Система питания магнитодинамической установки

(9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С(СР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3/24-07 этом оба автотрансформатора выполне 82 ны с выводами для получения на ин 85 .дукторах, электромагнитах и конденсал Б,Ц. Борисов,торе частичного или полного напряжеП овский ..ния, создаваемого в обмотке соответьи ушенко ь . ствующего автотрансформатора, причемт АН у , один индуктор подключен к первому автотрансформатору, один вывод регули.761.2(088,8) руемого конденсатора связан с одним ( 6) 1. Авторское свидетельство СССР из выводов обмотки второго автотранс- В 27 1643, клН 02 д 3/26, 1968, . форматора, а выводы электромагнитов2, Авторское свидетельство СССР . через ключи связаны с выводами обмо- В 406266, кл. Н 02 д 3/26, 1972, ток обоих автотрансформаторов, о т -3, Шидловский А.К Борисов Б.П л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цеСимметрирование однофазных и двупле лью повышения производительности магчевых электротехнологических устано- нитодинамической установки, уменьшевок, Киев . Наукова думка" 1977 ния Установленной мощности и повышеьь ьс. 117. ния надежности системы питания, в4. Авторское свидетельство СССР . систему введен третий автотрансформаи 778641, кл. Н 02 д 3/26 1978,тор, подключенный на третье линейное (54)(57) 1. СИСТЕМА ПИТАНИЯ МАГНИТО- напряжение сети, выполненный с выво- ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей два дами для получения на подключаемом индуктора и по меньшей мере один к нему втором индукторе частичного электромагнит, содержащая первый или полного напряжения, создаваемого автотрансформатор, подключенный на в обмотке этого автотрансформатора. одно линейное напряжение трехфазной 2. Система питания по п. 1, о т л и сети, второй автотрансформатор,под- ч а ю щ а я с я тем, что параллельключенный на другое линейное напря- но первому индуктору и параллельно жение этой сети, опережающее первое одному из электромагнитов подключены по фазе, и регулируемый конденсатор : дополнительно введенные компенсируюдля симметрирования токов сети, при щие регулируемые конденсаторы.(21) 347245 (22) 16. 08; (46) 07. 07, (72) А.К.Шид В.К.Шнурко, Н.И,Хомутик (71) Институ раинской ССР (53) 621,316 Бюл. Ньовский,1 . 116Изобретение относится к электротех.нике 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 О дозированной разливки металлов в литейные формы в соответствии с требованиями технологического процесса при одновременном обеспечении симметрии токов в питающей .сети. 5Для автоматизации литейного производства широко применяются различные разливочные устройства и дозаторы расплавленных металлов (механические, пневматические и электромаг нитные). Наиболее полно отвечают требованиям производства дозаторы магнитодинамического типа или - магнитодинамические установки (МДУ), работа которых основана на взаимодействии 25 тока и магнитного потока в активной 6219 2 зоне этих установок.При питании переменным током производительность МДУ в процессе разливки металла зависит не только от действукнцих 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 ЩУ. характеризуются еще и тем, что для многофазной сети они являются несимметричными нагрузками Вызывающими 4 О несимметрию токов и напряжений, отрицательно влияющих на работу всех элементов сети, в том числе и самих МДУ.Известны устройства, в которых 45 блок питания содержит трансформаторы или автотрансформаторы, к которым подключаютя регулируемый конденсатор и две нагрузки, которыми, в частности, могут быть индуктор иэлектромагнит МДУ 1 и 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 от отстающего по фазе (примерно на 110) напряжения 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 устройства не могут обеспечить дости жение необходимых технологических па. раметров, например заданного уровня электромагнитного напора.Известна система питания МДУ, в которой системы индуктора и электромагнита могут подключаться к трехфазной сети непосредственно или с помощью блока питания. При этомблок питания содержит первый автотрансформатор, подключенный на однолинейное напряжение многофазной сети, второй автотрансформатор, подключенный на другое напряжение этойсети, опережающее первое по фазе, ирегулируемый конденсатор для симметрирования токов сети. Блок питаниявключает еще и третий автотрансформатор, предназначенный для питанияэлектромагнита. Все автотраисформаторы имеют множество выводов для получения на подключаемых нагрузках частичного илиполного напряжения, приэтом нагрузкой для первого автотрансформатора является индуктор, один вывод которого оперативно связан с одним из выводов обмотки этого автотрансформатора, а один вывод регулируемого конденсатора - с одним извыводов обмотки второго автотрансформатора, в то время,как второй вывод этого конденсатора подключен ксоответствующей фазе сети. В этойконструкции системы питания МДУ второй автотрансформатор выполняет функции фазосдвигающего элемента (электромагнитного делителя напряжения),обеспечивающего регулируемыйконденсатор напряжением, имеющим оптимальную (с точки зрения симметрированиятоков сети) начальную фазу, определяемую условиями симметрирования .3 1. Первый и третий автотрансформаторы обеспечивают питание, соответственно, индуктора и электромагнита,причем автотрансформатор, питающий электромагнит, имеет низкий коэффициент использования, так как время заливки металла в литейную форму в общем технологическом цикле работы установки обычно составляет 1 О-ЗОЕ.