Система питания магнитодинамической установки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАН К АВТОРСКОМ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ(46) 07,07.85. Бюл. Р.25причем один вывод индукторов связан(72) А.К,.Шидловский, Б.П.Борисов, . с одним из выводов обмотки первогоВ.К.Шнурко, П.И.Загоровский, автотрансформатора, один вывод регуН.И.Хомутин и Л.И.Евтушенко лируемого конденсатора связан с од(71) Институт электродинамики АН.Ук- ним из выводовобмотки второго автораинской ССР трансформатора, а выводы электромаг(53) 621. 316. 761. 2 (088, 8)нитов через ключи связаны с выводами(56) 1, Авторское свидетельство СССР обмотки первого автотрансформатора,У 271643, кл. Н 02 ) 3/26, 1968.. о т ли ч а ю щ а я с я тем, что,2. Авторское свидетельство СССРс целью повышения производительности9 406266, кл. Н 02 7 3/26, 1972. магнитодинамической установки, рас 3, Шидловский А.К Борисов Б.П. ширения диапазона ее регулированияСимметрирование однофазных и двупле- ; и уменьшения установленной мощности,чевых электротехнологических устано- в систему введен третий автотрансфорвок. Киев, "Наукова думка", 1977, :.матор, подключенный на третье линейс. 1 17. . ное напряжение указанной сети, выпол 4. Авторское свидетельство СССР . ненный с выводами для получения наВ 778641, кл, Н 02 3 3/26, 1978. подключаемых к нему электромагнитах(54)(57) 1. СИСТЕМА ПИТАНИЯ МА 1 НИТО частичного или полного напряжения,ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей дваф трансформатора, при этом другой общийпараллельно включенных индуктора .ивывод индукторов, другой вывод регудва параллельно включенных электролируемого конденсатора и другой обмагнита, содержащая первый автотрансщий вывод электромагнитов связаны сформатор, подключенный на одно линейодним из выводов обмоток соответстное напряжение трехфазной сети, втовенно второго, первого и третьего аврой автотрансформатор., подключенныйтотрансформаторов,на другое линейное напряжение этойсети, опережающее первое по фазе, и ма питания по п.1, о т -регулируемый конденсатор для симмет- а я с я тем, что паралрирования токов сети, при этом оба кторам и электромагнитамавтотрансформатора выполнены с выво- полнительно введенныедами для получения на индукторах и рующие регулируемые конденюэлектромагнитах частичного или полно 2. Систе л и ч а ю щ дельно инду включены до компенси40 45 50 55 1 , 11662Изобретение 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 1 О для подогрева и дозированной разливки металлов в литейные формы в соответствии с требованиями технологического процесса при одновременном обеспечении симметрии токов в питающей 15 сети.Для автоматизации литейного производства широко применяются различные разливочные устройства и дозаторы расплавленных металлов (механические,20 пневматические и электромагнитные). Наиболее полно отвечают требованиям производства дозаторы магнитодинамического типа или магнитодинамические установки (МДУ), работа которых ос нована на взаимодействии тока и магнитного потока в активной зоне этих установок.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 характеризуются еще и тем, что для многофазной сети они являются несимметричными нагрузками, вызывающими не- симметрию токов и напряжений, отрицательно влияющих на работу всех элементов сети, в том числе и самих МДУ. Известны устройства, в которых блок питания содержит трансформаторы или автотрансформаторы, к которым подключаются регулируемый конденсатор и две нагрузки МДУ, которыми в частности, могут быть индуктор и электромагнит 1и 2,В этих устройствах соотношение начальных фаз напряжений на нагрузках выбирается из условия минимизации установленной мощности, что требует включения индуктора с более высоким коэффициентом мощности на отстающее 18 2по фазе (примерно на 110 ) напряжение сети, в то. время, как для обеспечения эффективной работы МДУ, уголсдвига фаз между напряжениями, питающими электромагнитные системы установки, должен находиться в диапазоне120 О при опережающем напряжении насистеме индуктора. Поэтому такие устройства не могут обеспечить достижение необходимых технологических параметров, например, заданного уровняэлектромагнитного напора. Известна система питания МДУ 1 в которой системы индуктора и электромагнита могут подключаться к трехфазной сети непосредственно или с помощью блока питания. При этом блок питания содержит первый автотрансформатор, подключенный на одно линейноенапряжение многофазной сети, второйавтотрансформатор, подключенный надругое напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемыйконденсатор для симметрирования токовсети. Блок питания включает еще и третий автотрансформатор,предназначенный для питания электромагнита. Все автотрансформаторы имеют множество выводов для получения на подключаемыхнагрузках частичного или полного напряжения, при этом нагрузкой для первого автотрансформатора является индуктбр, один вывод которого оперативно связан с одним из выводов обмотки этого автотрансформатора, а один вывод регулируемого конденсатора - содним из выводов обмотки второго автотрансформатора, в то время, каквторой вывод этого конденсатора подключен к соответствующей фазе сети.