Магнитодинамическая установка Советский патент 1988 года по МПК H05B6/08 

f

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьше- ние производительности установки путем првышения точности поддержания Я 8 С заданного сдвига фаз токов индуктора и электромагнита. Устройство содержит индуктор (И) 1, электромагнит (ЭМ) 2, батарею компенсирующих конденсаторов 3 и 4 И 1 и ЭМ 2 соответственно с блоками управления 5 и 6. ЭМ 2 включен в сеть на отстающую фазу по отношению к фазе И 1. Датчики напряжения 7 и 8 И 1 и ЭМ 2 соединены с фазовращающим блоком 9, который через блок выделения разности фаз напряжений 10 соединен с блоками управления 11 и 12 реактивными элементами И 1 и ЭМ 2. При переключении ступеней напряжения ЭМ 2 срабатывание реактивного элемента 13 регулируемой мощности И 1 блокируется в блоке 6 до выполнения условия снятия рассогласования. Аналогично производится снятие рассогласования при отклонении, сдвига фаз токовяа И1 .6 ил. § (Л Од to О5 00

ff

/2

1 1

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в установках для плавки и раздачи металла.

Цель изобретения - повышение производительности установки путем повышения точности поддержания заданно го сдвига фаз токов индуктора и элек тромагнита.

На фиг.1 изображен векторная диа грамма напряжений на электромагнитных системах магнитодинамической установки; на фиг.2 - принципиальная схема магнитодинамической установки; на фиг.З - схема фазовращающего блока; на фиг.4 - схема блока выделения знака и разности фаз напряжений; на фиг.З - схема блока управления реактивным элементом регулируемой мощное ти; на фиг.6 - схема блока управления компенсирующей регулируемой конденсаторной батареей.

Установка состоит из индуктора I, электромагнита 2, батарей компенсирующих конденсаторов 3 и 4 индуктора и электромагнита, блоков 5 и 6 управления батареями конденсаторов, датчиков 7 и 8 напряжения (трансформаторов напряжения) индуктора 1 и электромагнита 2, фазовращающего блока 9, блока 10 вьщеления знака и разности фаз напряжений, блоков 11 и 12 управления реактивными элементами 13 и 14 регулируемой мощности индуктора 1 и электромагнита 2.

Индуктор 1, компенсированный включенной параллельно ему компенсирующей регулируемой батареей конденсаторов 3, последовательно с реактивным элементом 13 регулируемой мощности индуктора включен на опережающее напряжение питающей сети, например , по сравнению с тем, на которое включен электромагнит 2, компенсированный включенной параллельно ему компенсирующей регулируемой батареей конденсаторов 4, последовательно с реактивным элементом 14 регулирующей мощности электромагнита, например Цд. Параллельно индуктору 1 включен трансформатор 7 напряжения, а параллельно электромагниту 2 - трансформатор 8 напряжения, выходы которых соединены с фазовращающим блоком 9, выход которого соединен с блоком 10 выделения знака и разности фаз напряжений, один выход которого соединен с блоком 11 управления реактивным

726302

элементом регулируемой мощности индуктора, а другой выход соединен с блоком 12 управления реактивным элементом электромагнита. Выход блока 11 управления реактивным элементом регулируемой мощности индуктора соединен с реактивным элементом 13 регулируемой мощности индуктора. Выход

10 блока 12 управления реактивным элементом регулируемой мощности электромагнита соединен с реактивным элементом 14 регулируемой мощности электромагнита. Выход блока 5 управления

15 компенсирующей регулируемой батареей конденсаторов индуктора соединен с компенсирующей батареей конденсаторов 3 индуктора, а выход блока 6 управления компенсирующей регулируемой 20 батареей конденсаторов электромагнита - с компенсирующей батареей конденсаторов 4 электромагнита.

Фазовращающий блок 9 (фиг.З) содержит фазовращайщую цепочку, обра25 зованную резисторами 15 и 16 и конденсатором 17, включенную в цепь трансформатора 7 напряжения индуктора, а также фазовращающую цепочку, образованную резистором 18 и конденЗС сатором 19. Один вывод конденсатора 19 соединен с резистором 18 и вторым входом блока 10 вьщеления знака и разности фаз напряжений, а другой вывод - с землей, с которой также

35 соединен один вывод резистора 16, второй вывод которого соединен с включенными параллельно резистором 15 и конденсатором 17 и первым входом блока 10 выделения знака и раз40 ности фаз напряжений.

