Устройство для питания дуговой сталеплавильной электропечи Советский патент 1984 года по МПК H05B7/144 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания устройств электрического нагрева, и может быть использовано при сопряжении электродуговой сталеплавильной печи с питающей сетью, имеющей малую мощность в режиме короткого замыкания.

Известно устройство для питания электродуговой сталеплавильной печи, содержащее питающую сеть переменного тока, печной трансформатор и низковольтный токоподвод, связывающий печной трансформатор с электродами печи 1J..

Однако при таком источнике питания дуговая сталеплавильная печь для питающей сети представляет собой,резко-переменнзто нагрузку. Набросы по активной и реактивной мощности, прсвьшающие номинальную мощность печного трансформатора, вызывают колебания напряжения, вредно отражающиеся

как на питающую сеть, так и на други потребители, питаемые от этой сети.

Это происходит потому, что при всплесках металла, резком опускании электрода или обвалах шихты имеют место закорачивания электродугового промежутка, сопровождаемые толчкообразным уменьшением активной мощности Поскольку постоянная времени электромагнитной инерции цепи питания печи значительно меньше постоянной времени инерции регуляторов передвижения электродов, потребляемый при закороченном электродуговом промежутке ток имеющий реактивный характер, ограничивается лишь суммарным сопротивлением печного трансформатора и токоподвода, которое в несколько раз меньше номинального. При этом наброс реактивной нагрузки на сеть даже для крупных печей могут превьш ать 3-кратные номинальные значения мощности печного трансформатора. После восстановления электродугового промежутка регуляторами передвижения электродов реактивная нагрузка уменьшается, а активная нагрузка увеличивается и становится номинальной. Кроме того, с ростом емкости печей увеличивается реактивное сопротивление токопровода что создает проблему ввода большой мощности в крупные электродуговые сталеплавильные печи.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для питания дуговой сталег1.павнл11ной электропечи,

содержащее подключенный к питающей сети трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен вход выпрямителя, соединенного выходом с одним из выводов индуктивного элемента, второй вывод которого связан с выводом электрода, причем параллельно индуктивному элементу подключен коммутирующий элемент, и регулятор перемещения электрода 2 .

Недостатком этого устройства, является то, что без специальных средств компенсации реактивной мощности неустраненным остается резкопеременный характер нагрузки печи, сопровождаемый значительными набросами на питающую сеть активной и реактивной мощности и обусловленный малой электромагнитной инерционностью цепи питания. Требуется такой источник питания, постоянная времени электромагнитной инерции которого будет больше постоянной времени инер ции регуляторов передвижения электродов печи. В таком случае, регуляторы передвижения электродов будут успевать за изменениями потребляемого из сети тока, что приведет к стабилизации нагрузки печи и устранению колебаний напряжения питающей сети.

Цель изобретения - повьш1ение стабильности напряжения сети и уменьшение потерь мощности.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для питания дуговой сталеплавильной электропечи, содержащем подключенный к питающей сети печной трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен вход выпрямителя, соединенного вьпсодом с одним из выводов индуктивного элемента второй вывод которого связан с выводом электрода, причем параллельно индуктивному элементу подключен коммутирующий элемент, и регулятор перемещения электрода, отношение постоянной времени цепи трансформатор-выпрямитель-индуктивный элемент к постоянной времени 11егулятора перемещения электрода больше 1.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства

К питающей сети 1 подключен печной трансформатор 2, который через низковольтный выпрямитель 3 и индуктивный элемент 4 связан с электродами 5 электродуговой сталеплавильной печи 6. Регулятор 7 перемещения электродов связан с цепью питания печи через зажимы трансформатора 8 тока, а также через выводы, предназначенные для измерения напряжения на электроде. Параллельно индуктивному элементу подключен низковольтный коммутационный аппарат 9, Устройство работает следующим образом. При пуске печи электроды замыкаются накоротко на шихту. При этом то печи благодаря наличию большой индук тивности возрастает постепенно, прак тически по линейному закону, и через некоторое время достигает номинального значения, после чего электроды постепенно поднимаются, и устанавливаются требуемые электродуговые промежутки между электродами и шихтой. При закорачивании электродугового промежутка обвалившейся шихтой, всплесками металла или ошибочным резким опусканием электрода ток и мощность печи возрастают также медленно по практически линейному закону. Вводя промежуток времени {, , после истечения которого при закороченном электродуговом промежутке и при бездействии регуляторов передвижения электродов ток печи Л получает приращение u.v) , энергия, поступившая из ритающей сети за это времяйУ / Т-И-1 к(1 ), где и - напряжение выпрямителя . Поскольку при закороченном элект родуговом промежутке поступившая из питающей сети энергия не расходуется в печи, она накапливается в магнитном поле накопителя, т.е. 2 (а +&1)V2 , где L - коэффи UHeiiT самоиндукции накопителя. Для не очень больших & можно принять AV/ 2uT/3, - энергия накопленная в индуктивном накопителе перед закорачиванием электродугового промежутка. Учитывая, что Р U t является мощностью печи, ай предста ляет собой относительное приращение тока, энергоемкость VV накопителя определяется как W P-t(1 + /2)/2д Так, например, при накопителе порядка 10 Дж и мощности печи 50 мВт ток печи при закорачивании электродугового промежутка и при бездействии регуляторов передвижения электродов может увеличиться на 10% лишь Через 4 с. Поскольку скорость передвижения электродов даже для самых крупных печей превьпаает 1 м/с, а длина электродугового промежутка оценивается величиной 15-40 см, фактическое увеличение тока при характерных величинах постоянных времени инерции регуляторов передвижения электродов составляет всего несколько процентов. По мере восстановления электродугового промежутка, ток печи уменьшается, напряжение на зажимах индуктивного накопителя изменяет знак, и энергия в печь поступает от питающей сети и от накопителя одновременно. Указанное уменьшение тока происходит также плавно. Плавные из-менения тока нагрузки печи на несколько процентов не создают никаких помех для питающей сети и других потребителей электроэнергии. Низковольтный коммутирующий аппарат 9 замыкается при остановках печи, а также при возможном ошибочном резком поднимании электродов во время работы печи. Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в устранении набросов активной и реактивной мощности на питающую сеть, в результате чего устраняются колебания напряжения сети как по величине, так и по фазе. Кроме того, улучшается коэффициент реактивной мощности печи и облегчаются условия работы регуляторов передвижения электродов. Суммарные капитальные затраты на индуктивный накопитель и выпрямитель примерно в 3 раза меньше по сравнению с известным устройством с дополнительным корректирующим оборудованием в виде управляемых конденсаторов, применяемом в настоящее время для устранения набросов на сеть реактивной мощности в источниках питания сталеплавильной печ1г.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДУГОВОЙ СТАЛЕППАШПЬНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее подключенный к питающей сети печной трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен вход выпрямителя, соединенного выходом с одним из вьюодов индуктивного элемента, второй вывод которого связан с выводом электрода, причем параллельно индуктивному элементу подключен коммутирующий элемент, и регулятор перемещения электрода, отличающееся TeMj что, с целью повьшення стабильности напряжения сети и уменьшения потерь мощности, отношение постоянной времени цепи трансформатор-выпрямитель-индуктивный элемент к постоянной времени регулятора перемещения электрода больше 1.