Устройство для питания электродуговых печей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4674319/07 (22) 06.04.89 (46) 30.05.92. Бюл. № 20 (75) В. А. Фокин и О. В, Фокин (53) 621.365.22(088.8) (56) Полупроводниковые выпрямители. Под. ред, Ковалева Ф. И. М„ 1978, с. 99-100.

Патент Франции ¹ 22448811556622,, кКл, Н 05 В

11/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано, например, в металлургической промышленности для электроснабжения трехфазных дуговых сталеплавильных электрических печей.

Известны устройства для питания нелинейной нагрузки, содержащие трехфазные трансформаторы.

Известно также устройство для питания электродуговых печей, содержащее две группы печных трехфазных трансформаторов с однотипно соединенными вторичными обмотками.

Целью устройства является повышение качества потребляемой энергии.

Это достигается тем, что первичные обмотки одной группы печных трансформаторов пофазно-последовательно соединены в общую схему треугольника, первичные обмотки второй группы трансформаторов пофазно-последовательно соединены в звезду и каждый трансформатор второй группы снабжен дополнительной трехфазной об Ы 1737768 А1 (я)5 Н 05 В 7/144, Н 02 М 7/06 (57) Использование; питание трехфазных дуговых печей. Сущность изобретения; первичные обмотки одной группы печных трансформаторов пофазно-последовательно соединены в общую схему треугольника, вершины которого присоединены к выводам трансформаторов, а другая группа трансформаторов с пофазно-последовательно соединенными первичными обмотками — e общую схему звезды, лучи которой присоединены к выводам питающей сети, снабжена дополнительными обмотками, соединенными пофазно-последовательно треугольником. 1 ил. моткой, выводы всех дополнительных обмоток соединены пофазно-последовательно в общий треугольник.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит трехфазные печные трансформаторы 1 — 6, соединенныетреугольником вторичные обмотки 7-12 каждого из которых присоединены к своей дуговой печи 13 — 18. Первичные обмотки 18—

21 трансформаторов 1-3 пофазно-последовательно соединены в звезду, свободные выводы которой присоединены к шинам трехфазной питающей сети; первичные обмотки 22 — 24 трансформаторов 4 — 6 пофазнопоследовательно соединены в треугольник, вершины которого присоединены к тем же шинам трехфазной питающей сети, Каждая фаза первичной обмотки 19 трансформатора 1 присоединена к зажимам контактора

25, обмотки 20 — к зажимам контактора 26, обмотки 21 — к контактору 27, обмотки 22—

1737768 к контактору 28, обмотки 23 — к контактору

29, обмотки 24 — к зажимам контактора 30.

Трансформаторы 1 — 3 снабжены своими дополнительными обмотками 31 — ЗЗ, которые пофазно-последовательно соединены в схему треугольника.

Особенности соединения обмоток трансформаторов, определяющие электромагнитные процессы в них и в питающей сети, вытекают из принципиальной схемы фиг, 1.

В частности, последовательное соединение обмоток трансформаторов обусловливает многократное уменьшение толчков тока при эксплуатационных коротких замыканиях дуговой печи как во вторичной обмотке соответствующего печного трансформатора, так и в питающей сети благодаря практически мгновенному перераспределению напряжений между фазами первичных обмоток трансформаторов соответствующей группы.

Если, например, вследствие обвала шихты или другой причины, оказалась практически закороченной одна из фаз вторичной обмотки 8 трансформатора 2 и присоединенной к ней печи 14, то практически мгновенно произойдет: уменьшение напряжения соответствующей фазы первичной обмотки 20 печного трансформатора 2 благодаря перераспределению напряжения между этой первичной обмоткой 20 и обмотками 19, 21 трансформаторов 1,3; исключение условий возникновения толчка тока в питающей сети из-за такого эксплуатационного короткого замыкания печи 14; сглаживание возможного колебания суммарной реактивной мощности, потребляемой из сети этими дуговыми электропечами. Далее сработает электромагнитная система управления подъемом стержней электропечи и после ликвидации этого короткого замыкания печи вновь восстановится нормальное соотношение между напряжениями на последовательно соединенных первичных обмотках трансформаторов 1-3.

Аналогичные электромагнитные процессы протекают в другой группе трансформаторов 4 — 6 и присоединенных к ним печах 16—

18.

При работе устройства могут иметь место различные режимы одновременно работающих печей: одна печь работает в режиме расплавления, а другая — в режиме рафинирования и т.д. Кроме того, может иметь место временное введение из работы какой-либо печи без нарушения условий работы других печей; для этого в схеме имеются трехфазные контакторы 25-30, с помощью которых может быть закорочена первичная

55 обмотка соответствующего печного трансформатора.

Особенности работы данного устройства связаны с неравномерностью нагрузки в цепи трехфазной вторичной обмотки какого-либо печного трансформатора. При анализе электромагнитных процессов в питающей сети и присоединенных к ней трехфазных печных трансформаторах будем полагать систему линейных напряжений источника — питающей сети — симметричной, а

