Магнитодинамическая установка Советский патент 1991 года по МПК H05B6/08 

Изобретение относится к электротехнике, может быть применено в системах электроснабжения и питания электротехнологических установок типа канальных индукционных печей, миксеров, магнитодинамических установок и др., имеющих по меньшей мере две электромагнитные системы, и является усовершенствованием технического решения по авт. св. № 1372630.

Цель изобретения - повышение надежности работы установки путем устранения перегрузки токами высших гармоник питающей сети и расширение области использования.

На фиг. 1 изображена блок-схема установки; на фиг. 2 - схема коммутатора напряжений; на фиг. 3 - схема подключения порогового элемента к блоку вычисления коэффициента перегрузки; на фиг. 4 - схема блока управления компенсирующей конденсаторной батареей регулируемой мощности.

Установка состоит из первой электромагнитной системы (ЭМС) 1, второй электромагнитной системы (ЭМС2) 2, соответствующих им батарей компенсирующих регулируемых конденсаторов 3 и -1 с их блоками 5 и 6 управления, датчиков напряжения 7 т 8 (трансформаторов напряжения), фазовра- щэющего блока 9 блока 10 выделениязнаха и разности фаз, блоков 11 и 12 управления реактивными элементами 13 и 14 (например, емкостными) регулируемой мощности, коммутатора 15 напряжений, блока 16 вычисления коэффициента перегрузки токами высишх гармоник, порогового элемента 17. Коммутатор 15 напряжения (фиг. 2) содержит генератор 18 прямоугольных импульсов с регулировкой частоты (таймер), на вход которого подведено напряжение питания, в то время как выход таймера подключен к песвому входу элемента И-НЕ 19, инверсный выход которого подключен к первому входу двоичного счетчика 20. три выхода которого подключены к первым трем входам дешифратора 21, преобразующего три разряда двоичного кода в восемь разрядов позиционного кода. Первый инверсный

X

Ю

ныход дешифратора 21 подключен к входу транзисторного ключа 22, выход которого подключен к входу реле 23. Второй, третий, четвертый инверсные выходы дешифратора 21 подключены к входам транзисторных ключей 24-26 соответственно 25, выходы которых подключены к входам реле 27-29. Выходы реле 23, 27-29 соединены с шиной питания этих реле Пятый, шестой, седьмой инверсные выходы дешифратора 21 подключены к входам элемента ЗИ-НЕ 30, инверсный выход которого соединен с четвертым входом дешифратора 21 и входом элемента 31, инверсный выход которого соединен с входом элемента 32, инверсный выход которого соединен с вторым входом двоичного счетчика 20. Входы элемента 33 соединены с пороговым элементом 17, а инверсный выход элемента 33 подключен к второму входу элемента 19.

В качестве блока 16 вычисления коэффициента перегрузки (фиг. 1) могут использоваться серийные приборы, вычисляющие коэффициент несинусоидальности напряжения и тока, например прибор для контроля несинусоидальности формы кривой и напряжения типа АН или любой другой, аналогичный, имеющий аналоговый выход.

В качестве порогового элемента 17 (фиг

3)использован компаратор, первый вход ко/ торого постоянно подключен к аналоговому выходу блока 16 вычисления коэффициента перегрузки; на второй вход подается на/(ря- жение уставки, а выход подключен к блокам 5 и 6 управления батарей компенсирующих регулируемых конденсаторов 3 и 4 исходам элемента И-НЕ 33 коммутатора 15 напряжений.

Блок 5 управления батареей компенсирующих регулируемых конденсаторов (фиг.