Блок 10 выделения знака и разности фаз напряжений (фиг.4) выполнен на базе логических элементов, выполняющих функцию ИЛИ-НЕ, серии Т, со45 держит первый вход, последовательно с которым включен диод, резистор 20, релейный элемент 21, элемент 22, выход которого соединен с первыми входами элементов 23-25, а также второй

50 вход, последовательно с которым включен другой диод, резистор 26, релейный элемент 27, элемент 28, выход которого соединен с вторыми входами элементов 23 и 24 и первым входом

gg элементов 29, выход последнего соединен с вторым входом элемента 25, выход которого соединен с вторым входом элемента 29 и третьим входом элемента 24. Выход элемента 24 соединен

с третьим входом элемента 23, а также с вторым входом блока 11 управления реактивным элементом регулируемой мощности индуктора и первым входом блока 12 управления реактивным элементом регулируемой мощности элек .тромагнита. Выход элемента 23 соединен с первым входом блока 11 управления реактивным элементом регулируемой мощности индуктора и вторым входом блока 12 управления реактивным элементом регулируемой мощности электромагнита.

Блок 11 управления реактивной мощности индуктора (фиг.5) содержит два входа, в цепи которых включены размыкающие контакты 30 и 31 реле 32, находящегося в блоке 6 управления кому тирующей регулируемой батареей конденсаторов электромагнита (фиг.6). В цепи первого входа контакт 30 соединен с вторым входом элемента 33, выход которого соединен с вторым входом элемента 34, выход элемента 34 соединен с первым входом элемента 33 входом элемента 35 и первым входом элемента 36, В цепи второго входа блока 1 упра1вления реактивным элементом регулируемой мощности контакт реле 31 соединен с первым входом элемента 37, выход которого соединен с вторым входом элемента 38, выход которого соединен с входом элемента 39 и вторыми входами элементов 36 и 37. Выход элемента 36 соединен с входом элемента 40, который соединен с входом элемента 41 и входом элемента 42, выход последнего соединен с первым выводом конденсатора 43, второй вывод которого соединен с входом элемента 44, выход которого соединен с выводом конденсатора 45, второй вьшод которого соединен с входом элемента 46, выход которого соединен с третьим входом элемента 34 и первым входом элемента 38. Выход элемента 4I соединен с входом элемента 47 (триггера), первый выход которого соединен с вторым входом элемента 48 и вторым входом элемента 49, а второй выход - с первым входом элемента 50, входом элемента 51 и третьим входом элемента 52. Выходы элементов 48 и 50 соединены с входом элемента 53 (триггера), пер- вьш выход которого соединен с вторым входом элемента 54 и третьим входом элемента 49, а второй выход - с пер0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вым входом элемента 55, входом элемента 56 и вторым входом элемента 52. Выходы элементов 54 и 55 соединены с входом элемента 57 (триггера), первый выход которого соединен с первым входом элемента 49, а второй выход которого соединен с входом элемента 58 и первым входом элемента 52. Выход элемента 52 соединен с третьим входом элемента 38, а выход элемента 49 - с первым входом элемента 34. Выходы элементов 51,56 и 58 соединены с первыми выводами катушек контакторов соответственно 59-61, вторые выводы которых соединены с землей. Выход элемента 35 соединен с первыми входами элементов 48 и 54, а выход элемента 39 - с вторыми входами элементов 50 и 55. Блок управления реактивным элементом регулируемой мощности электромагнита вьшолняется аналогично.

Блок управления компенсирующей регулируемой батареей конденсаторов электромагнита (фиг.6) содержит переключатель 62 ступеней, к которому подведена одна фаза питающей сети (А), первые три вывода которого, соответствующие первой, второй и третьей ступеням, соединены с входом реле 63 времени, входом реле 32, замыкающим контактом 64 реле 63 и первым замыкающим контактом 65 реле 66, причем оба контакта соединены с ка- тушкой реле 66, вторые три вывода переключателя 62 ступеней, соответствующие первой, второй и третьей ступеням, соединены с первыми конца ми катушек контакторов 67-69 соответ- ственно вторые концы которых соединены с вторым замыкающим контактом 70 реле 66. Вторые концы катушек реле .63,66 и 32 и контакта 70 соединены с другой фазой питающей сети (В). Блок управления компенсирующей регулируемой батареей конденсаторов индуктора выполняется аналогично.

