Индукционная плавильння установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А с Н 05 В 6/О НИЯ И САНИЕ ИЗОБРЕ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СПИ К АВТ ость 6, н и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1, ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая источник питания, к которому через хиристорный регулятор напряжения, снабженный блоком импульсного управления, подключен параллельный колебательный контур из индуктора и конденсаторной батареи, снабженной блоком управления емкостью батареи с исполнитель" ным механизмомо т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности установки путем поддерживания максимальной мощности при ступенчатом изменении емкости батареи, она снабжена нуль-органом выходного напряжения источника питания, импульсным датчиком выходного напряжения контура, четырьмя счетчиками, четырьмя ключами,дешифратором, блоком сравнения, элементом ИЛИ и блоком Формирования импульсов по переднему и заднемуфронту сигала, выход нуль-органа через первый счетчик подключен к входу дешифратора, первый выход которого соединен с установочными входами второго третьего счетчиков, второй и третий выходы дешифратора подключены к управляющим входам первого и второго ключей, через которые импульсный датчик напряжения связан с входами второго и третьего счетчика, выходы которых соединены с входами блока сравнения, связанного выходами с входом считывания четвертого счетчика через последовательно соединен. ные третий ключ и блок формирования импульсов и входом четвертого счетчика - через четвертый ключ и первый вход элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу дешифратора, соединенного пятым выходом с управляющими входами третьего и четвертого. ключей, выход четвертого счетчика подключен к входам блока импульсного управления тиристорным регулятором и блока уп" равления емкостью батареи, дополнительный вход которого и установочный вход первого счетчика соединены.2. Установка по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что блок управ ления емкостью батареи содержитэлемент И, первый вход которого служит входом блока, пятый счетчик, вто , рой дешифратор и по меньшей мере две цепочки из последовательно соединенных триггера, усилителя и выходного реле, выход элемента И черезпятый счетчик соединен с,входом дешифратора, к выходам коТорого подключены первые входы триггеровцепочек, соединенных вторыми входами с установочным входом пятого счетчика, причем последний выход дешифратора подключен к второму вхоцу элемента И,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 1Изобретение относится к электрбтермии и может быть применено в индукционных установках преимущественно промышленной частоты, предназначенных для плавки сплавов в черной и цветной металлургии.Целью изобретения является повышение производительности установки путем поддержания максимальной мощности при ступенчатом изменении ем-кости батареи.На фиг. 1 представлена функциональная схема установки, на фиг.2- схема блока управления емкостью конденсаторной батареи. Установка (фиг. 1) содержит источник 1 питания, к которому через тиристорный регулятор 2 напряжения подключена нагрузка в виде индукционной печи с индуктором 3 и компенсирующей батареей конденсаторов 4, состоящей из постоянно включенной части и отдельных секций, коммутируемых исполнительными механизмами 5, например контакторами, в уста-. новку входят также нуль-орган 6 питающего напряжения, импульсный датчик 7 напряжения контура, первый, вто- . рой и третий счетчики 8, 9 и 10, дешифратор 11, первый, второй, третий и четвертый ключи 12-15, блок 16 сравнения, блок 17 формирования импульсов по переднему и заднему ронту входного сигнала, элементИ 18, четвертый (реверсивный) счетчик 19, блок 20 управления емкостью батареи, блок 21 импульсного управления тиристорным регулятором.Выход нуль-органа 6, питание которого осуществляется от трансформатора напряжения, подключенного к источнику питания, связан с входом дешифратора 11 через счетчик 8, Первый выход дешифратора 11 соединен с установочными (в нулевое положение) входами счетчиков 9 и 10. Второй и третий выходы дешифратора 11 соединены с управляющими входами ключей 12 и .13 соответственно, Входы ключей связаны с выходом импульс. ного датчика 7 напряжения контура, вход которого через трансформатор напряжения подключен к контуру.Выход ключа 12 подключей к входу счетчика 9, а выход 13 - к входу счетчика 10.Четвертый выход дешифратора 11 через элемент ИЛИ 18 подсоединен к 202083 2 входу четвертого (реверсивного) счетчика 19.