УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ Советский патент 1936 года по МПК H05B6/06 

Для питания печей без железного сердечника обычно применяется генератор высокой или повышенной частоты. Однако, в ряде случаев применение такого генератора встречает затруднения и более целесообразно вместо вращающегося генератора применять умножитель частоты.

С другой стороны, при больших мощностях, например, при 1000 kW, когда особенно интересна система умножения, возникают многочисленные трудности в применении системы умножителей c железом, из которых главнейшими надо считать следующие: 1) трудность включения умножителя частоты с железом, так как при требуемых условиями работы умножителя индукциях порядка B=20000 при включении в сеть получаются сверхтоки; 2) возникновение весьма больших высших гармоник в линии, питающей умножитель, при включении: в случае трехфазного умножения это будут нечетные гармоники, не кратные трем; 3) весьма значительные колебания силы тока в линии и мощности печи при незначительных изменениях напряжения питающей сети или при столь же малых изменениях частоты питающей сети, в виду того, что умножитель экономно работает лишь при очень больших насыщениях; 4) необходимость частого уменьшения напряжения умноженного тока для включения конденсаторов, что требуется для настройки контура печи, и трудность такого уменьшения при наличии умножителя; 5) при той чувствительности к изменениям напряжения и, особенно, частоты, которая имеется у печи с умножителем частоты, в некотором диапазоне, работа с потенциальным регулятором дает большие колебания в энергии, сообщаемой печи, и трудности в сохранении продолжительное время нужного режима.

Частично эти трудности могут быть обойдены путем включения между сетью, питающей умножитель, и самим умножителем потенциального регулятора; однако, такое устройство весьма сложно и дорого и, кроме того, неудобно в пользовании, особенно, при весьма больших напряжениях. Как на одно из таких неудобств можно указать на то обстоятельство, что для настройки печи, которая повторяется много раз во время плавки, необходимо достаточно быстрое уменьшение и увеличение напряжения на зажимах печи, что весьма трудно осуществимо у потенциального регулятора или шубтрансформатора.

Далее, при потенциальном регуляторе изменения частоты и напряжения сети вызывают весьма большие изменения в энергии, сообщаемой печи.

Настоящее изобретение дает решение данной задачи с устранением всех перечисленных выше трудностей. Здесь в качестве прибора, устраняющего сверхтоки при включении, и для регулировки энергии, подаваемой к печи, предлагается не потенциальный регулятор, а переменная индуктивность.

В этом случае характеристика этого прибора, если он будет служить для регулировки напряжения печи, будет иметь совершенно другой вид, чем при потенциальном регуляторе, а именно будет обладать сериесным характером.

Это обстоятельство, при чувствительности системы к колебанию частоты и напряжения, дает данному способу регулировки большие преимущества с точки зрения устранения неудобств, перечисленных выше в п. 5.

Для осуществления переменной индуктивности, согласно изобретению, предлагается применять индуктивность с использованием переменной проницаемости железного сердечника в случае поляризации его постоянным током, известную под названием "дроссель с насыщением".

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

Переменная индуктивность обозначена цифрой 6. На том же чертеже указаны 10 - печь, 9 - конденсаторы настройки, 1 - трансформатор-умножитель, 12 - генератор постоянного тока, 15 - электродвигатель для вращения генератора, 14 - реостат возбуждения поляризующего генератора.

Самая работа печного устройства с переменной индуктивностью ведется следующим образом. Для включения умножителя 1 и печи 10 в сеть индуктивность 6 должна иметь большую проницаемость ее железного сердечника, для чего вводится реостат 14 в цепь обмотки 13 возбуждения поляризующего генератора 12, вследствие чего ток генератора 12 и обмоток 8′, 8′′, 8′′′ индуктивности 6 будет иметь значение, близкое к нулю.

В этом состоянии система включается в сеть, что совершается без больших сверхтоков, так как здесь будет иметь место включение двух последовательных индуктивностей, мало насыщенных. В данном случае на зажимах первичной обмотки умножителя 1 будет неполное напряжение сети, значительная часть которого придется на обмотки 7′, 7′′, 7′′′ индуктивности 6. Отсюда следует, что трансформатор-умножитель будет мало насыщен. Вторичная обмотка 3′, 3′′, 3′′′ трансформатора-умножителя 1 не будет почти иметь напряжения в виду отсутствия насыщения в железе умножителя 1. Печь 10 не будет иметь тока.

Для работы печи выключают постепенно реостат 14 поляризующего генератора; ток в обмотках 8′, 8′′, 8′′′ увеличивается и индуктивность 6 уменьшается, благодаря чему на трансформаторе-умножителе 1 напряжение доходит до полного рабочего значения; сердечник его насыщается и на печи получают также полную мощность третьей гармоники.

Для настройки контура 9-10 печи проделывают ту же операцию, что и при включении. Изменение энергии, подаваемой к печи, производится путем регулирования силы тока в цепи обмоток 8′, 8′′, 8′′′ до таких значений, которые отвечают требуемому понижению напряжения на трансформаторе-умножителе 1.

Устройство для включения и регулирования мощности индукционной печи без железного сердечника, питаемой через умножитель частоты, отличающееся тем, что для регулирования силы тока в первичной цепи умножителя частоты последовательно с ним включены реактивные катушки, индуктивность которых изменяется путем изменения магнитного состояния железных сердечников катушек, с целью, во-первых, использования эффекта усиленного регулирования вследствие алгебраического сложения индуктивностей катушек и умножителя и, во-вторых, обеспечения для всей установки нормального для печи с одним умножителем коэфициента мощности.