В этой конструкции системы питания 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 3.Первый и третий автотрансформаторы обеспечивают питание, соответственно, индуктора и электромагнита, причем автотрансформатор, питающий электромагнит, имеет низкий коэффици-. ент использования, так как время заливки металла в литейную форму в общем технологическом цикле работы усз 1166218тановки обычно составляет 10-30 7.Таким образом, в установке задачипитания и оптимизации симметрирования решаются раздельно. Кроме того,начальные фазы напряжения на входетакихИДУ определяются возможностямитрехфазной электрической сети и невсегда являются оптимальными, чтоухудшает эффективность использованияэлектрической энергии и, в конечном 1 Осчете, приводит к низкой эффективности работы установки в целом, Крометого, раздельное использование автотрансформаторов для электропитанияи симметрирования токов трехфазнойсети приводит также к повышению установленной мощности устройства.Соотношения мощностей индуктора, электромагнита и регулируемогоконденсатора таковы, что практически.все три автотрансформатора имеютодинаковую мощность, поэтому при питании ИДУ, содержащих более одногоиндуктора и электромагнита, необходимо либо увеличить число питающих автотрансформаторов, либо, соответственно, их мощность. Это приводит, всвою очередь, к дополнительному увеличению установленной мощности блокадитания,30 Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система питания ИДУ, которая может быть использована для питания ИДУ с двумя, параллельно соединенными индукторами 35 и двумя параллельно включенными электромагнитами, содержащая первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор, под ключенный на другое линейное напряжение этой сети, опережающее первое по фазе, и регулируемый конденсатор для симметрирования токов сети, при этом оба автотрансформатора выполне ны с выводами для получения на индукторах и электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один вывод 50 индукторов связан с одним из выводовобмотки первого авФотрансформатора, один вывод регулируемого конденсатора - с одним из выводов обмотки второго автотрансформатора, а выводы 55 электромагнитов через ключи - с выва дами обмоток обоих трансформаторов.Такое техническое решение позволяет использовать автотрансформаторы как в качестве источника питания, так и совместно с регулируемым конденсатором - для симметрирования токов сети ГАД.Применение известной системы питания для ИДУ, имеющей два .индуктора и два электромагнита, предназначенные для заливки металла одновременно в две или одну формы, требует увеличения установленной мощности автотрансформаторов в два раза, либо соответствующего увеличения количества этих автотрансформаторов, что приведет, в свою очередь, к дополнительному увеличению установленной мощности системы питания и уменьшению производительности ИДУ.Цель изобретения - повышение производительности, расширение диапазона ее регулирования и уменьшение установленной мощности ИДУ. Поставленная цель достигается тем, что в системе питания ИДУ, имеющей два параллельно включенных индуктора и два параллельно включенных элек. тромагнита, содержащей первый авто- трансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другое линейное 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 обмотки второго автотрансформатора, а выводы электромагнитов через ключи - с выводом обмотки первого автотрансформатора, введен третий автотрансформатор, подключенный на третье линейное напряжение указанной сети, выполненный с выводами для получения на подключаемых к нему электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке этого автотрансформатора, при этом другой общий вывод индукторов, другой вывод регулируемого кон денсатора и другой общий вывод электромагнитов связан с одним иэ выводов5обмоток, соответственно, второго, первого и третьего автотрансформаторов.