Установка работает следующим образом.

При включении устройства управления магнитодинамической установки при оптимальной разности фаз между напряжениями на ее электромагнитных системах сигналы с соответствующих трансформаторов 7 и 8 напряжения, пропорциональные напряжениям на индукторе и электромагните, поступают на вход фазовращающего блока 9

(фиг.З). При этом фазовращающие цепочки, одна из которых (15-17) позволяет обеспечить опережающий угол напряжения по сравнению с входным, а другая (18 и 19) - отстающий, а также фазировка вторичных обмоток трансформаторов напряжения позволяют сдвинуть напряжения на электромагнитных системах I и 2 таким образом, что на выходе фазовращающих цепочек разность фаз между ними приблизительно равна нулю (отличающееся от нуля на величину зоны нечувствительности t 8 по

фазовому углу, определяемой сопротив- j вторая из триггера 53 и импульсных

лением резисторов 20, 26). После диодов, включенных последовательно каждому входу фазовращающего блока 9, на вход логических релейных элементов 21 и 27 поступают полусинусоиды напряжений U, и U. На входе элементов формируются последовательности импульсов, длительность которых отличается от Т на величину зоны нечувствительности 5 , которай зависит от напряжения, срабатывания релейных элементов 21 и 21 к амплитуды полусинусоид. Элементы 22, 28, 23 и 24 образуют схему И. Поэтому при Q)p 5 сигналь на выходе элементов 23 и 24 отсутствуют. При ручном переключении ступени напряжения переключателем 62 (фиг.6), например на вторую ступень, срабатывает реле 63 и 32. Последнее с помощью установленного в блоке управления реактивным элементом регулируемой мощности электромагнита размыкают контакты в цепи входов, чём блокируется срабатывание блока. После срабатывания реле 63 времени с вьщержкой времени замыкается его контакт 64, чем обеспечивается срабатывание реле 66, катушка которого питается через первый замыкающий контакт 65, а через второй замыкающий контакт 70 обеспечивает срабатывание катушки контактора 68. При включении контак- тором дополнительной компенсирующей батареи конденсаторов напряжение и (фиг.1) займет положение Uj, отли- чшощееся на угол -oi. При этом фаза напряжения индуктора отстает на угол ос от фазы напряжения электромагнита у . При условии появляется сигнал рассогласования. Элементы 29 и 25 образуют схему ПАМЯТЬ, служат для определения знака отклонения фазового угла. Так импульс на выходе элемента 28 появится раньше импульса

20

25

30

элементов 54 и 55 и т.д. (количеств ячеек соответствует необходимому ко личеству ступеней напряжения реакти ного элемента регулируемой мощности Счетчик осуществляет переключение ступени контактором при подаче сигн ла на входной элемент 41 и наличии нулевого потенциала на одной из шинок знака. В результате произойдет переключение ступеней напряжения ре активного элемента в сторону уменьш ния на одну ступень. Если после это го сигнал рассогласования существуе переключение ступеней в сторону уменьшения осуществляется до тех по пока не исчезает сигнал рассогласов ния и не выполняется условие oi- , т.е. разность фаз напряжений на эле тромагнитных системах не станет рав 35 ной (fip и вектор напряжения займет п ложение и. Конечное ограничение пе реключения ступеней напряжения реак тивного элемента регулируемой мощно ти (в нашем случае регулируемой бат реи конденсаторов 13) осуществляетс элементами 49 и 52, один из которых блокирует ПАМЯТЬ цепи увеличения ст пени напряжения, когда все конденса торы регулируемой батареи конденсат ров 13 включены, а второй блокирует ПАМЯТЬ цепи уменьшения ступени напр жения, когда все конденсаторы отклю чены. Выключение памяти после осуществления переключения осуществляе ся цепью задержки, выполненной на элементах 42-46. Запуск цепи задерж ки осуществляется сигналом с выхода элемента 40. Сигнал на выходе элеме та 46 появляется через промежуток времени, определяемый временем пере заряда конденсатора 43 и выключает ПАМЯТЬ. Сигнал существует в течение времени перезаряда конденсатора 45,

