Индукционная плавильная установка с отъемной индукционной единицей Советский патент 1991 года по МПК H05B6/20 

Изобретение относится к металлургии и может быть применено при плавке металлов и сплавов в индукционных канальных печах.

Цель изобретения - повышение КПД установки.

На фиг. 1 схематически представлен разрез съемной индукционной единицы со схемой включения обмотки, компенсирующих конденсаторов и управляющего устрой- ста; на фиг. 2 показана зависимость электромагнитного момента от скорости

вращения металла в канале; на фиг. 3 - векторная диаграмма.

Отъемная индукционная единица имеет канальную часть П-образной формы, состоящую из продольных каналов 1 и поперечного канала (на фиг. 1 не показан). Продольный канал 1 охватывается магнито- проводом 2 с катушкой 3 индуктора. Парэл- лельно катушке 3 включена конденсаторная батарея 4, образующая с катушкой 3 индуктора параллельнойколебательный контур.

о ю о

ю

fO 00

Продольный канал 1 охватывается дополнительной седлообразной катушкой 5, включенной последовательно с контуром

Параллельно допопнительной катушке 5 через резистор 6 подключена катушка 7 реле максимального напряжения, контакт 8 которого включен в Цепь катушки 9 реле времени, замыкающий контакт 10 которого находится в цепи катушки 11 контактора. Размыкающий контакт 12 контактора вклю- чен последовательно с резонансным контуром так, что после его размыкания дополнительная катушка 5 оказывается отключенной от сети, а первый замыкающий контакт 13 - включенным последовательно с контуром. Второй замыкающий контакт 14 контактора шунтирует резистор 6 при отключении дополнительной катушки.

Колебательный контур подключен к источнику переменного напряжения 15, на- пример к сети промыатенной частоты.

Установка работает следующим образом.

На фиг. 1 показаны положительные направления напряжений и токов в схеме для случая, когда дополнительная катушка включена. Ток 1С в конденсаторе 4 опережает напряжение Овс на 90°, а ток h в катушке 3 отстает от Овс на /гол/(в реальных индукционных единицах cos а 0,2). Ток дк в дополнительний катушке 5 равен векторной сумме токов ic и . Ток lr в ветви, содержащей катушку 7 реле максимального напряжения и резистор 6, пренебрежимо мал по сравнению с током дк. Напряжение сети Оас равно векторной сумме напряжения UBC на катушке 3 и напряжения Оав на дополнительной катушке 5. Величина емкости компенсирующих конденсаторов 4 подобрана так, что угол сдвига фаз между Оас и дк близок к нулю (индукционная единица потребляет при этом тслько активную мощность), а угол сдвига фаз а между токами ii и 1д близок к я/2.

На фиг. 1 пунктирными линиями показа- ны направления магнитного потока рассеяния Фа катушки 3 и потока дополнительной катушки 5. Эти два потока, сдвинутые в пространстве на 90° и по фазе - на угол а QQ°, образуют в области канала 1 вращающееся магнитное поле, которое создает вращающий электромагнитный момент М. Зависимость электромагнитного- момента М от угловой скорости вращения металла Q показана на фиг. 2 (кривая А).

Скорость вращения жидкого металла увеличивается и через 3-4 с достигает установившегося значения Q. Электромагнит- ный момент при этом равен ML

Напряжение на катушке 7 реле максимального напряжения при этом существенно превышает напряжение срабатывания несмотря на то, что для уменьшения этого напряжения включен резистор 6. Срабатывание реле максимального напряжения приводит к замыканию контакта 8 в цепи катушки 9 реле времени, которое через промежуток времени, достаточный для достижения металлом установившейся скорости, замыкает контакт 10 в цепи катушки 11 контактора. Размыкающий контакт 12 контактора 11 отключает дополнительную катушку 5, а замыкающий контакт 13 подключает контур к сети. Одновременно замыкающий контакт 14 шунтирует добавочное сопротивление - резистор 6, так что катушка 7 реле максимального напряжения подключается непосредственно к дополнительной катушке. Электромагнитный момент изменяется от Mi до Ма. Зависимость электромагнитного момента от скорости вращения без дополнительной катушки показана на фиг, 2 кривой В. Вследствие уменьшения момента скорость уменьшается от Qi до нового установившегося значения Q2. При изменении скбрости вращения контакт 12 контактора остается разомкнутым и в дополнительной катушке 5 индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости вращения металла. В случае уменьшения скорости ниже ЭДС становится меньше напряжение срабатывания реле максимального напряжения UCp, контакт 8 реле максимального напряжения размыкается и отключает катушку 9 реле времени. Это приводит к обесточиванию катушки 11 контактора и включению дополнительной катушки 5 в сеть.

