Индукционная плавильная установка Советский патент 1988 года по МПК H05B6/08 

(21)3778804/24-07

(22)10.08.84

(46) 07.11.88. Бюл. № 41

(71)Производственное объединение Центроэнергоцветмет

(72)А.С.Перецман, В.А.Коган и Г.А.Красюков

(53)621.365.52(088.8)

(56) Труды ВНИИЭТО, М.: Энергия, вып. 7, 1975, с. 78.

Фотиев М.М. Электропривод и электрооборудование металлургических и литейных цехов.т- М.: Металлургия, 1983, с. 165.

(54)(57) 1. ИВДУКЩОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая печной трансформатор с вьжлючателем и датчиком напряжения на высокой стороне., к низкой стороне которого через тиристор- ньй ключ, снабженный блоком управления, подключен колебательный контур из параллельно соединенных индуктора и конденсаторной батареи, часть конденсаторов которой включена через электромагнитные контакторы, автоматический регулятор мощности, к входам которого подключены датчики тока и напряжения контура, блок ручного ввода команд управления, переключающие выходы которого соединены с управляющими входами электромагнитных контакторов конденсаторной батареи, о т- личающаяся тем, что, с целью повьшения надежности работы установки и увеличения ее производительности, установка снабжена двумя дополнительными электромагнитными контакторами, датчиком исправности тиристоров, датчиком наличия тока в цепи тиристоров, датчиком полностью

открытого тиристорного ключа и логическим блоком, содержащим формирователь уровня, триггер, десять элементов И-НЕ, четыре элемента НЕ и два элемента задержки, первый вход первого элемента И-НЕ подключен к разрешающему выходу блока ручного ввода команд, а выход - к первому входу второго элемента И-НЕ, соединенному выходом с управляющим входом первого дополнительного контактора, включенного последовательно с тиристорным ключом, с входом первого элемента НЕ и первым входом третьего элемента

.И-НЕ, к-второму входу которого подключен выход датчика исправности тиристоров ключа, связанный также с первым входом первого плеча триггера и первым входом четвертого элемента И-НЕ, к второму входу которого подключен выход пятого элемента И-НЕ, первый вход которого связан с запрещающим выходом блока ручного ввода, , второй его вход - с выходр 1 четвертого элемента И-НЕ и первыми входами шестого и седьмого элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с вы ходом блока выбора режима, к третьим входам шестого и седьмого элементов И-НЕ подключены соответствующие выходы автоматического регулятора, выход шестого элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого плеча триггера, выход которого через второй элемент НЕ подключен к входу первого элемента задержки, управляю1ций вход которого соединен с выходом первого

- элемента НЕ, а выход - с вторым входом первого элемента И-НЕ и с первым входом блока управления тиристорного ключа, к второму входу которого под-.

§

(Л

ключен вГ)Код датчика напряжения на высокой стороне печного трансформатора, а к выходу - вход датчика полностью открытого тиристорного ключа, вход формирователя импульсов соединен с выходом датчика наличия тока тиристорного ключа, а выход - С первым входом восьмого элемента И-НЕ и Через третий элемент НЕ - с первым входом девятого элемента И-НЕ, выход которого через четвертый элемент НЕ и второй элемент задержки подключен к пepвo fy входу второго плеча триггера BTopoti вход девятого элемента И-НЕ соединен с выходом датчика полностью открытого тиристорного ключа, выход восьмого элемента И-НЕ подключен к первому входу десятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, третий вход - с выходом седьмого элемента И-НЕ, четвертый вход - с выходом датчика полностью открытого тиристорного ключа, а выход десятого элемента И-НЕ подключен к входу восьмого элемента И-НЕ и упра-вляющему входу второго дополнительного контактора, включенного параллельно тиристорному ключу.

2. Установка поп.1, отличающаяся тем, что датчик исправности тиристоров выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных резистора диода и катушки реле, шунтированной конд енсатором, причем концы цепочки служат входом датчика, а .замыкающий контакт реле г выходом.

1

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукционной плавке металлов и сплавов.

Цель изобретения - повьпиение на- дежности работы установки и увеличение ее производительности.

