Устройство для питания электродуговых печей Советский патент 1992 года по МПК H05B7/144 H02M7/06 

к контактору 28, обмотки 23 - к контактору 29, обмотки 24 - к зажимам контактора 30.

Трансформаторы 1-3 снабжены своими дополнительными обмотками 31-33, которые пофазно-последовательно соединены в схему треугольника.

Особенности соединения обмоток трансформаторов, определяющие электромагнитные процессы в них и в питающей сети, вытекают из принципиальной схемы фиг. 1. В частности, последовательное соединение обмоток трансформаторов обусловливает многократное уменьшение толчков тока при эксплуатационных коротких замыканиях дуговой печи как во вторичной обмотке соответствующего печного трансформатора, так и в питающей сети благодаря практически мгновенному перераспределению напряжений между фазами первичных обмоток трансформаторов соответствующей группы. Если, например, вследствие обвала шихты или другой причины, оказалась практически закороченной одна из фаз вторичной обмотки 8 трансформатора 2 и присоединенной к ней печи 14, то практически мгновенно произойдет:

уменьшение напряжения соответствующей фазы первичной обмотки 20 печного трансформатора 2 благодаря перераспределению напряжения между этой первичной обмоткой 20 и обмотками 19, 21 трансформаторов 1,3;

исключение условий возникновения толчка тока в питающей сети из-за такого эксплуатационного короткого замыкания печи 14;

сглаживание возможного колебания суммарной реактивной мощности, потребляемой из сети этими дуговыми электропечами. Далее сработает электромагнитная система управления подъемом стержней электропечи и после ликвидации этого короткого замыкания печи вновь восстановится нормальное соотношение между напряжениями на последовательно соединенных первичных обмотках трансформаторов 1-3. Аналогичные электромагнитные процессы протекают в другой группе трансформаторов 4-6 и присоединенных к ним печах 16- 18.

При работе устройства могут иметь место различные режимы одновременно работающих печей: одна печь работает в режиме расплавления, а другая - в режиме рафинирования и т.д. Кроме того, может иметь место временное введение из работы какой-либо печи без нарушения условий работы других печей; для этого в схеме имеются трехфазные контакторы 25-30, с помощью которых может быть закорочена первичная

обмотка соответствующего печного трансформатора.

Особенности работы данного устройства связаны с неравномерностью нагрузки

в цепи трехфазной вторичной обмотки какого-либо печного трансформатора. При анализе электромагнитных процессов в питающей сети и присоединенных к ней трехфазных печных трансформаторах будем

0 полагать систему линейных напряжений источника - питающей сети - симметричной, а его внутреннее сопротивление равным нулю. В этих условиях будет иметь место:

несимметрия системы напряжений во

5 вторичной обмотке трансформатора с неравномерной нагрузкой;

несимметрия системы напряжений на первичных обмотках того же трансформатора;

0несимметрия систем напряжений

первичных обмоток других печных трансформаторов общей для них группы с по- фазно-последовательным соединением первичных обмоток, обусловленная как сим5 метрий системы их суммарного напряжения, так и неравномерностью нагрузки вторичной обмотки одного из этих трехфазных трансформаторов;

вызванная этим несимметрия систем

0 напряжений на вторичных обмотках трансформаторов одной группы. Следовательно, пофазная неравномерность нагрузки хотя бы одного печного трансформатора обусловливает несимметрию напряжений вто5 ричной обмотки даже трансформатора с равномерной нагрузкой вследствие отмеченной выше несимметрии напряжений на его первичной обмотке.

Нарушение симметрии системы напря0 жений на соединенной треугольником вторичной обмотке печного трансформатора, обусловленное неуравновешенным режимом расплавления питаемой дуговой печи, приведет:

5к нарушению симметрии системы напряжений на вторичных обмотках других печных трансформаторов одной их группы; к неодновременности прохождения через нулевые или максимальные значения

0 третьих гармоник тока в отдельных фазах вторичной обмотки печного трйнсформато- ра;

к появлению возможности замыкаться магнитному потоку от тока третьей гармони5 ки в фазе вторичной обмотки, расположенной на(одном из стержней магнитопровода трансформатора, через соседний стержень этого магнитопровода трансформатора;

к наведению составляющих ЭДС в первичной обмотке трансформатора составляющими потока от третьих и кратных им высших гармоник тока во вторичной обмотке трансформатора;

к невозможности рассматривать в этих условиях соединение треугольником вторичной обмотки как достаточное средство ограждения цепи первичных обмоток печных трансформаторов от различного рода неприятностей, связанных с этими высшими гармониками;

к передаче в цепь первичных обмоток третьей и кратных ей гармоник напряжения и тока.

