Индукционная плавильная установка

 

1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая подключенный к печному трансформатору колебательный контур с блоком переключения компенсирующих конденсаторов, силовые выходы которого соединены с контакторами, коммутирующими конденсаторы, a управляющий вход - с выходом датчика фазового угла иидуктора контура, отличающаяся тем, что, с целью ускорения настройки колебательного контура, установка снабжена импульсным возбудителем, выход которого подключен к контуру, a вход - к выходу генератора цикла , и цифровым преобразователем периода. вход которого подключен к контуру, первый выход - к первому входу блока сравнения, соединеннбго вторым входом со счетчиком, a тремя выходами - с первыми входами трех элементов И, к вторым входам которых подключен второй выход преобразователя, причем выходы двух элементов И соединены с двумя дополнительными входами блока переключения, a выход третьего элемента И- с запрещающим входом генератора цикла. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что цифровой преобразователь периода содержит последовательно соединенные нульорган , элемент задержки, четвертый элемент И и первый триггер, выход которого подключен к входу второго триггера, связанного выходом с вторым входом четвертого элемента И, и к первому входу пятого элемента И, (Л связанного вторым входом с генератором наполнения, a выходом - с входом счетчика , причем входом преобразователя служат вход нуль-органа, первым выходом - выход счетчика, a вторым выходом - выход второго триггера. со со Од

СС103 СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) Н 05 В 6/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576960/24-07 (22) 14.04.83 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) В. А. Коган и А. С. Перецман (71) Производственное объединение «Центроэнергоцветмет» (53) 621.365.52 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 215359, кл. Н 05 В 6/06, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР № 448613, кл. Н 05 В 6/08, 1974. (54) (57) 1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая подключенный к печному трансформатору колебательный контур с блоком переключения компенсирующих конденсаторов, силовые выходы которого соединены с контакторами, коммутирующими конденсаторы, а управляющий вход — с выходом датчика фазового угла индуктора контура, отличающаяся тем, что, с целью ускорения настройки колебательного контура, установка снабжена импульсным возбудителем, выход которого подключен к контуру, а вход — к выходу генератора цикла, и цифровым преобразователем периода,,SU.„1103364 А вход которого подключен к контуру, первый выход — к первому входу блока сравнения, соединенного вторым входом со счетчиком, а тремя выходами — с первыми входами трех элементов И, к вторым входам которых подключен второй выход преобразователя, причем выходы двух элементов И соединены с двумя дополнительными входами блока переключения, а выход третьего элемента Ис запрещающим входом генератора цикла.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что цифровой преобразователь периода содержит последовательно соединенные нульорган, элемент задержки, четвертый элемент

И и первый триггер, выход которого подключен к входу второго триггера, связанного выходом с вторым входом четвертого элемен- Е та И, и к первому входу пятого элемента И, связанного вторым входом с генератором Ц ф наполнения, а выходом — с входом счетчика, причем входом преобразователя служат вход нуль-органа, первым выходом — выход счетчика, а вторым выходом — выход второго триггера.

Ieaak

1103364

Изобретение относится к индукционному туре представляет значительную сложность ожет быть использовано в пла- из-за срабатывания токовой защиты. Выпусвильном и литейном производстве металлур- каемые промышленностью регуляторы АРИРгической промышленности. С для регулирования коэффициента мощносИз естно устройство для автоматическо- ти колебательного контура печи обеспечивазвестно у р "