На фиг.1 изображена структурная схема индукционной установки, на фиг.2 - схема логического блока , на фигi3-5 - электрические схемы датчиков: исправности тиристоров, наличия тока в цепи тиристоров и полно стью открытого тиристорного ключа; на фиг.6 - схема блока управления тирис торным ключом; на фиг.7 - блок ручного ввода команд управления.

Индукционная установка промьгашен- ной частоты содержит печной регулируемый трансформатор 1 с выключате- лем 2 на высокой стороне, индуктор 3 батарею компенсирующих конденсаторов 4, коммутируемых электромеханическими контакторами 5,датчики тока 6 и напряжения 7, подключенные к автоматическому регулятору 8, тиристорный ключ 9, блок 10 управления с подключенным датчиком напряжения на высокой стороне трансформатора 11, блок 12 ручного ввода команд управления.

5

0

5

Установка оснащена двумя дополнительными контакторами 13 и 14 (последовательно включенным тиристорному ключу контактором 13 и параллельно подключенным контактором 14), датчиком

15исправности тиристоров, датчиком

16наличия тока в цепи тиристоров, датчиком 17 полностью открытого тиристорного ключа, логическим блоком : 18, причем выходы датчика 16 тока в цепи тиристоров, включенного в цепь тиристорного ключа 9, датчика 15 исправности тиристоров, подключенного параллельно тиристорному ключу, и датчика 17, вход которого соединен

с выходом блока 10 управления тиристорами, подсоединены к входам логического блока 18.

Кроме того, входы логического блока 18 соединены с выводами блока 12 и автоматического регулятора 8, а к выходам логического блока 18 подключены входы блока 10 управления тиристорами, вход выключателя 2 и управляющие входы контакторов 13.и 14.

Логический блок 18 (фиг.2) содержит элементы И-НЕ 19-28, элементы НЕ 29-32, элементы 33 и 34 задержки, формирователь 35 уровня, триггер 36, причем вход формирователя 35 уровня.

первьш вход первого плеча триггера 36, первые входы первого 19, третьего 21, четвертого 22, пятого 23, восьмого 26, десятого 28, по два входа шестого 24 и седьмого 25 элемен- . тов И-НЕ - входные каналы логического устройства, выходы первого 19 и третьего 21 элементов И-НЕ подключены к входам второго элемента И-НЕ 20, ю выход которого соединен с вторьм входом третьего .элемента И-НЕ 21 и через первый элемент НЕ 29 подключен к первому входу первого элемента 33 задержки, выход четвертого элемента И-НЕ 22 15 соединен с вторым входом пятого эле- , мента И-НЕ 23, выход которого подклю- ,чен к вторым входам четвертого 22, десятого 28 и к третьим входам шестого 24, седьмого 25 элементов И-НЕ, 20 выход шестого элемента И-НЕ 24 соедн-- нен с вторым входом первого плеча триггера 36, а выход седьмого элемента И-НЕ 25 соединен с третьим входом

ча содержит усилитель 47 и реле 48, выходом которого служит замыкающий- контакт реле 48.

Схема блока 10 управления тиристорами (фиг.6) вьтолнена на цифровых элементах. Ее элементами являются синхронизатор 49, делитель 50, элементы И 51-58, элемент НЕ 59, счетчик 60 задания, счетчик 61 считывания, элемент ИЛИ 62, генератор 63 импульсов, триггер 64, одновибраторы 65 и 66, генератор 67 наполнения и усилители 68 и 69.

Блок 12 ручного ввода команд управления (фиг.7) содержит выключатель 70 на высокой стороне, ключ 71 выбора режима и кнопки- Пуск 72 и Откл. 73.

Индукционная установка работает следующим образом.

