Устройство для питания электротермической установки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ(1864600 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.з Н 05 В 7/144 Г 27 0 19/00 Гасударственный кемлтет СССР ло дедам лзебретеллй л еткрнтлл(088.8 Опубликовано 1509 В 1, бюллетень Й 9 34 Дата опубликования описания 150981,ФМ.М.Соколов, В.П.Рубцов, И.П.Бруковский, Е.А.Косарев,Р.Б.Фридман, С.А.Саньков и В.Г,Машьян в(22 Авторы изобретения Московский ордена Ленина энергетический институт,.(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИИзобретение относится к электротермии, а именно к источникам питания электротермических установок, например вакуумных дуговых печей и печей электрошлакового переплава.ИзвеСтны источники пиания электротермических установок, выполненные по системе двигатель-генератор постоянного тока 1.Недостатком таких источников питания является низкий КПД, малаянадежность из-эа наличия вращающихся машин и малое быстродействие. Наиболее близким к изобретению является устройство для питания электротермической установки, содержащее трансформатор с переключателем сту пеней напряжения, выход которого соединен со входом вентильиого преобразователя с блоком импульсно-фазового управления вентилями преобразователя, снабженного выходом для подключения электротермической установки 123Недостатком, известного устройства, является низкий КПД и большие искажения питающего напряжения особенно при больших углах регулирования вентилей. Цель изобретения.-. повышение КПДустановки и уменьшение искажений питающего напряжения путем ограничения 3диапазона угла открывания вентилей.Для достижения этой цели устройство содержит узел синхронизации, со-.1 единенный входом с выходом блока импульсно-фазового управления, а выходом10 с входом первого элемента выдержки вре"мени и первым входом элемента И, второй вход которого черезфпороговыйэлемент связан с выходом вентильногопреобразователя, а непосредственно - 1 ф с первым входом второго элемента И,подключенноговторым входом к выходупервого элемента выдержки времени,выход первого элемента И соединен с.управляющим входом первого триггера,а выход второго элемента И с управляющйм входом второго триггера, входыобоих триггеров через ннвертор соединены с выходом второго элемента И, авыходы со входами элемента ИЛИ и 25 первыми входами третьего и четвертого элемента И, связанных вторымивходами через второй элемент выдержки времени с выходом элементаИЛИ, а выходами - со входами переклю чателя ступеней напряжения.На Фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства для питания электротермической установки, на Фиг. 2 - временные диаграммы сигналов.Устройство содержит печной трансформатор 1 с переключателем ступеней напряжения под нагрузкой 2, вентильный преобразователь 3 с блоком импульсно-Фазового управления 4, питающий электротермическую установку 5, и датчик б угла открывания вентилей, Датчик угла открывания б 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 измененияв большом диапазоне параметров электротермической установки и колебанийпитающего напряжения вентильныйпреобразователь 3 длительное времйработает с большим углом открывания,что отрицательно сказывается на технико-экономических и энергетическихпоказателях установки. Для улучшения указанных характеристик устройства необходимо изменять в функцииугла открывания коэффициент транс. формации трансформатора 1. Для этогов устройстве предусмотрен датчик бугла открывания о, чувствительнымиэлементами которого являются узелсинхронизирующих импульсов 8 и пороговый элемент 7. Узел синхронизирующих импульсов 8 вырабатывает импульсы Ос (фиг.2), соответствующие моменту "естественной" коммутации .(см. О на Фиг.2) вентилей преобра-зователя (с, = О), а их длительностьпринимается равной минимальному угминлу открывания= (где ОУоскруговая частота питающего напряжения). Пороговый элемент 7 "срабатывает", выуабатывает на выходе "единичный" сигнал (О,. на фиг.2), длительность которого равна периодупроводимости вентиля (Она Фиг.2)с запаздыванием относительно переднего Фронта импульса синхронизациина время с = - -соответствующееа,( Ц 1текущему значению угла открывания оСигнал, пропорциональный максимальному граничному значению угла открывания а(, вырабатывает элементвыдержки времени 9, длительностьимпульса которого с, а передмакс Ю фний фронт совпадает с передним фронтом импульса синхронизации. Эти импульсы следуют периодически с часто,.