Устройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током

-.Ъа; У ИДЕТ ЕЛЬ ВТОРСНОМ У 4К.Д.Гуттерман объединениеВ,И. Ленинаторское бюроов при инстиистемы перемедуктивно"емей. Киев, "На 123. тво ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ"Уралэлектротяжмаш" им.и Специальное конструктяжелых цветных металлтуте "Гинцветмет"(5 б) 1.Милях А.М.и др.Сного тока на основе инкостных преобразователкова думка", 1974, с.2. Авторское свндетйо заявке У 3268740/07кл. Н 05 В 7/144, 1981(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИСТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ТОКОМ, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенныевходами с аппаратами включения, авыходами через согласующие трансформаторы - с выводами для подключениянагрузки, причем согласующий трансформатор регулируемого источникатока снабжен переключателем ступенейего первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим аппаратом, датчик выходного тока,блок управления током и блок заданияпрограммы тока, датчик текущего напряжения сети и задатчик номинального значения напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьнпения стабилизации тока нагрузки и снижения расхода электроэнергии, оно снабжено блоком сравнениятекущего и номинального значенийнапряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которогосоединен с блоком задания программытока, второй вход - с датчиком выходного тока, его первый выход под"ключен к шунтирующему аппарату, второй выход " к входу. блока управления током третий и четвертый выходы - к аппаратам включения соответственно первого и второго нерегулируемых источников. тока, выход блока алгебраического суммированиясоединен с входом блока управлениятоком, его первый вход в . с выходомблока задания программы тока, второйвход - с выходом блока сравнениятекущего и номинального напряженийсети, соединенного первым входом сдатчиком напряжения сети, а вторымвходом - с задатчиком номинальногонапряжения сети.Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания мощных электротехнологических установок.Известны источники питания, содер. жащие неуправляемые параметрические источники тока (ПИТ), соединенные параллельно и подключенные к нагрузке. Регулирование тока нагрузки такого устройства возможно путем отключения или подключения отдельных источников (такое регулирование называется блочным) Я .Однако дискретность значений выходного тока устройства велика и оно не может быть применено для питания большинства типов мощных электро- технологических установок. Кроме того, выходной ток питания ПИТ зависит линейно от напряжения сети и 20 при колебаниях напряжения изменяется в тех же пределах, что также недопустимо по условиям технологических процессов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания электротехнолагической установки стабилизированным током, содержащее по меньшей мере два керегулируемых и сдин ре- ЗО гулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходами через согласующие трансФорматоры - с выводами для подключения нагрузки, приЗ 5 чем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим аппаратом, датчик 40 выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, датчик текущего напряжения сети и эадатчик номинального напряжения 2,Однако для данного устройства ха рактерны недостаточная стабилизация така и снижение потерь мощности.Цель изобретения - повьппение стабилизации тока и снижение потерь мощности, 50Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входа ми с аппаратами включения, а выходамн через согласуюшче трансФорматоры с выводами для подклочения нагрузки,причем согласующий трансФорматоррегулируемого источника тока снабженпереключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллель.но ей шунтирующим аппаратом, датчиквыходного тока, блок управлениятоком и блок задания программы тока,атчик текущего напряжения сети изадатчик номинального значения напряжения, снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнениятекущего и номинального значений тока, один из входов которого соединенс блоком задания программы тока,второй вход - с датчиком выходноготока, его первый выход подключенк шунтирующему аппарату, второй выход - к входу блока управления током, третий и четвертый выходы -к аппаратам включения соответственнопервого и второго нерегулируемых источников тока, выход блока алгебраического суммировакия соединен с входом блока управления током, его первый вход - с выходом блока заданияпрограммы тока, второй вход - свыходом блока сравнения текущегои номинального напряжений сети соединенного первым входом с датчикомнапряжения сети, а вторым входом -с задатчиком номинального напряжениясети.