5 го регулирования электрического режима ют поддержание электрического режима индукционной установки, содержащее бло- плавки только при работе печи, включение ки измерения и регулирования коэффициента же печной установки, как правило, происхомощности силового колебательного контура, дит на нескомпенсированный контур, что исполнительные элементы, дополнительный даже при невысоком напряжении питания трансформатор, коммутирующие элементы, 10 вызывает частое срабатывание токовой защиблок управления. Принцип действия уст- ты, выбросы расплавленного металла при ройства заключается в том, что для исклю- открытой крышке печи и частый выход из чения бросков тока и включения индукцион- строя электротехнического оборудования. ной печи на заданный коэффициент мощнос- Цель изобретения — ускорение настройти печь предварительно подключают к вспо- ки колебательного контура. могательному питающему трансформатору с 15 Для достижения этой цели индукционнизким выходным напряжением, настраива- ная плавильная установка, содержащая подют контур нагрузки, после чего вспомогатель- -ключенный к печному трансформатору коный трансформатор отключают, а печь под- лебательный контур с блоком переключения ключают к основному трансформатору (1). компенсирующих конденсаторов, силовые

Недостатки такого устройства заключа- выходы которого соединены с контакторами, ются в наличии дополнительного силового коммутирующими конденсаторы, а управтрансформатора и коммутирующих элемен- ляющий вход — c выходом датчика фазового

ТОВ, а также в необходимости дополнитель- угла индуктора контура, снабжена импульсных пе еключений в силовой схеме при вклю- ным возбудителем, выход которого подключении и отключении устройства. чен к контуру, а вход — к выходу генератоНаиболее близкой по технической сущ- 25 ра цикла, и цифровым преобразователем ности к изобретению является индукцион- периода, вход которого подключен к контуная плавильная установка, содержащая Ko- py, первый выход — к первому входу блока лебательный контур с блоком переключения сравнения, соединенного вторым входом со компенсирующих конденсаторов, силовые счетчиком, а тремя выходами — с первывыходы которого соединены с контакторами, ми входами трех элементов И, к вторым коммутирующими конденсаторы, а управля- З0 входам которых подключен второй выход ющий вход — с выходом датчика фазового преобразователя, причем выходы двух элеугла индуктора контура (2). ментов И соединены с двумя дополнительныУстройство служит для включения ин- ми входами блока переключения, а выход дукционной печи на заданный коэффициент третьего элемента И вЂ” с запрещающим ощности и предотвращения перегрузок по входом генератора цикла. Цифровой преобток при последующем после слива включе- З5 разователь периода содержит последовательнии печной установки. Это достигается тем, но соединенные нуль-орган, элемент задержчто по мере наклона печи и слива металла ки, четвертый элемент И и первый триггер, происходит поочередное заданное выклю- выход которого подключен к входу второго чение секции компенсирующей батареи кон- триггера, связанного выходом с вторым входенсато ов. енсаторов. 40 дом четвертого элемента И, и к первому вхоДанное устройство характеризуется низ- ду пятого элемента И, связанного вторым кой надежностью, вызванной наличием меха- входом с генератором наполнения, а выхонического датчика, и недостаточной точно- дом — с входом счетчика, причем входом стью, так как потребная для компенсации преобразователя служит вход нуль-органа, емкость определяется косвенным путем (уг- первым выходом — выход счетчика, а втолом наклона печи), Кроме того, устройство 45 рым выходом — выход второго триггера. предотвращает включение печноЙ установки На фиг. 1 представлена блок-схема предна нескомпенсированный контур лишь непо- лагаемой установки; иа фиг, 2 — схема цифсредственно за сливом жидкого металла, рового преобразователя периода; на фиг. 3т.е. в других режимах эксплуатации (вклю- эпюры напряжения на колебательном кончение после загрузки печи, включение после туре печной установки при работе устройства снятия напряжения, ошибочное включение 50 В состав индукционной плавильной устаи т. д.) не исключается включение печи с пе- новки 1 входит печной трансформатор 2, регрузками по току, что влечет за собой сра- датчики 3 и 4 тока и напряжения, индуктор 5 батывание токовых защит, выбросы шихто- и компенсирующие конденсаторы 6, составвых материалов, уменьшение срока службы ляющие колебательный контур, датчик фасилового электротехнического оборудования зового угла 7, входы которого подключены к даже при использовании пониженных ступе- датчикам тока и напряжения, а д

55 а выхо ы— ней питающего трансформатора. Если же ис- к блоку подключения 8, управляющему источник питания нерегулируемый, то включе- польнительными контакторами 9 коммутание печной установки при ненастроенном кон- ции компенсирующих конденсаторов печи.