К пятому выходу дешифратора 11 подсоединены управляющие входы ключей 14 и 15. Первые входы этих ключей подсоединены к соответствующим выходам блока 16 сравнения, входы которого в свою очередь связаны с выходами счетчиков 9 и 10.Выход ключа 14 подключен к входу блока 1.7 формирования импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала, выход которого подключен к входу считывания реверсивного счетчика 19.Выход ключа 15 связан с входом элемента ИЛИ 18, выход которого также подключен к входу счетчика 19. Выход последнего подсоединен к входу блока 20 и, кроме того, к входу блока 2 1 управления тиристорным регулятором, выходы которого в свою очередь подключены к управляющему входу тиристорного.регулятора 2.Блок 20 управления емкостью конденсаторной батареи (фиг. 2) содержит элемент И 22, счетчик 23, дешифратор 24, триггеры 25-28, усилители 29-32 и выходные реле 33-36.Причем выход элемента И 22, первый вход которого связан с выходом реверсивного счетчика 19 (фиг. 1), подсоединен к входу счетчика 23, выходы последнего подключены к входу .дешифратора 24. Второй и пятый выходы дешифратора соединены, с первыми входами триггеров 25-28. Кроме того, пятый выход дешифратора подключен ко второму входу элемента И 22. Выходы триггеров 25-28 связаны с входами усилителей 29-32, выходы которых соединены с выходами реле 33-36. Установочный вход счетчика 23 соединен со вторыми входами триггеров 25-28.Установка работает следующим образом.Колебательный контур предварительно настраивается на частоту, меньшую частоты питающей сети, т.е. на ем" костной режим. Сигналом "Пуск" дается разрешение на работу счетчика 8 на вход которого поступают импульсы снуль-органа 6, и на выходе дешифратора 11 формируются тактовые импульсы.Первым тактовым импульсом с дешифратора 11 счетчики 9 и 10 устанав ливаются в исходное положение.3Вторым тактовым импульсом с второго выхода дешифратора 11 дается разрешение на поступление импульсов с импульсного датчика 7 напряжения через ключ 12 в,счетчик 9, Импульсный датчик 7 напряжения представляет собой генератор последовательности импульсов, частота следования 1 которых пропорциональна напряжению на контуре нагрузки.Третий тактовый сигнал с четвертого выхода дешифратора 11 через элемент ИЛИ 18 поступает в реверсивный счетчик 19, изменяя его состояние на единицу и тем самым уменьшая угол управления тиристорного регулятора 2 на величину, определяемую дискретностью блока 21 импульсного управления тиристорным регулятором.Четвертым тактовым сигналом с третьего выхода дешифратора 1.1 дается разрешение на поступление импульсов с датчика 7 напряжения через ключ 13 в счетчик 10.Числа, записанные в счетчиках 9 и 10, сравниваются в блоке 16 сравнения и в случае, если число В, записанное в счетчике 10, больше или равно числу А, записанному в счетчике 9, появится сигнал на втором выходе блока 16 сравнения. Если же число в счетчике 10 окажется меньше числа в счетчике 9, то сигнал появится на первом выходе блока 16Пятый тактовый сигнал с пятого выхода дешифратора 11 дает разрешение через ключи 14 и 15 на прохождение сигналов с выходов блока 16 сравнения на входы этих ключей 14 и 15. Причем, если к моменту появления пятого тактового сигнала единичный сигнал присутствует на втором выходе блока 16 сравнения (число АВ), то через элемент ИЛИ 18 этот сигнал поступает в реверсивный счетчик 19 и оказывает возцеиствие на угол управления тирис 1 торного регулятора 2, аналогичное воздействию третьего тактового сигнала с дешифратора 11.Таким образом, при каждом полном цикле работы устройства угол управления тиристорного регулятора уменьшается до тех пор, пока не начнет снижаться напряжение на контуре нагрузки. В этом случае к моментупоявления пятого тактового импульса на пятом вьиоде дешифратора 9 единичный сигнал присутствует на первом 1202083 4выходе блока 16 сравнения. Этот сиг-нал через ключ 14 и блок 17 формирования импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала посту"пает в реверсивный счетчик 19, изменяя его состояние на две единицыВв результате происходит двукратноеединичное приращение угла управления тиристорного регулятора 2,10 При описанном режиме работы устройства в нагрузке автоматическиподдерживается максимально возможное напряжение (мощность), Максимальное напряжение на нагрузочномконтуре соответствует совпадениюфазы напряжения питания и основнойгармоники тока нагрузки.В ходе технологического процесса по мере изменения нагрузки в ин 20 дуктивную область устройство постепенно уменьшает угол управления тиристорного регулятора, пока он недостигнет нулевого значения. Приэтом ток нагрузки имеет непрерывный характер, т.е. тиристоры тирис"торного регулятора открываются припереходе тока через нулевое значение.