При нажатии в блоке 12 кнопки Пуск 72 на входы датчика 15 исправности тиристоров подается напряжение

десятого элемента И-НЕ 28, выход фор- 25 источника f питания и при условии

мирователя 35 уровня через третий элемент НЕ 31 соединен с вторым входом восьмого элемента И-НЕ 26, выход которого через четвертый элемент НЕ 32 и второй элемент 34 задержки под- 30 ключен к первому входу второго плеча триггера 36, кроме того, выход формирователя 35 уровня соединен с первым входом девятого элемента И-НЕ 27, выход которого соединен с четвертым 35 входом десятого элемента И-НЕ 28, а выход последнего соединен с вторым входом девятого элемента И-НЕ 27, и выходы второго 20 и десятого 28 элементов И-НЕ, а также выход триггера 40 36 через второй элемент НЕ 30 и первый элемент 33 задержки подключены к выходным выводам логического устройства.

Датчик 15 испрайности тиристоров 45 содержит цепочку из последовательно соединенных резистора 37, диода 38, катушки реле 39, шунтированной конденсатором 40. Концы цепочки являются входом датчика, подключенным к бло- 50 ку 12, а через размыкающие контакты 13 - к тиристорному ключу 9. Датчик 16- наличия тока в цепи тиристоров (фиг.4) содержит датчик 41 тока.

исправности тиристоров ключа 9 сра- батьшает реле 39, через замыкаюр;ие контакты ifOToporo нулевой сигнал поступает на первый вход третьего элемента И-НЕ 21 в логическом блоке 18.

При наличии нулевого сигнала на первом-входе первого элемента И-НЕ 19, которьй поступает с ключа управления высоковольтным выключателем 2, расположенного в блоке 12, и соответствует включенному положению, на выходе второго элемента И-НЕ 20 появляется команда на включение последовательного контактора 13. Одновременно с выхода второго элемента И-НЕ 20 сигнал поступает на второй вход третьего элемента И-НЕ 21, блокируя состояние элемента 20 при исчезновении сигнала на первом входе элемента 21.

Кроме того, при срабатывании реле 39 в датчике 15 исправности тиристоров на первьй вход первого плеча триггера 36 поступает нулевой сигнал, который перебрасывает триггер, формируя через второй элемент НЕ 30 единичный сигнал на втором входе второго элемента 34 задержки, вьтопненно- го на элементе НЕ с диодно-емкостной цепочкой. И при наличии единичного

трансформатор 42, резистор 43, вьшря - 55 сигнала на первом входе элемента 34 мительный мост 44, конденсатор 45 и задержки, т.е. при условии нулевого стабилитрон 46, его выход подключен сигнала на выходе элемента 20, соот- к входу формирователя 35. Датчик 17 ветствующего включению последователь- полностью открытого тиристорного клю- ного контактора 13, которьпч, инвертича содержит усилитель 47 и реле 48, выходом которого служит замыкающий- контакт реле 48.

Схема блока 10 управления тиристорами (фиг.6) вьтолнена на цифровых элементах. Ее элементами являются синхронизатор 49, делитель 50, элементы И 51-58, элемент НЕ 59, счетчи 60 задания, счетчик 61 считывания, элемент ИЛИ 62, генератор 63 импульсов, триггер 64, одновибраторы 65 и 66, генератор 67 наполнения и усилители 68 и 69.

Блок 12 ручного ввода команд управления (фиг.7) содержит выключател 70 на высокой стороне, ключ 71 выбора режима и кнопки- Пуск 72 и Откл. 73.

Индукционная установка работает следующим образом.

При нажатии в блоке 12 кнопки Пуск 72 на входы датчика 15 исправности тиристоров подается напряжение

исправности тиристоров ключа 9 сра- батьшает реле 39, через замыкаюр;ие контакты ifOToporo нулевой сигнал поступает на первый вход третьего элемента И-НЕ 21 в логическом блоке 18.

При наличии нулевого сигнала на первом-входе первого элемента И-НЕ 19, которьй поступает с ключа управления высоковольтным выключателем 2, расположенного в блоке 12, и соответствует включенному положению, на выходе второго элемента И-НЕ 20 появляется команда на включение последовательного контактора 13. Одновременно с выхода второго элемента И-НЕ 20 сигнал поступает на второй вход третьего элемента И-НЕ 21, блокируя состояние элемента 20 при исчезновении сигнала на первом входе элемента 21.

