Индукционная плавильння установка Советский патент 1985 года по МПК H05B6/06 

Изобретение относится к электротермии и может быть применено в индукционных установках преимущественно промьшшенной частоты, предназ наченных для плавки сплавов в черной и цветной металлургии. Целью изобретения является повышение производительности установки путем поддержания максимальной мощности при ступенчатом изменении емкости батареи. На фиг. 1 представлена функциональнай схема установки, на фиг.2 схема блока управления емкостью кон денсаторной батареи. . Установка (фиг. 1) содерямт .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, комму тируемых исполнительными механизмам 5,например контакторами, в установку входят также нуль-орган 6 пит ющего напряжения, импульсный датчик 7 напряжения контура, первый, второй и третий счетчики 8, 9 и 10, дешифратор 11, первьй, второй, третий и четвертый ключи 12-15, блок 16 сравнения, блок 17 формирования импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала, элемент ИЛИ 18, четвертый (реверсивный ) счетчик 19, блок 20 управления емкостью батареи, блок 21 импульсного управления тиристорным регулятором IВыход нуль-органа 6, питание которого осуществляется от трансформа тора напряжения, подключенного к источнику питания, связан с входом дешифратора 11 через счетчик 8. Первьвй выход дешифратора 11 соединен с установочными (в нулевое положение) входами счетчиков 9 и 10. Второй и третий выходы дешифратора I1соединены с управляющими входами ключей 12 и 13 соответственно. Входы ключей связаны с выходом импульс ного 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 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 сравне.ния, 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 ШЮ 18, выход которого также подключен к входу -счетчика 19. Выход последнего подсоединен к входу блока 20 и, кроме того, к входу блока 21 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 дешиф-: ратор 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, ЕГЫходы последнего подключены к входу дешифратора 24. Второй и пятый выходы дешифратора соединены, с первыми входами триггеров 25-28. Кроме того, пятьй 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 триг.геров 25-28. Установка работает следующим образом. .Колебательный контур предварительно настраивается на частоту, меньшую частоты питающей сети, т.е. на емкостной 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 которьсх пропорциональна напряжению на контуре нагрузки.

Третий тактовый сигнал с четвертого выхода дешифратора 11 через элемент ШШ 18 поступает в реверсйвньй 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 V 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 тактовьш 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 единичньй сигнал присутствует на втором выходе блока 16 сравнения (число АЙВ), то через элемент ИЛИ 18 этот сигнал поступает в реверсивный счетчик 19 и оказывает воз1действие на угол управления тирисiTopHoro 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 единичньй сигнал присутствует на первомвыходе блока 16 сравнения. Этот сигнал 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, 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

5 фазы напряжения питания и основной гармоники тока нагрузки.

В ходе технологического процесса по мере изменения нагрузки в индуктивную область устройство посте0пенно, уменьшает угол управления тиристорного регулятора, покй он не достигнет нулевого значения. При этом ток нагрузки имеет непрерьшньй характер, т.е. тиристоры тирис5торного регулятора открываются при переходе тока через нулевое значение.

При нулевом угле управления тиристорного регулятора 2, характеризующемся соответствующим состоянием

0 реверсивного счетчика 19, в блоке 20 формируется сигнал, которьй дает команду на подключение посредством контактора 5 дополнительной единичной секции б.атареи конденсаторов 4.

Блок 20 работает следующим образом.

Сигналом Пуск дается разрешение на работу счетчика 23 и тригге0ров 25-28. При состоянии реверсивного счетчика 19, соответствующем нулевому углу управления тиристорного регулятора и отсутствии сигнала на ПЯТОМ вькоде дешифратора 24, на выходе элемента И 22 появляется сигнал, которьй поступает на вход счет-Чика 23 и изменяет его состояние на единицу. На втором выходе дешифратора 24 появляется сигнал, который

0 перебрасьшает триггер 25. Появившийся на триггере 25 выходной сигнал через усилитель 29 включает выходное реле 33, которое в «вою очередь через контактор 5 (фиг. 1) дает команду на включение первой дополнительной секции батареи конденсаторов 4.

В результате подключения дополнительной секции колебательный контур начинает работать в емкостном режиме, и угол управления тиристорного регулятора автоматически увеличивается.

При вторичном достижении угла управления тиристорного регулятора нулевого значения на выходе элемен та И 22 появляется сигнал, который изменяет состояние счетчика 23 еще на единицу, и на третьем выходе дешифратора появляется сигнал, который перебрасьшает 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, которьй, попадая на один из входов элемента И 22, запретит появление на его выходе сигнала при очередном достижении угла управления тириторного регулятора нулевого значени

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 количества переключений в компенсирующей батарее конденсаторов, определяемое кратностью изменения эквивалентных параметров нагрузочного контура и максимальным углом управления тиристорного регулятора, может быть миии.мальным.

Устройство разработано для применения на индукционной установке ИАТ-6 мощностью 1,5 МВт. Логическая часть устройства выполнена на

базе интегральньк микросхем серии К-511. В качестве дешифратора применена микросхема типа ИД-1, в качестве счетчикой - ИЕ1.

Импульсньй 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 сигналу. Блок 21 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 повьпиенными 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 оптимальньй режим плавки, а также добиться экономии электроэнергии, так.как уменьшатся тепловые потери за счет сокращения времени плавки (тепловое сопротивление футеровки тигля относительно мало) и сокращения простоев печи на время замены вьшедших из строя контакторов и конденсаторов. Вследствие уменьшения потребляемого реактивного то- ка в трансформаторе и токопроводе уменьшатся электрические потери.

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 второ- го 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, 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.

Ehh

y