4)содержит переключатель 34 ступеней напряжения, к которому подведена одна фаза питающей сети (А), первые три вывода которого, соответствующие первой, второй и третьей ступеням, соединены с входом реле 35 времени, входом реле 36, замыкающим контактом 37 реле 35 времени и первым замыкающим контактом 38 реле 39, причем оба контакта соединены с катушкой реле 39, эти же три вывода соединены с замыкающим контактом 40 реле 41 времени, замыкающим контактом 42 реле 43 времени, замыкающим контактом 44 реле 45 времени. Контакт 40 соединен с первым выводом катушки реле 43 и первым выводом катушки контактора 46, контакт 42 соединен с первым выводом катушки реле 45 и первым выводом катушки контактора 48. Вторые три вывода переключателя 34 ступеней напряжения, соответствующие первой, второй и третьей ступеням, через размыкающие контакты 49-51 реле 41 времени соединены с первыми выводами катушек контакторов 46 - 48 соответственно, вторые выводы которых

соединены с вторым замыкающим контактом 52 реле 39. Вторые выводы катушек реле 35, 36, 39 43 и 45 и контакта 52 реле 39 соединены с другой фазой питающей сети (В). Первый вывод реле 41 времени подклю0 чен к пороговому элементу 17, а второй вывод соединен с землей. Блок 6 управления батареей компенсирующих регулируемых конденсаторов 4 выполнен аналогично блоку 5.

5Установка работает следующим образом.

В нормальном режиме работы устройства пи тания индукционной установки когда перегрузка реактивных элементов устройства нахо0 дится в допустимых пределах, напряжение на входе порогового элемента 1 меньше напряже ния уставки, а напряжение на выходе порогового элемента соответствует напряжению лйгического О. Это напряжение подается

5 на входы элемента 33, тогда на входы элемента 19 подается напряжение, соответствующее напряжению логической 1, а на выходе элемента 19 напряжение логического О, и двоичный счетчик 20 осуществляет

0 выработку двоичного кода в соответствии с номером пары приходящих импульсов, поступающих с таймера 18 С поступлением первой пары импульсов на двоичный счетчик 20 на его выходах образуется двоичный

5 код, соответствующий первой паре импульсов. Этот код поступает на входы дешифратора 21, который преобразует три разряда двоичного кода в первый разряд позиционного кода, на первом выходе дешифратора

0 появляется логическая 1 транзисторный ключ 22 переходит в открытое состояние и включает реле 23, которое через первую пару своих контактов (не показаны) подключает блок 16 вычисления коэффициента

5 перегрузки к реактивному элементу 13 регулируемой мощности, а пороговый элемент 17 через вторую пару контактов - к блоку 5 управления батареей компенсирующих конденсаторов. Напряжение UK, пропорцио0 нальное напряжению гармоники, поступает на вход порогового элемента 17, где сравнивается с напряжением уставки Uyo, пропор- циональным допустимой перегрузке

5 реактивного элемента устройства токами высших гармоник. Если напряжение UK меньше напряжения уставки, напряжение на выходе порогового органа соответствует напряжению логического О и блоки 5 и 6 управления батареей компенсирующих конденсаторов 3 и 4 работают в нормальном

