Система питания магнитодинамической установки

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4( САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТ денсатор для,симметрирования токовсети, при этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах и электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причеодин вывод индукторов связан с одним из выводов обмотки первого автотрансформатора, один вывод регулируемого конденсатора связан с одним .из выводов обмотки второго автотрансформатора, а выводы электромагнитовчерез ключи связаны с выводами обмоток обоих автотрансформаторов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения производительности магнитодинамической установки,уменьшения установленной мощностиповышения надежности, другой обуйвывод индукторов и другой вывод регулируемого конденсатора связаныс одним иэ выводов обмоток соответственно второго и первого автотрансформаторов.2. Система ю л е дополн подключенным к го автотрансфо общему выводу ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСХОМУ СЕИДЕ(72) А.К;Шидловский, Б.П. Борисов, В,К. Шнурко, П.И. Загоровскич, Н.И. Хомутин и Л.И. Евтушенко (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР(53) 621.316.761.2 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 271643, кл. Н 02 Л 3/26, 1968.2. Авторское свидетельство СССР В 406266, кл, Н 02 Л 3/26, 1972.3. Шидловский А.К., Борисов Б.П, Симметрирование однофазных и двуплечевых злектротехнологических установок. Киев, "Наукова думка", 1977, с.,117.4. Авторское свидетельство СССР У 778641, кл. Н 02 Л 3/26, 1978.(54) (57) 1. СИСТЕМА ПИТАНИЯ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОИ УСТАНОВКИ; имеющейдва параллельно включенных индуктора и два параллельно включенныхэлектромагнита, содержащая первьпЪавтотрамсформатор, подключенный наодно линейное напряжение трехфазнойсети, второй автотрансформатор,подключенный на другое линейное напряжение этой сети, опережающеепервое по фазе, и регулируемый конпитания по п,1, о т", я с я тем, что в ьно введен компенсиуемьп 1 конденсатор, концу обмотки второрматораи другому индукторов.66217 1 11Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке средств для электромагнитного нагрева и перемещения расплавленного металла с применением источников питания, имеющих средства для симметрирования, а более конкретно - касается магнитодинамической установки. Наиболее эффективно изобретение можно использовать для подогрева и дозированной разливки металлов в литейные Формы в соответствии с требованиями технологического процесса при одновременном обеспечении симметрии токов в питающей сети.Для автоматизации линейного производства широко применяются раз-. личные разливочные устройства и дозаторы расплавленных металлов (механические, пневматическиеи электромагнитные). Наиболее полноотвечают требованиям производства доза- торы магнитодинамического типа или магнитодинамические установки ЦЩУ), работа которых основана на взаимодействии тока и магнитного потока в активной зоне этих установок. 510 При питании переменным током производительность МДУ в процессе разливки металла зависит не только от действующих значений тока и магнитного потока, но и от их начальных Фаз, что предъявляет специфические требования к параметрам питающей электрической энергии и, соответственно, к схемам блоков питания. Кроме отмеченных особенностей МДУ характеризуется еще и тем, что для многофазной сети они являются несимметричными нагрузками, вызывающими несимметрию токов и напряжений, отрицательно влияющих на работу всех элементов сети, втом числе и самих МДУ.Известны установки в которых блок питания содержит трансформаторы или автотрансформаторы, к которым подключаются регулируемый конденсатор и две нагрузки, которыми. в частности, могут быть индуктори электромагнит 1,1 и 1.23В этих установках соотношение начальных фаз напряжений на нагрузках выбирается из условия минимизации установленной мощности, что требует включения индуктора с более высоким коэффициентом мощности на от 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2стающее по фазе (примерно на 110 ) напряжение сети, в то время, как для обеспечения эффективной работы МДУ угол сдвига Фаз между напряжениями, питающими электромагнитные системы установки, должен находиться в диапазоне 120 при опережающем напряжении на системе индуктора. Поэтому такие установки не могут