На чертеже представлена блок-схе.ма предлагаемого устройства,Устройство содержит два нерегулируемых параметрических источникатока 1 и 2 и один регулируемый источ.ник 3, при этом нерегулируемые источники имеют по одному выходу 4 и5 и по одному входу 6 и.7 соответственно (выходы 4 и 5 - "Ток нагрузки",входы 6 и 7 " "Включение-отключение")Регулируемый источник 3 имеет одинвыход 8 и три входа 9, 10, 11 (выход 8"Включение-отключение" ), причемисточники 1,2,3 соединены параллельно на общих шинах 12 нагрузки.Устройство содержит также аппараты включения 13, 14, 15 источников1,2,3, при этом аппараты включения13 и 14 имеют по три выхода 16 - 18и 19 - 21 и по четыре входа 22 - 25и 26 - 29 соответственно (выходы 16"Включение", вход 33 - "Блокировкавключения" ).Устройство снабжено также шунтирующим аппаратом 34, имеющим 5три выхода 35 - 37 и один вход 38выход 35 - "Шунтирование", выход 36"Отключение", выход 37 - "Включено",вход 38 - "Включение-отключение"), асистема управления содержит пусковой 2 Облок 39, имеющий четыре выхода 40 -43 и один вход 44 (выход 40 - "Сброс",выход 41 - "Задание", выход 42 -"Включение", выход 43 - "Отключение",вход 44 " "Сброс" ) . 25Блок 45 задания программы токаимеет выходы 46 - 48 и входы 49 и 50"Увеличение тока", выход 48 - "Значение тока", вход 49 - "Сброс", вход ЗО50 - "Пуск" ), причем вход 49 блока45 соединен с выходом 40 блока 39.Блок 51 сравнения текущего и номинального значений напряжения питающей сети имеет выход 52 и входы 53и 54 (выход 52 - "Рассогласование",вход 53 - "Номинальное напряжение",вход 54 - "Текущее напряжение").Блок алгебраического суммирования55 имеет один выход и два входа, к 4 Оодному из которых подключен выход 48блока 45 и к другому - выход 52 блока 51.Блок 56 управления током регулируемого параметрического источника 45тока 3 имеет два выхода 57 и 58 и двавхода 59 и 60 (выход 57 - "Управлениевыход 58 " "Положение", вход 59 -"Задание", вход 60 - "Меньше"), причем вход 59 соединен с выходом бло Ока 55, выход 57 - с входом 9 источника 3,Блок 61 управления шунтирующнмаппаратом имеет один выход 62 и четы.ре входа 63 - 66 (выход 62 - "Включение-отключение", вход 63 - "Включение", вход 64 - "Отключение", вход65 - "Включено", вход бб - "Отключение"), причем вход 63 соединенс выходом 42 блока 39, входы 64 и65 соединены соответственно с выходаии 36 и 37 блока 34, а выход 62соединен с входом 38 блока 34.Блок 67 - логический элемент И 1имеет один выход и два входа, причемвыход его соединен с входом 32 блока15, а один иэ входов - с выходом 37блока 34, второй же вход " с входом63 блока 61. Блок 68 - логическийэлемент И 2 - имеет один выход и шестьвходов, причем выход его подключенк входу 50 блока 45 и входу 44 бло"ка 39, первый вход соединен с выходом41 блока 39, второй - с выходом 46блока 45, третий - с выходом 36 блока 34, четвертый и пятый - с выходами 18 и 21 аппаратов включения 13 и14,Блок 69 - индикатор положения блока управления током - имеет одинвыход и один вход, выход соединен содним из входов блока 68 и с входомбб блока 61, а вход с выходом 58 блока 56, вход 60 блока 56 соединенс выходом 37 блока 34, Блок 70 сравни.нения текущего и номинального значе, ий тока источника 3 имеет один выход и два входа, один из входов этогоблока соединен с выходом датчикатока 71, второй - с источником эталонного сигнала номинального тока.