40

45

50

55

на выходе элемента 22. При этом ПАМЯТЬ включается и блокирует элемент 23. Сигнал, появляющийся на выходе элемента 27, запоминается схемой ПАМЯТЬ, выполненной на элементах 33- 34, что приводит к появлению сигнала на входе элемента 36 и появлению нулевого потенциала на элементе 35, т.е. на шинке знака. Далее сигнал через элемент 40 и 41 поступает на реверсивный двоичный счетчик, первая ячейка которого состоит из триггера 47 и импульсных элементов 48 и 50,

0

5

0

элементов 54 и 55 и т.д. (количество ячеек соответствует необходимому количеству ступеней напряжения реактивного элемента регулируемой мощности). Счетчик осуществляет переключение ступени контактором при подаче сигнала на входной элемент 41 и наличии нулевого потенциала на одной из шинок знака. В результате произойдет переключение ступеней напряжения реактивного элемента в сторону уменьшения на одну ступень. Если после этого сигнал рассогласования существует, переключение ступеней в сторону уменьшения осуществляется до тех пор, пока не исчезает сигнал рассогласования и не выполняется условие oi- , т.е. разность фаз напряжений на электромагнитных системах не станет рав- 5 ной (fip и вектор напряжения займет положение и. Конечное ограничение переключения ступеней напряжения реактивного элемента регулируемой мощности (в нашем случае регулируемой батареи конденсаторов 13) осуществляется элементами 49 и 52, один из которых блокирует ПАМЯТЬ цепи увеличения ступени напряжения, когда все конденсаторы регулируемой батареи конденсаторов 13 включены, а второй блокирует ПАМЯТЬ цепи уменьшения ступени напряжения, когда все конденсаторы отключены. Выключение памяти после осуществления переключения осуществляется цепью задержки, выполненной на элементах 42-46. Запуск цепи задержки осуществляется сигналом с выхода элемента 40. Сигнал на выходе элемента 46 появляется через промежуток времени, определяемый временем перезаряда конденсатора 43 и выключает ПАМЯТЬ. Сигнал существует в течение времени перезаряда конденсатора 45,

0

5

0

5

после чего входные цепи возвращаются в исходное состояние.

При переключении переключателя 62 на первую ступень срабатывает кон- тактор 67 (фиг.6). Вектор U займет положение U, . При этом угол рассогла- сования станет ci S и аналогично отрабатывается схемой в сторону увеличения ступени напряжения реактивного элемента регулируемой мощности (регулируемой батареи конденсаторов) до выполнения условия oi.S, когда вектор напряжения займет положение U, .

Аналогично работает схема и при переключении ступеней напряжений электромагнита. При этом срабатывание реактивного элемента регулируемой мощности индуктора 13 блокируется контактами реле расположенного в блоке 6 управления компенсирующей регулируемой батареи конденсаторов электромагнита.

Установка позволяет повысить производительность магнитодинамической установки за счет повьппения электромагнитного давления в активной зоне магнитодинамической установки, позволяет снизить потери электрической энергии, потребляемой магнитодинами- ческой установкой с устройством управления .

. -

-V.

Формула изобретения

Магнитодинамическая установка, содержащая по меньшей мере один индуктор и электромагнит, снабженные регуляторами напряжения и подключенные к трехфазной сети, причем электромагнит подключен к фазе, отстающей от фазы индуктора, и включенные параллельно индуктору и электромагниту батареи компенсируюш х конденсаторов , снабженные блоками управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности установки путем повышения точности поддержания заданного сдвига фаз токов индуктора и электромагнита регуляторы напряжения вьтолнены в виде .реактивных элементов с блоками управления, включенных соответственно последовательно индуктЪру и электромагниту, а установка снабжена блоком выделения разности и знака фаз напряжений индуктора и электромагнита, выходы которого подключены к входам блоков управления регуляторов напряжения, а вход - к выходу введенного фазовращающего блока, входы которого соединены с выходами введенных датчиков напряжения индуктора и электромагнита.

15

п

Ю

-

-V.

/9

К 6jfOf t/S

/в

фиг.З

2021

f 6мК

26 2729

4

vJ/

l-.%4fflj

23

&

dJiOKf/fi

21/

yJOK(/ f2

25

УИЬ

28

иг.

.5

Фи1.б