выходов системы импульсно-фазового управления первого вентильнага комплекта, через размыкающий контакт первого реле соединен с выходом блска, предназначенным для подключения к управлян щим входам второй группы венти1ей первого вентильнага комплекта, а через замыкающий ко ITBI 4. Устройство па пп. 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, чта, с целью повышения устойчивости дуги, в него введены два поро170л546 10 б Фиг. J говых элемента, выход датчика напряжения соединен с входом первого порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом блока переключающих элементов, вход второго порогового элемента соединен с выходом датчика тока первого вентильного комплекта,-à его выход соединен с третьим входом блока переключающих элементов. 5. Устройство по пп. 1 — 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности при уменьшении тока ниже тока задания, в него введен тре5 тий пороговый элемент, вход которого подключен к выходу блока задания, выход его соединен с запрещающим входом системы импульсно-фазового управления второго вентильного комплекта. ". 702546 :.- л««« «««ж««г ..««««::« .ю«а««««««ю «««« 1 ( г в Составитель F.Êoñàîåâ Редактор M,Áàíäóðà Техред М,Моргентал Корректор С,Шевкун « Заказ 4552 1 и раж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь!тимм при ГКНТ СССР 113035, Москва„Ж"35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