обеспечить достижение необходимых технологических параметров, например заданного уровня электромагнитного напора. Известна МДУ, в которой системы индукторов и электромагнита могут подключаться к трехфазной сети непосредственно или с помощью блока питания. При этом блок питания содержит первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение многофазной сети, вторбй автотрансформатор, подключенный, на другое линейное напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети, Блок питания включает еще и третий авто- трансформатор, предназначенный для питания электромагнита. Все автотрансформаторы имеют множество выводов для получения на подключаемых нагрузках частичного или полного напряжения, при этом нагрузкой для первого автотрансформатора является индуктор, один вывод которого оперативно связан с одним из выводов обмотки этого автотрансформатора, а один вывод регулируемого конденсатора оперативно связан с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора, а второй вывод этого конденсатора подключен к соответствующей Фазе сети. В этой конструкции МДУ второй автотрансформатор выполняет функции Фазосдвигающего элемента (электромагнитного делителя напряжения), обеспечивающего регулируемый конденсатор напряжением, имеющим оптимальную (с точки зрения симметрирования токов сети) начальную фазу, определяемую условиями симметрирования. Первый и третий автотрансформаторы обеспечивают питание, соответственно, индук" тора и электромагнита, причем авто- трансформатор, питающий электромагнит, имеет низкий коэффициент использования, так как время заливки3 1 металла в линейную форму в общем технологическом цикле работы установки обычно составляет 10-307. Таким образом, в данной установке задачи питания .и оптимизации симметрирования решаются раздельно. Кроме того, начальные фазы напряжения на входе таких ЩУ определяются возможностями трехфазной электрической сети и не всегда являются оптимальными, что ухудшает эффективность использования электрической энергии и, в конечном счете, приводит к низкой эффективности работы установки в целом. Кроме того, раздельное использование автотрансформатора для электропитания и симметрирования токов трехфазной сети приводит к повышению установлейной мощности устройства Г 33.Соотношение мощностей индуктора,. электромагнита и регулируемого конденсатора таковы, что практически все три автотрансформатора имеют одинаковую мощность, поэтому при питании МЯУ, содержащих более одного индуктора и электромагнита, необходимо либо увеличить число питающих автотрансформаторов, либо, соответственно, их мощность, Это приведет, в свою очередь, к дополнительному увеличению установленной мощности блока питания. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система питания МЯУ, которая может быть использована для питания 1 ЩУ с двумя параллельно соединенными индукторами и двумя параллельно включенными электромагнитами, содержащая первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другое линечное напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети, при этом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах и электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один вывод индукторов связан с одним из выводов обмотки первого автотрансформатора, один вывод регулируемого конденсатора - с одним из выводов 166217 4обмотки второго автотрансформатора,выводы электромагнитов через ключисвязаны с выводами обмоток обоихавтотрансформаторов. Такое техническое решение позволяет использовать автотрансформаторы как в качестве источника питания, так исовместно с регулируемым конденсатором - для симметрирования токов 10 сети 4.Применение известной системыпитания для 1 ЩУ, имеющей два индуктора и два электромагнита ипредназначенной для заливки металла одновременно в две или однуформы, требует увеличения установленной мощности автотрансформаторов в два раза, либо соответствующего увеличения количества этихавтотрансформаторов, что приведет,в свою очередь, к дополнительномуувеличению установленной мощностисистемы питания, снижению надежности и уменьшению производительности 25 МЛУЦель изобретения - повышение производительности, уменьшение установленной мощности и повышение надежности МЯУ.