Известно, что система напряжений или токов утроенной (и кратной ей) частоты образует нулевую последовательность фаз, если соответствующая система основной частоты образует прямую последовательность фаз.

Пофазно-последовательному соединению первичных обмоток 22-24 группы печных трансформаторов 4-6 в треугольник соответствует симметрия системы суммарных напряжений основной частоты на сторонах треугольника. Такое соединение для третьих гармоник напряжения, возбуждаемых в цепи первичных обмоток трансформаторов одной группы теми же гармониками тока во вторичных обмотках трансформаторов, следует рассматривать как короткозам- кнутый контур, который:

создает условия для размагничивающего действия потокосцеплений отдельных фаз первичной обмотки каждого трансформатора по отношению к рождаемым третьими (и кратными им) гармониками тока во вторичных обмотках составляющим потока:

позволяет поэтому считать каждый из печных трансформаторов находящимся в режиме короткого замыкания для третьей и кратных ей высших гармоник тока в обмотках такого трансформатора;

исключает условия возникновения напряжений в обмотках 22-24 этой группы трансформаторов 4-6.

Также симметричной является система напряжений, приложенных к каждому лучу звезды пофазно-последовательного соединения первичных обмоток 19-21 группы трансформаторов 1-3. Если вначале условно не принимать во внимание дополнительные обмотки 31-33 этой группы трансформаторов, то можно отметить:

одинаковое направление третьей гармоники суммарного напряжения на каждом луче звезды пофазно-последовательного соединения первичных обмоток 19-21 относительно выходных одноименных выводов такого соединения;

взаимную компенсацию составляющих напряжений на последовательном соединении любой пары лучей такой звезды от потоков третьей и кратных ей высших

гармоник;

обусловленный этим режим холостого хода каждого из трансформаторов 1-3 1-3 для третьей и кратных ей высших гармоник тока во вторичных обмотках 7-9 печных

трансформаторов 1-3;

недопустимо большие перенапряжения на первичных обмотках 19-21 трансформаторов этой группы, выражаемые суммой большого числа слагаемых, каждое из которых выражается произведением конечной величины высшей гармоники тока на очень большое индуктивное сопротивление холостого хода для соответствующей составляющей повышенной частоты. При этом величина

каждой высшей (третьей, либо кратных ей) гармоники тока оказывается практически неизменной, поскольку высшая гармоника тока является источником тока, а не напряжения.

Опасность такой аварийной обстановки для изоляции первичных обмоток 19-21 исчезает благодаря использованию дополнительных обмоток 31-33 в этой группе трансформаторов, которые пофазно-последовательно соединены в треугольник. При этом третья и кратные ей высшие гармоники тока будут замыкаться внутри такого контура, как составляющие нулевого следования фаз.

Для составляющих нулевого следования фаз от третьей и кратных ей высших гармоник тока такое соединение дополнительных обмоток следует рассматривать как короткозамкнутый контур, который создает

условия для размагничивающего действия потокосцеплений отдельных фаз дополнительной обмотки каждого из этих трансформаторов по отношению к высшим гармоническим составляющим потоков,

возбуждаемых третьей и кратными ей высшими гармониками токов во вторичной обмотке трансформатора;

позволяет рассматривать каждый из печных трансформаторов 1-3 находящимся

в режиме короткого замыкания для третьей и кратных ей высших гармоник тока;

исключает возникновение перенапряжений на обмотках 19-21 трансформаторов этой группы.

Формула изобретения Устройство для питания электродуговых печей, содержащее две группы печных трехфазных трансформаторов с однотипно

соединенными вторичными обмотками, о тличающееся тем, что, с целью повышения качества потребляемой энергии, первичные обмотки одной группы печных трансформаторов пофазно-последователь- но соединены в общую схему треугольника, первичные обмотки второй группы трансформаторов пофазно-последовательно соединены в звезду и каждый трансформатор второй группы снабжен дополнительной трехфазной обмоткой, выводы всех дополнительных обмоток соединены пофазно-последовательно в общий треугольник.

1ШШШГ

4 5 ,

т т ш

т т М