режиме (от переключателя ступеней напряжения) При этом работа устройства аналогичная работе прототипа при ручном переключении ступени напряжения переключателем 34 (фиг. 4) например, на вторую ступень срабатывают реле 35 и 36 Последнее с помощью установленных а блоке 12 управления реактивным элементом 14 регулируемой мощное /, своих размыкающих контактов размыкает цепи входом, чек олз- кируето срабатывание блок, Послз тыьани, реле 35 времени : чыдеожкий времени замыкаемся ыо онтак , чеь обеспечивается срабат ааниэ реле ЗГ, кэ- тушка которого питается через первый за мыкающий контакт 38, а через зтсрой замыкающий контакт о2 обеспечивается срабатывание катуикы кофактора 47 напряжение на порогового эламен та соответсгеует напряжению логического О, то через время г, задаваемое в таймере 18, на двоичный счетчик 20 поступает вторая пара импульсов, на выходе счетчика образуется двоичный код. соответствующий второй паре импульсов, эют кед поступает на входы дешифратора 21, который преобразует этот код во второй разряд позиционного кода На втором выходе дешифратор i появляется логическая i, транзисторной ключ 24 переходит в открытое сосгояниь и включает реле 27, которое через первую пару своих контактов подключает бпок 15 вычисления коэффициента перегрузки к батарее компенсирующих конденсаторов 3, а пороговый элемент 17 через вторую пару контактов к блоку 5 управления батареей компенсирующих конденсаторов 3 На первом выходе дешифратора появляется ло( иче- ский О, транзисторный ключ 22 переходит в закрытое состояние и отключает реле 23. Если напряжение на выходе порогового элемента соответствует напряжению логического О, то через некоторое время с таймера 18 на двоичный счетчик 20 поступает третья пара импульсов, на выходе счетчика образуется двоичный код, соответствующий третьей паре импульсов, этот код поступает ча вход дешифратора 21, который преобразует этот код в третий разряд позиционного кода На третьем выходе дешифратора появляется логическая 1, транзисторный ключ 25 переходит в открытое состояние и включает реле 28, которое через первую пар-/ своих контактов подключает блок 16 вычисления коэффициента перегрузки к реактивному элементу 14 регулируемой мощности d по- роговь й элемент 17 через ьторую пару контактов к блоку 6 управления батареей компенсирующих конденсаторов 4 На втором выходе дешифратора поясняется логический О . транзисторный ключ 24 переходит в закрытое состояние и отключает реле 27 Если напряжение на выходе порогового элемента соответствует напряжению логи- 5 ческого О, то через некоторое время с таймера 18 на ДРОИЧНЫЙ счетчик 20 поступает С, пара импульсов, на выходе счет- образуется двоичный ход соответству- 0 ющий четвертой паре импульсов, этот код nociynaei на входы дешифратора i который реэбразуетс ТО код в четвертый разряд позиционного кода На че а -ртом выходе деиыФ13-ора появляется логическая Г

трампе горный 26 переходит в откры- .г-е сосюячи,- и ьллючяе. 29 которое не оез пеов ю гзру СЕ.ОИХ к нтйктоь подклю- час блок вычисяогим коэффициента пе- э е , з к и 0 а т а р е е компенсирующих

0 конде сатсрсв , а ПОРОГОВЫЙ элемент 17 орез вторую napv контактов - -ч Ьтоку 6 уп- рап;1внип бзт.реей ком лее сирующих конден- сатоооч 4 На третьем выходе дешифратора г валяется погическии 0 транзисторный

f к оч пйгле одит а закрытое состояние л отключает реле 28. Если напряжение на вы- vofle порогово о элемента 17 соответствует напряжению лом ес Ого 0. то через неко- тооое с тайчер 18 иг двокчный счот0 чмч /О поступает пят« парэ игпутьсов на вчходе сч- - ика образуется двоичный код, ссотеетств -ощ пятой Псуре импульсов, кед ,ост/ |Ј(т иг . де.иифрзгора 21, который гресбоазует код в пятый

Ь разряд позиционного кода На четвертом выходе дешифратора пиявляетсл логический О, транзисторный кл(-ии 6 переходи в закрытое состояние и отключает реле 29 На пятом выходе дешифратора поя поется логи0 «еская i на выходе элемента 30 логический 0 на выходе элемента 3 i - логическая 1 ча выходе элемента 32 - логический 0, .старый поступает из чторои вход двоичного о -етч жа 0, осуществляя его сброс и vcЬ ганоок; в i сходное состояние Логический О, поступающий с выхода элемента 30 по стуэет нэ четверть и вход дешифратора 21 и осуществляет ого устаноо. в исходное состояние, чс О цикл подкпючениа по0 вторяе1С1 Ко,та перегрузка резчтивнь х лсменгоо vciроиства выше допустимой 1 больше напряжения уставки Uyc- и напряжение на выходе порогового элерон-с 7 становится равным напряже