той, соответствующей числу Фаз схемы выпрямления. Рассмотрим работу логической части датчика 6 в трех ситуациях.5 10 ,15 20 25 ЗО 35 40 45 0 5 60 65 При сС сЫдт.еЛсь 1. и аЦмок (где ас- начало переднего фронта импульса на выходе порогового элемента 7), что соответствует заданному диапазону изменения угла о, на выходах элементов И 15 и 16 вырабатываются "нулевые" сигналы (соответственно О , Од и ОО на фиг.2), при этом триггеры 11 й 12 находятся в исходном состоянии, соответствующем "нулевым" сигналам на их выходах (О 2 и О на фиг,2), и на переключатель ступеней напряжения 2 команды не подаются (средняя часть на фиг.2).Когда сд. ц, что соответствует недостаточной величине напряжения трансформатора 1, на вход элемента И 15 синхронно приходят единичные" 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 "единаму" сигналу на выходе, Одновременно "единичные 1 импульсы синхронно поступают и на оба входа элемента И 16, поскольку Ьсс с,а с , что 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-са(., то импульсы на входы элементов И 15 и 16 приходят несинхронно и на их выяодах будут "нулевые" сигналы. Это приводит к тому, что триггер 11 по "единичному" сигналу с инвертора 13 устанавливается в состояние, соответствующее "Нулевому" сигналу на его выходе, а триггер 12 в состояние, соответствующее "единичному" сигналу на выходе (левая часть Фиг.2). Такое состояние элементов схемы приведет к появлению на выходе элемента И 18 с выдержкой времени "единичного" сигнала, т.е. команды (поступающей на вход с элемента 2) на снижение напряжения трансформатора 1.Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения обусловлен повышением коэффициента мощности установки. Применениепредлагаемого устройства позвОляетповысить коэффициент мощности установки примерно с 0,6-0,7 до 0,8-0,9.Это позволяет повысить активную мощность установки и, следовательно,ее производительность на 15%. Помимо этого повышение коэффициента мощ-,ности приводит к увеличению КПД установки за счет снижения потерь Ьтрансформаторе и лчнии передачиэлектроэнергии, а также снижениюзатрат на компенсацию реактивноймощности установки,10 Формула изобретения15Устройство для питания электротермической установки, содержащее трансформатор с переключателем ступеней напряжения, выход которого соединен со входом вентильного преобразовате- щ ля с блоком импульсно-фазового управ- . ления вентилями преобразователя, снабженного выходом для подключения злектротермической установки, о тл и ч а ю щ е 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 выдержкивремени и первым входом элемента И,второй вход которого через пороговыйэлемент связан с выходом вентильного преобразователя, а непосредственно - с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входомк выходу первого элемента выдержкивремени, выход первого элемента Исоединен с управляющим входом первого триггера, а выход. второго элемента И с управляющим входом второготриггера, входы обоих триггеровчерез инвертор соединены с выходомвторого элемента К, а выходы - совходами элемента ИЛИ и первыми входами третьего и четвертого элемента И, связанных вторыми входами через второй элемент выдержки временис выходом элемента ИЛИ, а выходами -" со входами переключателя ступеней напряжения.Иоточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Каблуковский А.Ф. и Пнрокжников В.Е, Автоматизация контроля иуправления электросталеплавильнымиустановкамиМ., "Металлургия", 1974.2. Электрооборудование и автоматика электротермических установок.Справочник. Под ред. А.П.Алътнаузены и др. М 1978, с. 287-291.864600 и,22 гз Составитель О,ТурпакРедактор Т.Веселова ТехреД А, Бабинец . Еорректор Г.Решетни ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,фил Заказ 7835/8 Ъ Ти ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж, аж 891 нного коми ений и отк Раушская н Подписиа СССРий