Устройство для питания электротермической установки Советский патент 1981 года по МПК H05B7/144 F27D19/00 

1

Изобретение относится к электротермии , а именно к источникам питания электротермических установокi например вакуумных дуговых печей и печей электрошлакового переплава.

Известны источники питания электротермических установок, выполненные по системе двигатель-генератор постоянного тока 1.

Недостатком таких источников питания является низкий КПД, малая надежность из-за наличия враадаюцихся машин и малое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является устройство для питания электротермической установки, содержащее трансформатор с переключателем ступеней напр5 жения, выход которого соединен со входом вентильного преобразователя с блоком импульсно-фазового управления вентилями преобразователя, сиабженного выходом для подключения электротермической установки 2.

Недостатком известного устройства, является низкий КПД и большие искажения питающего напряжения особенно при больших углах регулирования вентилей.

Цель изобретени.я.-. повышение КПД установки и уменьшение искажений питающего напряжения путем ограничения диапазона угла открывания вентилей.

Для достижения этой цели устройство содержит узегл синхронизации, сот1 единенный входом с выходом блока импульсно-фазового управления, а выходом i

10 с входом первого элемента выдержки времени и первым входом элемента И, второй вход которого через пороговый элемент связан с выходом вентильного преобразователя, а непосредственно с первым входом второго элемента И,