При нулевом угле управления тиристорного регулятора 2, характеризующемся соответствующим состояниемреверсивного счетчика 19, в блоке20 формируется сигнал, который дает команду на подключение посредст"вом контактора 5 дополнительной единичной секции батареи конденсато 35 ров 4.Блок 20 работает следующим образом.Сигналом "Пуск" дается разреше 40ние на работу счетчика 23 и триггеров 25-28. При состоянии реверсивно-.го счетчика 19, соответствующем нуле.вому углу управления .тиристорногорегулятора и отсутствии сигнала на45.пятом выходе дешифратора 24 на выЭходе элемента И 22 появляется сигнал, который поступает на вход счетчика 23 и изменяет его состояние наединицу. На втором выходе дешифратора 24 появляется сигнал которыйЭперебрасывает триггер 25. Появившийся на триггере 25 выходной сигналчерез усилитель 29 включает выходноереле 33, которое в свою очередь че"рез контактор 5 (фиг, 1) дает коман 55 ду на включение первой дополнительной секции батареи конденсаторов 4.В результате подключения дополнительной секции колебательный кон02083 Ь 5 10 15 5 12тур начинает работать в емкостномрежиме, и угол управления тиристорного регулятора автоматически увеличивается,При вторичном достижении углауправления тиристорного. регуляторанулевого значения на выходе элемента И 22 появляется сигнал, которыйизменяет состояние счетчика 23 ещена единицу, и на третьем выходедешифратора появляется сигнал, который перебрасывает триггер 26.Последний в .свою очередь через усилитель 30 и выходное реле 34 даеткоманду на включение второй дополнительной секции батареи конденсаторов 4.Таким образом, переключающееустройство работает до тех пор, пока на последнем (пятом) выходе дешифратора 24 не появится сигнал,который, попадая на один из входовэлемента И 22, запретит появлениена его выходе сигнала при очередном достижении угла управления тиристорного регулятора нулевого значения,Во избежание нежелательных переходных процессов на время подключения очередной секции тиристорныйрегулятор отключает питание индукционной установки. Бестоковая коммутация контакторов, подключающихдополнительные секции батареи конденсаторов, осуществляется по стандартной схеме.За счет плавного изменения фазытока нагрузки и автоматического согласования ее с фазой питающего напряжения в индукционной установкепо ходу плавки поддерживаются максимально возможные напряжение имощность. При этом количество. переключений в компенсирующей батарееконденсаторов, определяемое кратностью изменения эквивалентных параметров нагрузочного контура и максимальным углом управления тиристорного регулятора, может быть мини.мальным.Устройство разработано для применения на индукционной установкеИАТмощностью 1,5 ИВт. Логическая часть устройства выполнена на 20 25 30 35 40 45 50 базе интегральных микросхем серии К. В качестве дешифратора применена микросхема типа ИД, в качестве счетчиков - ИЕ 1.Импульсный датчик 7 напряженияконтура представляет собой генератор, выполненный на динисторе, выходная часть которого линейно зависит от напряжения управления.Блок 16 сравнения выполнен на элементах серии Кпо схеме цифрового нуль-органа для поразрядного сравнения двоичных кодов Количество сравниваемых разрядов в данной схеме выбирается в зависимости от необходимой точности измерения.Для получения сдвоенного импульса на выходе блока 17 использовано устройство, выполненное по принципу, формирователя импульсов по переднему и заднему фронту входного сигнала.Блок 2 1 импульсного управления тиристорного регулятора напряжения стандартный. В устройстве применены два канала импульсного управления, что вызвано использованием в тиристорном регуляторе напряжения четырех тиристоров по два в каждом направлении, включаемых поочередно для равномерного деления тока между ними, Применены тиристоры ТД-27 кл. с водяным охлаждением, что вызвано повышенными требованиями по надежности, предъявляемым к тиристорному регулятору.Использование изобретения позволяет сократить время плавки, так как без него из-за ненадежной работы исполнительных силовых элементов индукционная установка не может обеспечить оптимальный режим плавки, а также добиться экономии электроэнергии, так.как уменьшатся тепловые потери за счет сокращения времени плавки (тепловое сопротивление футеровки тигля относительно мало) и сокращения простоев печи на время замены вышедших из строя контакторов и конденсаторов. Вследствие уменьшения потребляемого реактивного тока в трансформаторе и токопроводе уменьшатся электрические потери.1202083 Составитель О.ТурпакТехред А.Кнкемезей Корректор М.Демчик едактор М,Келем аз 8108/6 Тираж 793 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д.