э нию лепима о 1 Это напряжение поступает иа ехид t ;ента 33, тогда на второй вхогдолсме п 19 постилает напряжение ло гичесчого С в то время как на перв )м гхсде элемента 13 напряжение логической I, на рь-ходе 19 напряжение ло гическои Т ч и блокирует работу счетчика

20, и контроль напряжения на перегруженном реактивном элементе продолжается до момента исчезновения недопустимой перегрузки. Появление на выходе порогового элемента напряжения логической 1 приводит к срабатыванию реле 41 времени. При срабатывании реле 41 времени с выдержкой времени размыкаются его контакты 49-51 и предотвращают подачу напряжения на катушки контакторов 46-48 при ручном переключении ступени напряжения переключателем 34, замыкается его контакт 40, который подает напряжение на катушку контактора 46 и включает реле 43 времени. Последнее с выдержкой времени замыкает контакт 42, который подает напряжение на катушку контактора 47 и включает реле 45 времени, замыкающее с выдержкой времени контакт 44, который подает напряжение на катушку контактора 48,

При исчезновении недопустимой перегрузки напряжение UK становится меньше напряжения уставки Dyer и на выходе порогового элемента устанавливается напряжение логического О, снимается питание реле 41 времени, замыкаются его контакты 49-51, снимается питание реле 43 и 45 времени, размыкаются контакты 40, 42 и 44. Блок управления батареей компенсирующих конденсаторов возвращается к работе в нормальном режиме от переключателя 34 ступеней напряжения.

Изобретение позволяет расширить область использования и отстроиться от резонансных перегрузок высшими гармониками при соблюдении требований технологического процесса, так как эффективность использования электроэнергии в технологическом процессе различных индукционных канальных установок, таких как канальные печи.

миксеры, магнитодинамическиеустройства, имеющих по меньшей мере две электромагнитные системы, зависит не только от величин напряжений на электромагнитных

системах, но и от соотношения на них начальных фаз напряжений, В индукционных канальных печах от этого соотношения зависит интенсивность тепломассообменного процесса, а в магнитодинамических установках электромагнитная сила, под давлением которой происходит движение металла в литейные формы. Поэтому регулирование величины напряжения в таких установках должно вестись прм постоянном оптимальном для данного типа установки угле сдвига начальных фаз напряжений на первой и второй электромагнитных системах.

20

Формула изобретения

Магнитодинамическая установка по авт. св. № 1372630, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы установки путем устранения перегрузки токами высших гармоник питающей сети и расширения области использования, в установку введены блок вычисления коэффициента перегрузки токами высших гармоник, пороговый элемент и коммутатор напряжения, к входам которого подключены выходы батарей компенсирующих конденсаторов и реактивных элементов регулируемой мощности, выход коммутатора соединен через блок вычисления коэффициента перегрузки

токами высших гармоник с входом порогового элемента, первые два выхода которого подключены к входам блоков управления батарей компенсирующих конденсаторов, а третий - к блокирующему в ходу коммутато

ра напряжения.

cpuai

Изобретение откосится к электротехнике. Цель изобретения - повышение нздеж ности работы установки путем устранения перегрузки токами высших гармоник лягающей сети и расширение области использования. Наличие коммутатора, блока вычисления коэффициента перегрузки и порогового элементе позволяет отстроиться от перегрузки токами высшиу гармоник при сохранении заданного сдвига фаз между напряжениями на даух электромагнитных системах, пои которое обеспечивается максимальная эффективность использования электроэнергии в технологическом процессе. 4 ил.

19

Л

20

JJ

KS/toKyntf32

21 23

3-0

30

5

2ii 27

Л-04

25 28

и

25 29

Q-D

Фиг. E

К блоку 15

16

Фм.З

т

Кблокам 5,д, 15

w

в

52

/

о о

D

3§

35