При этом параллельно индукторам и 1166 электромагнитам могут быть включеныкомпенсирующие регулируемые конденсаторы. Изобретейие обеспечивает расширеторах и электромагнитах при одновременном сохранении условий максимального тепломассообмена в каналах МДУ,Введение компенсирующих конденсаторов дополнительно снижает установленную мощность МДУ, а также повышает коэфФициент мощности питающей сети.На фиг.1 приведена принципиальная 15 схема системы питания предлагаемой МДУ на Фиг.2 - топографическая диаграмма напряжений на элементах электрической схемы установки, иллюстри"рующая принцип ее работы.Система питания МДУ содержит триавтотрансформатора 1-3, регулируемыеконденсаторы 4-6, индукторы 7 и 8,25 электромагниты 9 и 10, последовательно с которыми включены ключи 11 и 12,соответственно.Автотрансформаторы 1-3 и регулируемые конденсаторы 4-6 образуют систему питания МДУ, а индукторы 7 и 8 и электромагниты 9 и 10 являются нагрузкой этой системы питания.Предлагаемая МДУ подключается к трехфазной сети питания, показанной 30 в виде шин А, В и С, При этом обмотка,13 автотрансформатора 1 подключена линейными выводами на линейное на 1пряжение ПсА, обмотка 14 автотранс форматора 2 - на линейное напряжение Йв, опережающее напряжение 00 д а обмотка 15 автотрансформатора 3 - на линейное напряжение 010, отстающее от напряжения 0 с.,Обмотки 13-15 45 имеют кроме линейных выводов и отпайки, представляющие собой выводы частей, обмотки, что обеспечивает оперативное подключение нагрузок к любым выводам обмоток, включая ли нейные выводы. Как показано нафиг.1 параллельно включенные индукторы 7 и 8 подключены к обмоткам автотрансформаторов 1 и 2, параллельно включенные электромагниты - к об моткам автотрансформаторов 1 и 3 через ключи 11 и 12 при условии сохранения соотношения начальных фаз О ние диапазона регулирования величиныи начальной фазы напряжения на индук О=огсз Б - линеиное напряженлой сети.При заданном технологичцессом значении МС , з1коэФфициентом К, можно оптребуемое значение К и например гдеФазы е трехким проавшисьеделитьборот, на 218 6напряжений на индукторах и электромагнитах. Поэтому выбор отпаек авто- трансформаторов 1-3 для подключения нагрузок осуществляется по требованию технологии, а возникающая при этом асимметрия токов в сети устраняется подключением регулируемого конденсатора 4 на соответствующие отпайки обмоток автотрансформаторов 1 и 2 с возможностью переключения его выводов с одной отпайки на другую.Согласно изобретению (Фиг.1) параллельно индукторам 7 и 8 и электро. магнитам 9 и 10 включены компенсирующие регулируемые конденсаторы 5 и 6 На фиг. 1 показан вариант установки, согласно которому обеспечивается работа с одним или двумя электромагнитами. В частных случаях конденсатор 6 может представлять собой две группы конденсаторов, каждая из которых подключена непосредственно к одному из электромагнитов, что уменьшит. мощность, коммутируемую ключами. Эти конденсаторы позволяют уменьшить плотность тока в обмотках автотрансФорматоров, и как указывалось, уменьшить нагрузку ключей 11 и 12,При работе МДУ в режиме регулируемого подогрева металла, когда к отпайкам автотрансформаторов 1 и 2 подключены индукторыи 8, выбор этих отпаек или коэффициентов трансФормации К=Псд фоя и К 2=ПВСй вс (фиг,2) определяется диапазоном регу- лирования величины напояжения на индукторах, а также условием симметрирования. При этом расчет величин и начальных фаз напряжений на индукторах 7 и 8 и регулируемом конденсаторе 4 производится в соответствии с выражениямис1166218 10мах подогрева и разливки метал- лаз 9вающими симметрирование токов сети к оптимизацию условий проведения технологического процесса подогрева и разливки расплавленных металлов в литейные формы, следующие преимущества;позволяет уменьшить установленную мощность автотрансформаторов и конденсаторов блока питания ИДУ, при этом отказаться от применения не,стандартных силовых дросселейобеспечивает работу ИДУ с максимальной производительностью в режи- Л позволяет повысить коэффициентмощности на входе схемы, а такжерассчитать схему, которая может генерировать необходимое количество реактивной мощности в сеть, что будетспособствовать стабилизации уровня 10 напряжения в трехфазной сети, повышению качества электрической энергиии повышению точности дозированияИДУ.Заказ 4 филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 18/49 Тираж 620ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра Подписиомитета СССРоткрытийкая наб., д,4/5