Блок 72 - логический элемент ИЗ -имеет один выходи два входа, выходсоединен с выходом 42 блока 39,один из входов - с выходом 47 блока45. Блок 73 - нуль-орган - имеетодин выкод и один вход, выходсоединен с вторым входом блока 72,а вход - с выходом блока 70. Блок74 - элемент задержки - имеет одинвыход 75 и два входа 76 и 77 (выход75 - "Включение", вход 76 - "Отключение", вход 77 - "Включение" ),причем вход 76 соединен с выходом 43блока 39, вход 77 - с выходом 42блока 39, а выход 75 соединен свходом 23 блока 13. Блок 78 - логический элемент И 4 - имеет два входа и один выход, вцход подключен квходу 27 блока 14, один из входовсоединен с выходом 75 блока 74, второй - с выходом 17 блока 13. Входы22 и 26 соединены с выходом блока 39Блоки 79 - 81 - самоблокировкипри включении аппаратов включения13 - 15, имеющие один выход и одинвход, причем блок 81 аппарата включения 15 соединен соответственно свходом 33 и выходом 31 этого аппарата, а блоки самоблокировки аппаратов 13 и 14 подключены соответственно к входам 25 и 29 и выходам17 и 20 этих аппаратов, блоки 82 и 83самоблокировки при отключении аппаратов включения 13 и 14 нерегулируемых источников 1 и 2 имеют по одному выходу 84 и 85 и по два входа 86,87 и 88, 89 (выходы 84 и 85 - "Блокировка отключения", входы 86 и 88"Сброс" ), причем выходы 84 и 8515соединены с входами 24 и 28 блоков13 и 14, входы 86 и 88 - с выходами18 и 21 блоков 13 и 14, входы 87,и89 в . с входами 23 и 27 блоков 13 и 14,Принцип работы устройства следующийПри подаче команды на включениена пусковой блок 39 он выдает сигналы на вход 49 "Сброс" блока 45, наблок 68 - логический элемент И 2, на 25вход 63 "Включение" блока 61 управления шунтирующим аппаратом, наблок 67 - логический элемент И 1,на вход 76 "Отключение" и 77 "Включение" блока 74, на входы 22 и 26 ЗО"Отключение" аппаратов включения 13и 14, для предотвращения одновременной подачи сигналов на входы 22и 26 "Отключение".и 23 "Включение"аппарата включения 13 блок 74 задерживает прохождение сигнала навход 23 аппарата включения 13 приналичии сигнала на входе 76 этогоблока. При этом состояние схемы изменяется следующим образом: блок 45 40задания программы тока переводится в исходное состояние блок 61 управления шунтирующим аппаратом включает шунтирующий аппарат 34, который выдает сигнал с выхода 37 "Включена" на блок 67 - элемент И 1, т.е.на обоих входах элемента И 1 появляются сигналы и. он, в свою очередь,сигналом на вход 32 аппарата включения 15 включает источник 3, при 50этом блок 81 самоблокировки при включении обеспечивает включенное состояние аппарата включения 15, но выходной ток источника 3 равен нулю,так как включен шунтирующий аппарат 5534, сигнал состояния "Включено"аппарата 34 с выхода 37 выдается навход 60 "Меньше" блока 56 управления током регулируемого источника 3,блок 56 переводит переключатель ответвлений первичной обмотки трансформатора источника 3 в положение,соответствующее минимальному току,кроме того, источники 1 и 2 отключены аппаратами включения 13 и 14.Таким образом, суммарный выходнойток устройства после подачи командына включение на пусковой блок 39равен нулю,После перехода блока 56 в состояние, соответствующее минимальномувыходному току источника 3, индикатор положения 69 выдает сигналына вход бб "Отключение" блока 61 управления шунтирующим аппаратом и наодин их входов блока 68 - элемента И 2, при этом блок 61 отключаетшунтирующий аппарат 34, и на общиешины нагрузки выдается минимальныйток источника 3, Затем на блок 68элемент И 2 - выдаются все входныесигналы - с выхода 41 "Задание" блока 39, с выхода 46 "Начало" блока45, с блока 69 - индикатора положения, с выхода 36 "Отключено" шунтирующего аппарата 34, с выходов18 и 21 "Отключено" аппаратов включения 13 и 14, после чего элемент И 2выдает сигнал на вход 50 "Пуск" блока 45 задания программы тока и навход 44 "Сброс" блока 39. Затемблок 45 осуществляет программное увеличение тока устройства посредствомвыдачи с выхода 48 "Значение тока"сигнала на блок 55 алгебраическогосуммирования, выход которого подключен к блоку 56 управления токомисточника 3, При этом ток на общихшинах 12 устройства увеличиваетсяэа счет увеличения выходного токаисточника 3. После достижения источником 3 номинального значения выходного тока сигнал датчика тока 71,выдаваемый на блок 70, сравниватся с сигналом номинального тока наругом входе этого блока и исчезаетна его выходе, после чего срабатывает нуль-орган 73 и выдает сигнална один иэ входов блока 72 - логического элемента ИЗ, на другой входкоторого поступает сигнал с выхода47 "Увеличение тока" блока 45 задания программы тока, и блок 72 выдает сигнал на вход 63 "Включение"блока 61, который включает шунтирующий аппарат 34, при этом выходноя ток регулируемого источника тока 3 становится равным нулю.