новременно в две или одну формы, требует увеличения установленной мощнос.ти автотрансформаторов в два раза,либо соответствующего увеличенияколичества этих автотрансформаторов,что приведет, в свою очередь, к дополнительному увеличению установленной мощности системы питания.Цель изобретения - повышение производительности МДУ,уменьшение установленной мощности и повышение надежности системы питания.Поставленная цель достигается тем,что в систему питания МДУ, имеющейдва индуктора и по меньшей мере одинэлектромагнит, содержащей первый автотрансформатор, подключенный наодно линейное напряжение трехфазнойсети, второй автотрансформатор, подключенный на другое линейное напряжение этой сети, содержащее первоепо фазе, и регулируемый конденсатор,для симметрирования токов сети, приэтом оба автотрансформатора выполнены с выводами для получения на индукторах, электромагнитах и конденсаторе частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора,причем один индуктор подключен кпервому автотрансформатору, одинвывод регулируемого конденсаторасвязан с одним из выводов обмоткивторого автотрансформатора, а выводыэлектромагнитов через ключи связаныс выводами обмоток обоих автотрансформаторов, введен третий автотрансформатор, подключенный на третье линейное напряжение сети, выполненныйс выводами для получения на подключаемом к нему втором индукторе частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке этого автотранс-;.форматора.При этом параллельно первому индуктору и параллельно одному из электромагнитов подключены дополнительновведенные компенсирующие регулируемыеконденсаторы.На фиг, 1 приведена принцидиальнаясхема системы питания ИДУ; на фиг,2 топографическая диаграмма напряженийна элементах схемы установки, иллюстрирующая принцип ее рабаты,Система питания МДУ содержит триавтотрансформатора 1-3, регулируемыеконденсаторы 4-6, индукторы 7 и 8,электромагниты 9 и 10. Автотрансфорз 1166219Таким образом, в известной установкезадачи питания и оптимизации симметрирования решаются раздельно. Крометого, начальные фазы напряжения навходе таких МДУ определяются возможнастями трехфазной электрическойсети и не всегда являются оптимальными, что ухудшает эффективность использования электрической энергии и,в конечном счете, приводит к низкой 10эффективности работы установки в целом. При этом раздельное использование автотрансформаторов для электропитания и симметрирования токов трехфазной сети приводит также к повышению установленной мощности устройства,Соотношение мощностей индуктора,электромагнита и регулируемого конденсатора таковы, что практическивсе три автотрансформатора имеют 20,одинаковую мощность, поэтому при питании МДУ, содержащих более одногоиндуктора и электромагнита, необходимо либо увеличить число питающих автотрансформаторов либо, соответст-25венно, их мощность. Это приведет, всвою очередь, к дополнительному увеличению установленной. мощности блокапитания.Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является система питания МДУ, имеющей два индуктора и по меньшей мере один электромагнит, содержащая .первый автотрансформатор, подключенный на одно линейное напряжение трехфазной сети, второй автотрансформатор, подключенныйна другое линейное напряжение этойсети, опережающее первое по фазе,и регулируемый конденсатор для сим 40метрирования токов сети, при этомоба автотрансформатора выполнены свыводами для получения на индукторахи электромагнитах частичного или полного напряжения, создаваемого в обмотке соответствующего автотрансформатора, причем один индуктор подключен к первому автотрансформатору,один вывод регуЛируемого конденсатора связан с одним из выводов обмоткивторого автотрансформатора, а выводыэлектромагнитов через ключи - с выводами обмоток обоих автотрансформаторов 4.Применение известной системы пита. 55ния для МДУ, имеющих два индуктораи один или два электромагнита, предназначенные для заливки металла од511662 маторы 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.5Предлагаемая система питания МДУ подключается к трехфазной сети, показанной в виде шин А, В и С. При этом обмотка 11 автотрансформатора подключена линейными выводами на ли нейное напряжение 7 св, обмотка 12 автотрансформатора 2 - на линейное напря-жение Ч , опережающее напряжение 7,1, а обмотка 13 автотрансформатора 3 - на линейное напряжение, отста ющее от напряжения Ч . Обмотки 11- 13 имеют кроме линейных выводов отпайки, представляющие собой выводы частей обмотки, что обеспечивает оператив- ное подключение. нагрузок к любым выводам обмоток, включая линейные выво. ды. Регулируемый конденсатор 4 подключен к одному линейному выводу обмотки 11 и к одной из отпаек обмотки 12 для симметрирования токов сети. 25 Симметрирование осуществляется известным способом, Индуктор 7 и электромагнит 9 включены так же, как в известном устройстве. Последовательно .