ts подключенноговторым входом к выходу первого элемента выдержки времени,

вьрсод первого элемента И соединен с

-управляющим входом первого триггера, 20 а выход второго элеме та И с управляющим входом второго триггера, входы обоих триггеров через инвертор соединены с выходом второго элемента И, а выходы со входами элемента ИЛИ и первыми входами третьего и четвер25трго элемента И, связанных вторыми входами через второй элемент выдержки времени с выходом элемента ИЛИ, а выходами - со входами-переклю30 чателя ступеней напряжения. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для питания электротермической установки; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов. Устройство содержит печной транс форматор 1 с переключателем ступене напряжения под нагрузкой 2, вентиль ный преобразователь 3 с блоком импульсно-фазового управления 4, питающий электротермическую установку 5, и датчик 6 угла открывания венти лей. Датчик угла открывания 6 содержит пороговый элемент 7, узел синхронизации с сетевым напряжением 8, элементы выдержки, времени 9 и 10 триггеры 11 и 12, инвертор 13, элемент ИЛИ 14 и элементы И 15-18. В процессе работы из-за изменени в большом диапазоне параметров элек ротермической установки и колебаний питающего напряжения вентильный преобразователь 3 длительное время работает с большим углом открывания что отрицательно сказывается на тех нико-экономических и энергетических показателях установки. Для улучшения указанных характеристик устройства необходимоизменять в функции угла открывания коэффициент трансформации трансформатора 1. Для этог в устройстве предусмотрен датчик 6 угла открывания об / чувствительными элементами которого явля1ртся узел синхронизирующих импульсов 8 и поро говый элемент 7. Узел синхронизирую щих импульсов 8 вырабатывает импуль сы УС (фиг. 2), соответствукяцие моменту естественной коммутации {см. и на фиг.2) вентилей преобразователя (cL 0) , а их длительность Принимается равной минимальному углу открывания tf. (где № о W круговая частота питающего напряжения) . Пороговый элемент 7 срабатывает, вырабатывает на выходе единичный бигнал (Uf,,Ha фиг.2), длительность которого равна периоду проводимости вентиля (Uj, на фиг. 2) с запаздыванием относительно переднего фронта импульса синхронизации на время (Г соответствующее текущему значению угла открывания о Сигнал, пропорциональный максимальному граничному значению угла OT-J крывания oLf, вырабатывает элемент выдержки времени 9, длительность импульса которого t , а передний фронт совпсщает с передним фрон том импульса синхронизации. Эти импульсы следуют периодически с часто ,той, соответствующей числу фаз схе.мы выпрямления. Рассмотрим -работу логической части датчика 6 в трех ситуациях. 04 При о((.е.. и (где At о,,-начало переднего фронта импульса на выходе порогового элемента 7), что соответствует заданному диапазону изменения угла d , на выходах элементов И 15 и 16 вырабатываются нулевые сигналы (соответственно Uj., фиг. 2), при этом триггеры 11 и 12 находятся в исходном состоянии, соответствующем нулевым сигналам на их выхо- . дах ( и U23 HS фиг. 2) , и на переключатель ступеней напряжения 2 команды не подаются (средняя часть на фиг.2). Когда (. соответствует недостаточной величине напряжения трансформатора 1, на вход элемента И 15 синхронно приходят е,циничныё импульсы с выходов элементов 7 и 8. При этом на выходе элемента И 15 также появляются единичные импульсы, которые поступая на вход триггера 11 переводят его в состояние, соответствующее единому сигналу на выходе. Одновременно единичные импульсы синхронно поступают и на оба входа элемента И 16, поскольку utg макс оС обеспечивает установку триггера 12 в.состояние, соответствующее нулевому сигналу на его выходе, и снятие сигнала запрета через инвертор 13 с триггера 11 на переход его в состояние, соответствующее единичному сигналу на выходе (правая часть на фиг.2). Единичный - сигнал с выхода триггера 11 проходит на один вход элемента И 17, на второй вход которого с выдержкой времени поступает.сигнал с элемента 0 (запускается единичным сигналом с выхода триггера 11 через элемент ИЛИ 14), В результате вырабатывается команда (единичный сигнал на выходе элемента И 17) на повышение напряжения трансформатора 1 (поступает на вход переключателя ступеней напряжения 2). Еслис(,(., то импульсы на входы элементов И 15 и 16 приходят несинхронно и на их выподах будут нулевые сигналы. Это приводит к тому, что триггер 11 по единичному сигналу с инвертора 13 устанавливается в состояние, соответст вующее нулевому сигналу на его выходе, а триггер 12 в состояние,соответствующее единичному сигналу на выходе (левая часть фиг.2). Такое состо яние элементов схемы приведет к появлению на выходе элемента И 18 с выдержкой времени единичного сигнала, т.е. команды (поступающейна вход с элемента 2) на снижение напряжения трансформатора 1. Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения обусловлен повышением коэффициента мощности установки. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить коэффициент мощности установки примерно с 0,6-0,7 до 0,8-0,9 Это позволяет повысить активную мощ ность установки и, следовательно, ее производительность на 15%. Помимо этого повышение коэффициента мощ ности приводит к увеличению КПД уст новки за счете снижения потерь в трансформаторе и линии передачи электроэнергии, а также снижению затрат на компенсацию реактивной мощности установки. Формула изобретения Устройство для питания электротер мической установки, содержащее транс Форматор с переключателем ступеней напряжения, выход которого соединен со входом вентильного преобразователя с блоком импульсно-фазового управ ления вентилями преобразователя, снабженного выходом для подключения электротермической установки, о т лич ающе е с я тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения искажений питающего напряжения, оно содержит узел,синхронизации, соединенный входом с выходом блока импульсно-фазового управления, а выходом с входом первого элемента выдержки времени и первым входом элемента И, второй вход которого через пороговый элемент связан с выходом вентильного преобразователя, а непосредственно - с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого элемента выдержки времени, выход первого элемента И соединен с управляющим входом первого триггера, а выход второго элемента И с управляющим входом второго триггера, входы обоих триггеров через инвертор соединены с выходом второго элемента К, и выходы - со входами элемента ИЛИ и первыми входами третьего и четвертого элемента И, связанных вторыми входами через второй элемент выдержки времени с выходом элемента ИЛИ, а выходами - со входами переключателя ступеней напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каблуковский А.Ф. и Пирокжников В.Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М,, Металлургия, 1974. 2.Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник. Под ред. А.П.Альтнаузены и др. М., 1978, с. 287-291.

О l/C

О Vr

рип п

о

: п п

Vn

о

/сХэ о

rhB О

i/22 О

. I/,

23

п

wt

wt

tot

.cot

(Xr

ofcrf

Mn

cot

wt

cot