Кроме того, при срабатывании реле 39 в датчике 15 исправности тиристоров на первьй вход первого плеча триггера 36 поступает нулевой сигнал, который перебрасывает триггер, формируя через второй элемент НЕ 30 единичный сигнал на втором входе второго элемента 34 задержки, вьтопненно- го на элементе НЕ с диодно-емкостной цепочкой. И при наличии единичного

10

36285

руясь на первом элемелте НЕ 29, поступает на вход элемента ЗА задержки, на пыходе элемента 34 появляется ко- ма1ща на включение блока 10 импульс- но-фазового управления тиристорами тиристорного ключа 9. Время задержки, определяемое элементом 34 задержки, выбирается несколько большим времени включения контактора 13.

При включении блока 10 управления на тиристоры ключа 9 начршают поступать импульсы управления, фаза которых дискретно меняется от °( - 180 до о . О, где °L - угол регулирования. Напряжение на нагрузке при,. этом возрастает от О до номинапьного, т.е. осуществляется Плавный старт, при котором исключены броски тока, динамические удары и т.Дг

При od О, т.е. после того, как

окончен Старт, с выхода блока 10 управления через датчик 17 поступает сигнал на первые входы восьмого 26 и десятого 28 элементов И-НЕ. Одновременно с датчика 16 наличия тока в цепи тиристоров, через цепочку из формирователя 35 уровня и девятого элемента И-НЕ 27 на второй вход десятого элемента И-НЕ 28 поступает единичный сигнал. При условии наличия единичных сигналов на двух остальных входах десятого элемента. И-НЕ 28 на его выходе появляется нулевой сигнал, который дает команду на включение параллельного контактора 14, Одновременно с выхода элемента 28 сигнал поступает на второй вход девятого элемента И-НЕ 27, тем самым блокируя состояние элемента 28,при исчезновении сигнала с датчика 16 тока в цепи тиристоров после включения контактора 14.

с выдержкой времени, определяемой первым элементом 33 задержки. Нулевой сигнал поступает на вход второго плеча триггера 36 и перебрасывает его в исходное состояние, посылая тем самым в блок 10 импульсно-фазового управления тиристорами сигнал на отключение тиристорного ключа 9.

Благодаря такой логике работы исключается возможность нагрева тиристоров и выхода их из строя (при естественном охлаждении вентилей).

Отключение установки происходит

15 следующим образом. При нажатии кнопки Откл. в блоке 12 на первый вход четвертого элемента И-НЕ 22 (в логическом блоке 17) поступает нулевой- сигнал, который через пятый элемент

20 И-НЕ 23 поступает на вход десятого элемента И-НЕ 28, формируя на его выходе сигнал на отключение контактора 14. При этом происходит переход тока на тиристорный ключ 9 и появив-

25 иийся сигнал с датчика 16 тока через ; цепочку элементов 31, 26 и 32 с задержкой, определяемой первым элементом 33 задержки, поступает на вход второго плеча триггера 36, формируя.

30 тем самым на выходе триггера команду на отключение тиристорного ключа 9. Время задержки, определяемое первым элементом 33 задержки, выбирается не- сколько большим времени включения контактора 14.

В автоматическом режиме при установке в блоке 12 ключа выбора режима в автоматическое положение на первые входы шестого 24 и седьмого 25 эле4Q ментов И-НЕ (в логическом блоке 17) поступает единичный сигнал, которой дает разрешение на прохождение через

35

Вкл.эти элементы командных сигналов от

Включение конт актора 14 при описан- -автоматического регулятора ной логике работы возможно лишь толь- 45 на второй вход шестого элемента И-НЕ

24 и Откл. - на второй вход седьмого элемента И-НЕ 25.

В автоматическом режиме индукционная плавильная установка работает 50 следующим образом. При отклонении фазового угла за пределы заданной зоны нечувствительности автоматическим регулятором 8 подается единичный сигнал на второй вход седьмого элемента рез четвертый элемент НЕ 32 на первьй 55 И-НЕ 25 с целью отключения сипового элемент 33 задержки. Если по какой- . питания. После исчезновения налряже- либо пргтчине тиристорный ключ 9 не ния на индукционной установке в регу- будет шунтирован контактором 14, ток ляторе 8 формируется сигнал на перепродолжает поступать через тиристоры ключение конденсаторной батареи 3 и

ко при наличии тока в цепи тиристорного ключа 9 и при od О, тем самым полностью исключается возможность включения индукционной установки на полное напряжение сети.