11033б4

В состав устройства входит также генератор цикла 10, выход которого соединен с входом импульсного возбудителя 11, подключенного к колебательному контуру. К последнему подключен также цифровой преобразователь периода 12, выходы которого подключены к первым входам элементов И 13, 14 и 15 и к первому входу блока сравнения 16, ко второму входу блока сравнения подключен выход счетчика 17. Первый выход блока сравнения через элемент И 13 связан с первым дополнительным входом блока переключения 8, второй выход через элемент И 14— с генератором цикла 10, третий выход через элемент И 15 — с вторым дополнительным входом блока переключения.

Схема цифрового преобразователя включает нуль-орган 18, элемент задержки 19, четвертый элемент И 20, триггеры 21 и 22, генератор наполнения 23, пятый элемент И 24 и счетчик 25. Вход нуль-органа 18 подключен к колебательному контуру нагрузки, выход же через элемент задержки 19 — к первому входу элемента И 20. Выход элемента И 20 через первый триггер 21 подключен к второму триггеру 22 и к первому входу элемента И 24, ко второму входу которого подключен генератор наполнения 23. Выход элемента 24 подключен к счетчику 25, а выход триггера 22 соединен с вторым входом элемента И 20.

Входом цифрового преобразователя периода служит вход нуль-органа 18, а выходом — выход триггера 22 и выход счетчика 25.

Устройство работает следующим образом.

Непосредственно перед включением печного трансформатора 2 подается команда

«Пуск» на включение генератора цикла 10, который с некоторой частотой 1/Т цикла начинает подавать сигналы на включение импульсного возбудителя 11. При срабатывании импульсного возбудителя, например, включающего источник напряжения, накопительный конденсатор, разрядный тиристор и ограничительный дроссель, предварительно заряженный конденсатор подключается с помощью разрядного тиристора к колебательному контуру нагрузки и в нем возбуждаются затухающие колебания с некоторой частотой 1)Т.

Напряжение контура поступает на вход цифрового преобразователя периода 12. На выходе цифрового преобразователя в каждом цикле работы устройства записывается число в двоичном коде, пропорциональное периоду свободных колебаний нагрузки Т, т, ит,.

На выходе счетчика 17 при пуске установочным импульсом записывается число в двоичном коде, пропорциональное периоду напряжения сети Тсе „. В блоке сравнения

16 эти величины сравниваются, причем блок

40 сравнения построен таким образом, что при равенстве входных величин (А=Б) появляется сигнал на втором ее выходе. Если первое число А больше второго Б, т.е. период собственных колебаний контура индукционной печи больше периода напряжения сети, сигнал появляется на первом выходе, а если А меньше Б, то сигнал появляется на третьем выходе. Далее сигнал с первого выхода блока сравнения при наличии сигнала «Счет» через элемент И 13 поступает на первый вход блока переключения 8, который путем воздействия на исполнительные контакторы 9 отключает единичную секцию компенсирующей конденсаторной батареи, Сигнал с третьего выхода блока сравнения при наличии сигнала «Счет» через элемент И 15 поступает на второй вход блока переключения 8, который путем воздействия на исполнительные контакторы подключает единичную секцию компенсирующей конденсаторной батареи. Эпюры напряжения колебательного контура нагрузки на фиг. 3 иллюстрируют трехкратное срабатывание устройства, причем при первых двух срабатываниях выходной сигнал появляется на третьем выходе блока сравнения, вызывая подключение единичной секции компенсирующей конденсаторной батареи. При этом период свободных колебаний контура увеличивается. Предположим, что при третьем цикле работы устройства период свободных колебаний контура нагрузки Тз стает равным периоду напряжения сети Т«>и, тогда в конце цикла сигнал появляется на втором выходе блока сравнения и при наличии сигнала «Счет» через элемент

И 14 сигнал поступает на генератор цикла 10, запрещая дальнейшую работу устройства,.