Поставленная цель достигаетсятем, что в системе питания МДУ,имеющей два параллельно включенныхиндуктора и два параллельно включенных электромагнита, содержащей 35 первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжениетрехфазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другоелинейное напряжение сети, опережаю щее первое по фазе, и регулируемьп конденсатор для симметрирования токов сети, при этом обаавтотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах 45 и электромагнитах частичного илиполного напряжения, создаваемогов обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один вывод индукторов связан с одним из выводов 50 обмотки первого автотрансфорьатора,один вывод регулируемого конденсатора - с однимиз выводов обмотки второго автотрансформатора,авыводы электромагнитов через ключи с выводами обмоток обоих автотрансформаторов, другой общий вывод.индукторов и другой вывод регулируемого конденсатора связан с5одним из выводов обмоток соответственно второго и первого автотрансФорматоров,Система питания 1 ЩУ позволяетдополнительно регулировать начальную Фазу напряжения на индукторах,Кроме того, регулируемый конденсатор позволяет снизить плотность токав обмотках автотрансформаторов. Втаком. выполнении система питания,являясь источником реактивной мощности (токи на входе установки опережают соответствующие Фазные на пряжения), обеспечивает стабилизацию уровней напряжений сети и улучшает параметры качества электрической энергии. Одновременно с этимсохраняются условия максимальноготепломассообмена в каналах ЬЩУ приснижении установленной мощности.автотрансформаторов,В модификации системы питаниявозможно, чтобы в блок питания былвведен компенсирующий регулируемыйконденсатор, подключенный к линейному выводу обмотки второго автотрансформатора и другому общемувыводу индукторов. Введение этогокомпенсирующего конденсатора дополнительно снижает установленную мощность второго автотрансформатора.Изобретение касается такай МЯУкоторая имеет два параллельно включенных индуктора и два параллельновключенных электромагнита. Такой вариант установки наиболее целесообразно использовать в тех случаях, когда, например, вес отливкипревышает 10-20 кг, что требует уве-личения емкости тигля установки.Нагрев металла в тигле такой емкости удобно осуществлять с помощьюнескольких индукторов, при этомустановка дает воэможность одновременно отливать две детали. На Фиг.1 приведена принципиальная схема системы питания МДУ; на фиг.2 - топографическая диаграмма напряжений на элементах электрической схемы установки, иллюстрирующая принцип ее работы.Система питания МДУ (фиг.1) содержит два автотрансформатора 1 и 2, регулируемые конденсаторы 3 и 4, индукторы 5 и 6 и электромагниты 7 и 8, последовательно с которыми включены ключи 9 и 10 соответствен 166217 6 10 15 25 30 20 40 45 Между одним общим выводом индукторов 5 и 6, подключенным к автотрансформатору 2, и общим линейным выводом автотрансформаторов включен компенсирующий регулируемый конденсатор 4, который способствует дополнительному снижению установленной мощности автотрансФорматора 2.При работе 1 ЩУ в режиме регулируемого подогрева металла, когда 50 55 но, обмотки 11 и 12 автотрансформаторов 1 и 2.Автотрансформаторы 1 и 2 и регулируемые конденсаторы 3 и 4 образуют систему питания МДУ, а индукторы 5 и 6 и электромагниты 7 и 8 являются нагрузкой этой системы питания.МДУ подключается к многофазной сети питания, Так, например, на Фиг,1 изображено подключение такой установки к трехфазной сети, показанной в виде шин А, В и С. При этом обмотка 11 автотрансформатора 1 подключена линейными выводами на лиФнейное напряжение 00 обмотка 12 автотрансформатора 2 - на линейноеЬнапряжение Ус опережающее напряжение 0 . Обмотки 11 и 12 имеют, кроме линейных выводов, отпайки, представляющие собой выводы частей обмотки, что обеспечивает оперативное подключение нагрузок к любым выводам обмоток, включая линейные выводы,Как показано на Фиг.1, параллельно включенные индукторы 5 и 6 подключены к обмоткам автотрансформаторов 1 и 2, что обеспечивает условия максимального тепломассообмена. между каналами ЬЦУ. Параллельно включенные электромагниты 7 и 8 также подключены к обмоткам этих автотрансформаторов черезключи 9 и 10 при условии сохранения соотношения начальных Фаз напряжений на индукторах и электромагнитах. Поэтому выбор отпаек авто- трансформаторов 1 и 2 для подключения нагрузок осуществляется по требованию технологии, а возникающая при этом асимметрия токов в сети устраняется подключением регулируемого конденсатора 3 на соответствующие отпайки обмоток авто- трансформаторов 1 и 2 с возможностью переключения его выводов с одной отпайки на другую.