Одновременно с формирователя 35 уровня через третий элемент НЕ 31 единичный сигнал поступает на второй вход восьмого элемента И-НЕ 26 и че

с выдержкой времени, определяемой первым элементом 33 задержки. Нулевой сигнал поступает на вход второго плеча триггера 36 и перебрасывает его в исходное состояние, посылая тем самым в блок 10 импульсно-фазового управления тиристорами сигнал на отключение тиристорного ключа 9.

Благодаря такой логике работы исключается возможность нагрева тиристоров и выхода их из строя (при естественном охлаждении вентилей).

Отключение установки происходит

5 следующим образом. При нажатии кнопки Откл. в блоке 12 на первый вход четвертого элемента И-НЕ 22 (в логическом блоке 17) поступает нулевой- сигнал, который через пятый элемент

0 И-НЕ 23 поступает на вход десятого элемента И-НЕ 28, формируя на его выходе сигнал на отключение контактора 14. При этом происходит переход тока на тиристорный ключ 9 и появив-

5 иийся сигнал с датчика 16 тока через ; цепочку элементов 31, 26 и 32 с задержкой, определяемой первым элементом 33 задержки, поступает на вход второго плеча триггера 36, формируя.

0 тем самым на выходе триггера команду на отключение тиристорного ключа 9. Время задержки, определяемое первым элементом 33 задержки, выбирается не- сколько большим времени включения контактора 14.

В автоматическом режиме при установке в блоке 12 ключа выбора режима в автоматическое положение на первые входы шестого 24 и седьмого 25 эле4Q ментов И-НЕ (в логическом блоке 17) поступает единичный сигнал, которой дает разрешение на прохождение через

5

Вкл.а И-НЕ

изменение ее емкости на одну ступень в нужную сторону посредством электромагнитных контакторов 4. После этого в регуляторе осуществляется сброс этого сигнала, что вызывает автоматическое появление единичного сигнала на втором входе шестого элемента И-НЕ 24, тем самым рызывая включение тиристорного ключа 9 через блок им- пульсно-фазового управления тиристорами 10.

Блок импульсно-фазового управления тиристорами выполнен цифровым и работает следующим образом.-В момент перехода синусоидального Напряжения питания через нулевое значение синхронизатор 49 вьщает сигнал через делитель 50 и элемент И 51 на второй вход счетчика 60 задания. При наличии на его первом входе разрешающего сигнала из логического блока 18 входные импульсы изменяют состояние счетчика 60 с дискретностью, определяемой коэффициентом деления делите- ля 50.В момент поступления на вторые входы элементов И 52, 54-56 импульсов с выхода синхронизатора 49 происходит запись в счетчике 61 считывания чис- ла, определяемого состоянием счетчика 60 задания. Одновременно с этим через элемент ИЛИ 62 запускается генератор 63 импульсов. Импульсами этого генератора запапняется счетч 61 считывания. В момент заполнения счетчика 61 считывания через элемент ИЛИ 62 блокируется работа генератора 63 и происходит переброс триггера 64. В одном из выходных каналов происходит формирование управляющего сигнала одновибратором 66 или 65, заполнение его высокочастотными импульсами генератора 67 и усиление элементами 68 и 69, после чего импульсы подаются на управляюище электроды силовых тиристоров тиристорного ключа 9. После заполнения счетчика 60 задания с его выхода через элемент НЕ 59 и элемент И 53 сигнал поступает на второй вход элемента И 51.

Кроме того, сигнал с выхода элемента И 53 поступает на вход датчика 17, представленного и включающего в себя усилительный элемент 47 и реле 48.

Таким образом в предлагаемой индукционной плавильной, установке осу ществляется плавное включение колебательного контура.

Благодаря описанной логике работы установка имеет повьппенную надежность в нештатных режимах, исключается возможность включения индукционной установки на полное напряжение питания.

CfnOpfTfQ

ffl

fPuz.Z

ФигМ

Q-18

Фиг.5

18

ч о