Этим же сигналом может быть подано разрешение на включение линейного коммутационного аппарата (на фиг. 1 не показанного). Включение производится на настроенный в резонанс силовой колебательный контур, поэтому исключаются токовые перегрузки, срабатывания защиты и т.д.

Цифровой преобразователь периода работает следующим образом.

При каждом срабатывании импульсного возбудителя 11 в контуре нагрузки возбуждаются затухающие свободные колебания с периодом Т. Напряжение с контура поступает на нуль-орган 18, на выходе которого формируются импульсы в момент перехода напряжения через нулевые значения. Первый импульс нуль-органа, соответствующий переходу напряжения на контуре нагрузки от положительного значения к отрицательному через элемент задержки 19, исключающий ложное срабатывание нуль-органа в момент скачкообразного появления напряжения на контуре нагрузки, и элемент И 20, на втором входе которого записан единичный сигнал, поступает на вход счетного триггера 21 и перебрасывает его. На инверсном выходе триггера 22 появляется единич1103364

72 ный сигнал, который, поступая на первый вход элемента И 24, дает разрешение на поступление импульсов наполнения с генератора 23 в счетчик 25. При поступлении на вход триггера 21 второго по счету импульса, соответствующего переходу напряжения на контуре от отрицательного значения к положительному, триггер возвращается в исходное состояние, появившийся на его выходе нулевой сигнал дает запрет на прохождение через элемент И 24 импульсов с выхода ге- 10 нератора 22 на вход счетчика 25. Одновременно с этим срабатывает триггер 22 и дает запрет на прохождение импульсов с нульоргана 18 через элемент И 20. Таким образом, после каждого срабатывания импульсного возбудителя 11 на выходе цифрового преобра зов ателя периода (выход счетчика

25) записывается число в двоичном коде, пропорциональное периоду свободных колебаний контура нагрузки. Следует также отметить, что перед каждым циклом работы gp устройства элементы 21 и 22 должны быть приведены в исходное состояние, указанное на фиг. 2 без скобок, установочный импульс подается одновременно со срабатыванием импульсного возбудителя 11.

Для измерения используется первый полный полупериод затухающих колебаний контура нагрузки, так как он дает наиболее точное представление о характере свободных колебаний этого контура.

Логическая часть устройства выполнена 30 на базе интегральных микросхем серии 511.

Нуль-орган 18 собран по схеме с использованием элемента ИЛИ-НЕ, входной трансформатор нуль-органа повышающий с коэффициентом трансформации 1:10, так как затухающее напряжение на силовом контуре при срабатывании импульсного возбудителя не превышает 1 — 1,2 В. При номинальном напряжении на контуре трансформатор отключается и подключается к нему только на время работы устройства (во избежание выхода из строя трансформатора). Блок сравнения 13 также выполнен на элементах серии

511 по схеме цифрового нуль-органа для поразрядного сравнения двоичных кодов. Количество сравниваемых разрядов в данной схеме выбирается в зависимости от необходимой точности настройки силового контура.

В качестве блока переключения может быть использован оконечный каскад блока автоматического регулирования АРИР, серийно выпускаемый промышленность. Использование стандартного блока значительно уменьшает стоимость предлагаемого устройства при мелкосерийном изготовлении и облегчает его внедрение на практике, так как устройство работает с блоком АРИР, который поступает в комплекте с индукционной плавильной печью ИАТ-6.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет производить включение индукционной печи без токовых перегрузок, следствием которых является срабатывание силовых токоограничительных устройств, при любых возможных режимах включения печи (после загрузки, после исчезновения питающего напряжения, при ошибочном включении и т. д.) и исключает применение механического датчика с его низкой точностью и надежностью.

1103364

Редактор М. Келемеш

Заказ 4834/44

Составитель О. Турпак

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4