Таким образом, дополнительная катушка включена только в течение времени; необходимого для разгона металла да установившейся скорости (3-4 с), и вращение сохраняется после отключения.

Следует,отметить, что магнитный поток рассеяния Фа не создает в дополнительной катушке ЭДС, так как плоскость дополнительной катушки 5 совпадает с направлением силовых линий потока Фа Если скорость вращения металла О 0, то при отключенной дополнительной катушке 5 ЭДС в ней отсутствует. Пульсирующее магнитное поле можно представить в виде прямо и обратно вращающихся магнитных полей, равных по величине при О 0. Если металл вращается со скоростью Qi, то при отключении дополнительной катушки 5 действие магнитного поля, вращающегося в направлении вращения металла, больше

обратно вращающегося. Поэтому сохраняется результирующее магнитное поле, индуцирующее в дополнительной катушке 5 ЭДС, пропорциональную скорости вращения металла Q. Эта величина ЭДС удерживает контакт 8 реле максимального напряжения включенным, пока скорость вращения металла не станет меньше допустимой. Если по каким-либо причинам становится ниже допустимой,-контакт 8 размыкается и отключает катушку 9 реле времени. Это приводит к обесточиванию катушки 11 контактора и подключению дополнительной катушки 5 к источнику напряжения.

При включенной дополнительной катушке на жидкий металл действует вращающий момент Mi, равный тормозному. Скорость вращения металла при этом QI (кривая А на фиг. 2). При отключении дополнительной катушки в первое мгновение происходит уменьшение момента до М2 практически при той же скорости вращения QI (кривая В на фиг. 2). Установление прежнего момента Mi происходит по кривой В при новой скорости Q} Q1.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию отъемной индукционной единицы за счет исключения системы охлаждения дополнительной катушки, уменьшить число компенсирующих конденсаторов и повысить КПД.

Формула изобретения Индукционная плавильная установка с отъемной индукционной единицей, содержащая цилиндрические поперечный и продольные каналы, из которых один охвачен магнитопроводом, на котором размещена катушка индуктора, образующая совместно с батареей компенсирующих конденсаторов параллельный колебательный контур.

подключенный к источнику переменного напряжения, и дополнительную седлообразную катушку, охватывающую продольный канал и расположенную в плоскости магни- топройода. отличающаяся тем, что, с

целью повышения КПД установки, она снабжена контактором, реле времени, реле максимального напряжения и резистором, катушка контактора подключена к источнику переменного напряжения через замыкающий контакт реле времени, а катушка реле времени - к нему же. через замыкающий контакт реле максимального напряжения, колебательный контур соединен с источником переменного напряжения через первый замыкающий контакт контактора,

параллельно которому через размыкающий контакт контактора подключены дополни- тельная катушка и цепочка из последова- , тельно соединенных катушки реле- максимального напряжения и резистора, зашунтированного вторым замыкающим контактом контактора.

Изобретение относится к электротер.- мии. Цель изобретения - повышение КПД. Установка снабжена системой управления, включающей реле максимального напряжения с катушкой 7 и контактом 8, реле времени с катушкой 9 и контактом 10, контактор 11 и контактами 12, 13. Токи катушки 3 индуктора и дополнительной катушки 5 создают вращающееся магнитное поле, приводящее во вращение металл в продольных каналах 1 При установившейся скорости вращения реле времени замыкает свой контакт 10 и Ёзключает в электрическую сеть катушку контактора. Срабатывание размыкающего 12 и замыкающего 13 контактов контактора приводит к отключению от сети дополнительной катушки 5. Напряжение на катушке 7 реле максимального напряжения при отключенной дополнительной катушке пропорционально скорости вращения металла При уменьшении скорости ниже допустимой это напряжение становится меньше напряжения срабатывания, в результате чего контакт 8 реле максимального напряжения размыкается и отключает от сети катушку 9 реле времени. Это приводит к обесточиванию катушки 11 контактора и включению дополнительной катушки 5 в сеть. Отключение дополнительной катушки от сети после того, как скорость вращения металла достигнет установившегося значения, позволяет исключить систему охлаждения дополнительной катушки. 3 ил. сл С

Фиг. /

Фиг. 2

А4

т -

Lr

ФигЗ

5Z2 Ј,

ЪкЪк