о электромагнитами 9 и 10 включены ключи 14 и 15 соответственно, а индуктор 8 подключен к общему выводу автотрансформаторов 1 и 3 и к одной из отпаек обмотки 13. Оперативная-: -г;электрическая связь индуктора 8 с автотрансформатором 3 осуществлена так же, как и связь индуктора 7 с автотрансформатором 1, т.е. с возможностью переключения с одной отпайки на другую.40(3) При работе ЩУ в режиме разливки металла в соответствии с требованиями технологического режима электромагниты 9 и 10 ключами 14 и 15 подключаются к соответствующим выводам (в том числе и линейным) автотрансформаторов 1 и 2. В этом случае результирующий Соотношение начальных фаз напря-. жений на индукторах 7 и 8, и, соответственно, электромагнитах 9 и 10 должно устанавливаться вполне определенным. Поэтому выборотпаек анто трансформаторов 1-3 для подключения нагрузок осуществляется по требованию технологии, а возникающая при этом асимметрия токов в сети устраняется подключением регулируемого конденса тора 4 на соответствующие отпайки обмотки автотрансформатора 2.Согласно изобретению (фиг. 1) параллельно индуктору 7 и электромагниту 10 подключены компенсирующие регулируемые конденсаторы 5 и 6. Роль этих конденсаторов заключается в том, что они компенсируют реактив 19 6ную мощность соответствующих нагрузок, что способствует уменьшению установленной мощности как автотрансформаторов, так и регулируемого конденсатора.При работе МДУ в режиме подогрева металла включены только индукторы 7 и 8. Величины и фазы напряжений, питающих эти индукторы, выбираются из условия обеспечения скорости подогрева металла в МДУ, что обеспечивается выбором величины и начальных фаз напряжений на индукторах.Поэтому начала обмоток индукторов 7 и 8 должны быть согласованы таким образом, чтобы разность начальных фаз питающих напряжений составляла 60 . Это в достаточной степени обеспечивает интенсивный тепломассообмен между каналами и. ванной МДУ, а следо- " вательно, и. скорость подогрева металла в установке.Результирующий вектор пульсирующей мощности трехфазной сети в этом случае определяется суммой векторов пульсирующих мощностей индукторов 7 и 8,1 "121= + в="7+Пв В=1 еНеобходимая величина конденсатора 4 Ц =И ) и начальная фаза его напряжения могут быть рассчитаны с помощью выражений (1) и (2).Ъ1, (2)ф 2 Фа необходимое значение коэффициента трансформации автотрансформатора 2 в соответствии с топографической диаграммой фиг2 определяется выражением 2г= "вс "в с=,рЯ +1 ф где под коэффициентом трансформацииподразумевается отношение линейного.напряжения на входе автотрансформатора к напряжению между отпайкой, к которой подключается элемент схемы,и линейным выводом автотрансформатора,соответствующим началу вектора линейного напряжения, на которое подключен этот автотрансформатор,(10) Если возникнет необходимость заливать металл только в одну литейную форму, в ИДУ по фиг.1 выгоднее это делать с помощью электромагнита 10, так как в этом случае уменьшается установленная :мощность конденсаторов.Использование предлагаемого изобретения для питания ИДУ обеспечивает по сравнению с известными устройствами, не предусматривающими симметрирование токов сети и оптимизацию условий проведения технологического процесса подогрева и разливки расплавленных металлов в литейные формы, следующие преимущества:позволяет упростить схему электро. снабжения ИДУ с двумя индукторами и электромагнитами, уменьшить количество автотрансформаторови установленную мощность силовых конденсаторов, повысить ее надежность;наличие трех автотрансформаторов в схеме блока питания ИДУ расширяет функциональные возможности схемы по сравнению с известным устройством 1совмещение в устройстве функций симметрирования токов трехфазной сети и регулирование по величине и фа- зе напряжений на электромагнитных системах установки и на регулируемых конденсаторах повышает коэффициент, использования электрооборудования схемы. 25(Ь=бгс 30 В ЯМТде К 1=ПИПсв Кг=11ейное напряжение сначение коэффициенх значениях К и ли с 11 всьти. Необ а К при димо,е звест 5+1)мостьменьшиоэффиц Устранить необход ий конденсатора 4, ощность и повысить ости на входе блока реключе 40егонт мощИДУ можпита 7 11662 вектор пульсирующей мощности равен сумме векторов пульсирующих мощностей индукторов 7 и 8 и электромагнитов 9 и 10(4) Этот вектор может быть скомпенсирован с помощью конденсатора 4,Начальная фаза напряжения на конденсаторе 4 определяется выражением 10 (2), а коэффициент трансформации автотрансформатора 2 - выражением (3). В зависимости от соотношения мощностей индукторов 7 и 8 и электромагнитов 9 и 10 вектор М изменяется по 15 величине и фазе, что может привести к тому, что возникнет необходимость переключения вывода конденсатора с линейного вывода автотрансформаторов 1 и 3 к соответствующим промежуточным 2 О отпайкам автотрансформатора 1, При этом величина и фаза напряжения на электромагнитах и конденсаторе определяется выражениями 19 8но с помощью регулируемых конденсаторов 5 и 6. Иощность этих конденсаторов выбирается из условия компенсации пульсирующих мощностей индукторов 7 и 8, электромагнитов 9 и 10 и определяется соотношениями1166219 18/49 Тираж 620 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, РаПодкомитета СССи открытийушская наб., д аказ сно