его внутреннее сопротивление равным нулю. В этих условиях будет иметь место: несимметрия системы напряжений во вторичной обмотке трансформатора с неравномерной нагрузкой; несимметрия системы напряжений на первичных обмотках того же трансформатора; несимметрия систем на и ряжений первичных обмоток других печных трансформаторов общей для них группы с пофазно-последовательным соединением первичных обмоток, обусловленная как симметрий системы их суммарного напря>кения, так и неравномерностью нагрузки вторичной обмотки одного из этих трехфазных трансформаторов; вызванная этим несимметрия систем напряжений на вторичных обмотках трансформаторов одной группы. Следовательно, пофазная неравномерность нагрузки хотя бы одного печного трансформатора обусловливает несимметрию напряжений BTQ ричной обмотки даже трансформатора с равномерной нагрузкой вследствие отмеченной выше несимметрии напряжений на его первичной обмотке, Нарушение симметрии системы напряжений на соединенной треугольником вторичной обмотке печного трансформатора, обусловленное неуравновешенным ре>кимом расплавления питаемой дуговой печи, приведет: к нарушению симметрии cvlcTOMbl H3пряжений на вторичных обмотках других печных трансформаторов одной их группы; к неодновременности прохо>кдения через нулевые или максимальные значения третьих гармоник тока в отдельных фазах вторичной обмотки печного трансформатора; к появлению возможности замыкаться магнитному потоку от тока третьей гармоники в фазе вторичной обмотки, расположенной на,одном из стержней магнитопровода трансформатора, через соседний стержень этого магнитопровода трансформатора; к наведению составляющих ЭДС в первичной обмотке трансформатора составля1737768 ющими потока от третьих и кратных им высших гармоник тока во вторичной обмотке трансформатора; к невозможности рассматривать в этих условиях соединение треугольником вто- 5 ричной обмотки как достаточное средство ограждения цепи первичных обмоток печных трансформаторов от различного рода неприятностей, связанных с этими высшими гармониками; 10 к передаче в цепь первичных ббмоток третьей и кратных ей гармоник напряжения и тока.

Известно, что система напряжений или токов утроенной (и кратной ей) частоты об- 15 разует нулевую последовательность фаз, если соответствующая система основной частоты образует прямую последовательность фаз.

Пофазно-последовательному соедине- 20 нию первичных обмоток 22 — 24 группы печных трансформаторов 4 — 6 в треугольник соответствует симметрия системы суммарных напряжений основной частоты на сторонах треугольника. Такое соединение для 25 третьих гармоник напряжения, возбуждаемых в цепи первичных обмоток трансформаторов одной группы теми же гармониками тока во вторичных обмотках трансформаторов, следует рассматривать как короткозам.— 30 кнутый контур, который: создает условия для размагничивающего действия потокосцеплений отдельных фаз первичной обмотки каждого трансформатора по отношению к рождаемым третьи- 35 ми (и кратными им) гармониками тока во вторичных обмотках составляющим потока; позволяет поэтому считать каждый из печных трансформаторов находящимся в режиме короткого замыкания для третьей и 40 кратных ей высших гармоник тока в обмотках такого трансформатора; исключает условия возникновения напряжений в обмотках 22 — 24 этой группы трансформаторов 4 — 6. 45

Также симметричной является система напряжений, приложенных к каждому лучу звезды пофазно-последовательного соединения первичных обмоток 19 — 21 группы 50 трансформаторов 1 — 3. Если вначале условно не принимать во внимание дополнительные обмотки 31 — 33 этой группы трансформаторов, то можно отметить: одинаковое направление третьей гар- 55 моники суммарного напряжения на каждом луче звезды пофазно-последовательного соединения первичных обмоток 19 — 21 относительно выходных одноименных выводов такого соединения; взаимную компенсацию составляющих напряжений на последовательном соединении любой пары лучей такой звезды от потоков третьей и кратных ей высших гармоник; обусловленный этим режим холостого хода каждого из трансформаторов 1-3 1 — 3 для третьей и кратных ей высших гармоник тока во вторичных обмотках 7 — 9 печных трансформаторов 1-3; недопустимо большие перенапряжения на первичных обмотках 19 — 21 трансформаторов этой группы, выражаемые суммой большого числа слагаемых, каждое из которых выражается произведением конечной величины высшей гармоники тока на очень большое индуктивное сопротивление холостого хода для соответствующей составляющей повышенной частоты. При этом величина каждой высшей (третьей, либо кратных ей) гармоники тока оказывается практически неизменной, поскольку высшая гармоника тока является источником тока, а не напряжения.

Опасность такой аварийной обстановки для изоляции первичных обмоток 19 — 21 исчезает благодаря использованию дополнительных обмоток 31-33 в этой группе трансформаторов, которые пофазно-последовательно соединены в треугольник. При этом третья и кратные ей высшие гармоники тока будут замыкаться внутри такого контура, как составляющие нулевого следования фаз.

Для составляющих нулевого следования фаз от третьей и кратных ей высших гармоник тока такбе соединение дополнительных обмоток следует рассматривать как короткозамкнутый контур, который создает условия для размагничивающего действия потокосцеплений отдельных фаз дополнительной обмотки каждого из этих трансформаторов по отношению к высшим гармоническим составляющим потоков, возбуждаемых третьей и кратными ей высшими гармониками токов во вторичной обмотке трансформатора; позволяет рассматривать каждый из печных трансформаторов 1 — 3 находящимся в режиме короткого замыкания для третьей и кратных ей высших гармоник тока; исключает возникновение перенапряжений на обмотках 19 — 21 трансформаторов этой группы.

Формула изобретения

Устройство для питания электродуговых печей, содержащее две группы печных трехфазных трансформаторов с однотипно соединенными вторичными обмотками, о т1737768

15 19 15

40

Составитель В,Фокин

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 1908 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 л ич а ю щееся тем,что,с целью повышения качества потребляемой энергии, первичные обмотки одной группы печных трансформаторов пофазно-последовательно соединены в общую схему треугольника, 5 первичные обмотки второй группы трансформаторов пофазно-последовательно соединены в звезду и каждый трансформатор второй группы снабжен дополнительной трехфазной обмоткой, выводы всех дополнительных обмоток соединены пофазно-последовательно в общий треугольник.