(1) 15 1 -г + --где П - линейное напряжение трехфазной сети.заданном технологическимсом значении об и коэфте трансформации Е требуем ие Е можно найти из выраже При процес фициее 1 значен ния (2 2,так к 7 11662к отпайкам автотрансформаторов 1 и2 подключены индукторы 5 и б,выбор этих отпаек или коэЬЪициентовтрансформации= П /Пи 1 с,= БВ 0 /Бв (фиг.2) определяетсядиайазоном регулирования величинынапряжения на индукторах, а такжеусловием симметрирования, При этомрасчет модулей и аргументов векто, 10ров напряжений на индукторах 5 и 6,на регулируемом конденсаторе 3 производится в соответствии с выражениями 17 8.поцключены к линейным выводам авто- трансформаторов 1 и 2, что позволяет получить оптимальные условия реализации выражения (4), а также, упростить схему управления, если коэффициенты трансформации Е и выбраны из условия сохранения постоянной величины начальной фазы напряжения на индукторах 5 и 6. При этом для различных элементов схемы эти коэффициенты могут по величине совпадать.Работа ИДУ в режиме разливки металла осуществляется подключением электромагнитов 7 и 8 к соответствующим выводам автотрансформаторов 1 и 2 с помощью ключей 9 и 10. Величина и начальная фаза напряжения на электромагнитах определяется требованием технологии и обеспечивается соответствующ:щи значениями коэффициентов трансформации, определяемых с помощью выражений (1), (2) и (3), а мощность и начальная фаза напряжения на регулируемом конденсаторе - результйрующнм вектором пульсирующей мощности1 ГЮ =М+й+8+М =й Е. (Ц2. 5 ВВогрева и разливк фаза напряженияопределяется выЧля режимов по металла начальная. 5 и б илиключениикам обоихТаким 5 тпаи 40 торы 1 и вляют фу щих нагр чальныхнагруз 5=П тВ+итВ+ПэТз= 50 ей, ЙВ, й - ве ир оры и еи ини б и а 3,одасоещих мощно дукторовконденсат ом один или оба в мого конденсаторас обмотками 11 и При регулир диненно 2 авт быть маторов 1 и 2,м тотран С В на топографической (фиг.2) соответствует апряжения на индукторах конденсаторе 3 при подих к соответствующим о автотрансформаторов, образом, автотрансформа в этой схеме осущесткции питания соответству зок и регулирования нааз напряжений на этих Условие симметрированияэтого режима определяетсянением а необходимое значение мощности конденсатора 3 определяется модулем результирующего вектора пульсирующей мощности, т.е. 0,=19.При необходимости в предлагаемой можно подобрать такие коэффициенты трансформации для конденсатора 3 и индукторов 5 и б, когда удовлетворяется условие Й =0 и в то же вреХмя минимизирована плотность тока в обмотке 11. Минимизация плотности тока в обмотке 12 осуществляется регулируемым конденсатором 4, для .чего один из его выводов остается все время подключенным к одному из линейных выводов обмотки 12 авто- трансформатора 2, а второй переключается по отпайкам этого авто- трансформатора вместе с выводами индукторов 5 и 6. В частных случаях указанные на фиг,1 переключаемые выводы любого элемента схемы могут быть подключены к соответствующим1166217 линейным выводам одного или обоихавтотрансформаторов,При заливке металла в одну формуможет работать любой электромагнит (7 или 8) подключаемый соответствующим ключом (9 или 10).Принципиальных изменений в схему(фиг. 1) .такой режим ИДУ не вносит,что делает ее технологически гибкой.Одной из модификаций МДУ можетбыть предусмотрено переключение одного из выводов любого индуктора клинейным выводам того автотрансформатора,к отпайке которого подключенобщий вывод обоих индукторов в соответствии с требованиями технологического процесса. 1 ОИспользование предлагаемого изобретения для питания МДУ обеспечи- .вает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества:позволяет уменьшить установленную мощность автотрансформаторовблока питания ИДУ два раза,обеспечивает работу ЩУ с максимальной производительностью при ра циональном использовании электроэнергии;повышает коэффициент мощности навходе установки и генерирует реактивную мощность в сеть,что способ ствует стабилизации уровня напряжения в сети и повышению точности дозирования 1 ЩУ.1166217 щ .г еда ан аказ 4318/49 Тираж 620 ПодписноеИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 В 1130 л ППП Ужгород, ул. Проектная,4 тент Составитель И. МирошниковТехред Л.МартяшоваКорректор А. Тяск