и, соответственно, ток на общих шинах нагрузки также равен нулю. Сигнал с вы. хода 37 "Включено" шунтирующего аппарата 34 поступает на вход 60 "Меньше" блока 56 управления током 1 и блок 56 переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3. Кроме того, сигнал с блока .72 поступает на вход 77 "Включение" блока 74 и с выхода блока 74 - на вход 23 "Включение" аппарата включения 13 нерегулируемого параметрического источника тока 1 и на вход 87 "Сброс" блока 82 самоблокировки при отключении. Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрического источника тока 3 включается нерегулируемый источник 1 и ток на общих шинах нагрузки 12 становится равным номинальному току нерегулируемого источникаПосле того как блок 56 достигнет положения, соответствующего минимальному выходному току источника 3, индикатор положения 69 отключает шунтирующий аппарат 34 через блок управления 61 и на общие шины 12 выдается минимальный ток источника 3 и номинальный ток источника Дальнейшее увеличение тока устройства осуществляется блоком 45 задания программы тока посредством увеличения тока источника 3. При достижении источником 3 номинального значения выходного тока (при этрм ток на общих шинах нагрузки 12 равен сумме токов двух источников ." 1-го и З-го), сигнал датчика тока 1, выдаваемый на блок сравнения 70, равен сигналу на другом входе этого блока, а на выходе равен нулю, вследствие чего срабатывает нуль-орган 73 и выдает сигнал на один нз входов блока 72 - логического элемента ИЗ, на другой вход косрого поступает сигнал с выхода 47 "Увеличение тока" блока 45 задания программы тока, и блок 72 выдает сигнал на вход 63 "Включение" блока 61, который включает шуитирующий аппарат 34, при этом выходной ток регулируемого источника 3 становится равным нулю, а на общих шинах нагрузки ток устройства равен току нерегулируемого ис Выходной ток устройства; содержащего параметрические источники4 о тока, зависит от напряжения питающей сети, поэтому при отклоненияхнапряжения от номинального пропорционально изменяется и ток устройства.Компенсация отклонений напряженияосуществляется блоком 51 сравнениянапряжений, на выходе которого выдается сигнал, равный разности,напряжений иа входе 53 "Номинальное напряжение" и на входе 54 "Текущее значение напряжения", сигнал с выхода блока 51 подается на блок 55 алгебраического суммирования, куда приходит сигнал с выхода 48 "Значение тока" блока 45 задания программы тока, и скорректированный сигнал с блока 55 поступает на блок 56управления током регулируемогопараметрического источника тока 3,5 10 5 М 30 35 точника 1, Сигнал с выхода 37 "Вклю-чено" шунтирующего аппарата 34 поступает на вход 60 "Меньше" блока56 управления током, и блок 56переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному токуисточника 3. Кроме того, сигнал блока 72 поступает на вход 77 "Включе-.ние" блока 74 и свыхода блока 74 -на один из входов блока 78 (логического элемента И 4), на другойвход которого поступает сигнал свыхода 17 "Включено" аппарата включения 13, блок 78 выдает сигнал навход 27 "Включение" аппарата включения 14 и на вход 89 "Сброс" его блока 83 самоблокировки при отключении.Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрическогоисточника тока 3 включается нерегулируемый источник 2 и ток наобщих шинах нагрузки становится равным сумме токов двух нерегулируемыхпараметрических источников тока 1и 2, После того как блок 56 достигает положения, соответствующего минимальному выходному току источника3, индикатор положения 69 отключаетшунтнрующий аппарат 34 блоком управления 61 и на общие шины 12 выдается ток, равный сумме токов источников 1 и 2 и минимального тока источника 3. Дальнейшее увеличение токаустройства до заданного значенияосуществляет блок 45 задания програм.мы тока.3350620 щицц Заказ 2143/37 Тираж 863 Повписное Я т Филиал ШШ атент , г.Ужгород, ул.Проектная, 4который обеспечивает регулирование суммарного тока устройства,Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить стабилизацию тока серии злектролизеров при возмущающих воздействиях как со стороны нагрузки, так и со стороны питающей сети, а такжеО обеспечивает автоматическое регупирование тока по заданному закону.Применение устройства позволит получить экономический эффект на одну 5 серию электролизеров (160 кА, 850 В)в сравнении с существующими системами электропитания свыше