Индукционная установка

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение надежности работы установки путем отстройки от перегрузки токами высших гармоник напряжения питающей сети. Наличие датчиков электрического параметра 4 и 5, коммутатора напряжения 6, блока вычисления перегрузки 7, порогового органа 9, блока переключения ступеней конденсаторной батареи 10 в сочетании с моделирующим органом 13 и блоком вычисления перегрузки моделирующего органа позволяет снизить перегрузку сети и элементов высшими гармониками. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц у ) 4

4 (л)

О

4 (21) 4801768/07 (22) 14.03,90 (46) 23.06.92. Бюл. N 23 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Б.П,Борисов, Ю.П.Зубюк и М.В.Бондаренко (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1372630,,кл. Н 05 В 6/08, 1988, Патент ФРГ М 1106006, кл. Н 05 В 6/06, 1972. (54) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротехнике; Цель изобретения — повышение надежЫЛ 1743014 А1 ности работы установки путем отстройки от перегрузки токами высших гармоник напряжения питающей сети. Наличие датчиков электрического параметра 4 и 5, коммутатора напряжения 6, блока вычисления перегрузки 7, порогового органа 9, блока переключения ступеней конденсаторной батареи 10 в сочетании с моделирующим органом 13 и блоком вычисления перегрузки моделирующего органа позволяет снизить перегрузку сети и элементов высшими гармониками. б ил.

1743014

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания индукционных установок, и может быть использовано в системах электроснабжения и питания электротехнологических усTBHOBOK.

Целью изобретения является повышение надежности работы элементов индукционной установки путем отстройки от перегрузки их токами высших гармоник напряжения питающей сети при сохранении заданного уровня напряжения питающей сети при сохранении заданного уровня напряжения на индукционной системе, На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки; на фиг, 2 — схема коммутатора напряжения; на фиг. 3 — схема подключения порогового органа к блоку вычисления перегрузки; на фиг, 4 — блок пеоеключения ступеней конденсаторной батареи; на фиг. 5 — схема блока управления батареей компенсирующих конденсаторов регулируемой мощности; на фиг, 6 — зависимости составляющих комплексной проводимости от частоты. .Установка состоит из включенной параллельно индукционной системе 1 батареи

2 компенсирующих конденсаторов регулируемой мощности, последовательного реактивного, например емкостного, элемента 3 регулируемой мощности, датчиков 4 и 5 электрического параметра, коммутатора 6 напряжения, блока 7 вычисления перегрузки, фильтра 8 высших гармоник, порогового органа 9, блока 10 переключения ступеней конденсаторной батареи, блока 11 управления батареей компенсирующих конденсаторов, блока 12 управления последовател ьн ым реактивным элементом регулируемой мощности, моделирующего органа 13 и блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа, Батарея 2 компенсирующих конденсаторов регулируемой мощности представляет собой группы конденсаторов, коммутируемые контактной или бесконтактной аппаратурой. Последовательный реактивный элемент 3 регулируемой мощности может быть выполнен аналогично блоку 2 или в случае индуктивного характера в виде дросселя с регулированием по отпайкам.

Датчики 4 и 5 представляют собой трансформаторы тока, напряжения, шунты или их комбинации в зависимости от выработанного контролируемого параметра (напряжения, ток, активная мощность и т.д.), Коммутатор 6 напряжения (фиг, 2) содержит генератор 15 импульсов, на вход которого подведено напряжение питания, а

55 выход подключен к входу триггера 16, первый выход которого подключен к реле 17, а второй выход — к реле 18. Выходы реле 17 и

18 соединены с "землей", В качестве блока 7 вычисления перегрузки и блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа (фиг, 1) могут использоваться известные приборы, вычисляющие коэффициент несинусоидальности напряжения или (и) тока, например прибор для контроля несинусоидальности формы кривой напряжения.

В качестве фильтра 8 высших гармоник (фиг. 1) использован активный фильтр на частоты 100 †20 Гц, В качестве порогового органа 9 (фиг. 3) использован компаратор, первый вход которого подключен к аналоговому выходу блока

7 вычисления перегрузки, а второй вход — к выходу фильтра 8 высших гармоник. Первый и второй выходы порогового органа 9 подключены к первым входам блоков 11 и 12 управления соответственно.

Блок 10 (фиг. 4) содержит реле 19, первый вывод которого подключен к третьему выходу порогового органа 9, второй вывод реле 19 соединен с "землей", аналого-цифровой преобразователь 20, вход которого через замыкающий контакт

21 реле 19 подключен к выходу блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа, а выход — к входу запоминающего устройства 22, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя

23, выход которого подключен к первому входу порогового органа 24, к второму входу порогового органа 24 подключен выход блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа, выход порогового органа 24 подключен к входу таймера 25, выход которого подключен к первому входу двоичного счетчика 26, три выхода которого подключены к первым трем входам дешифратора 27, первый инверсный выход дешифратора 27 подключен к входу реле 28, второй инверсный выход дешифратора 27 — к входу реле

29, третий инверсный. выход — к входу реле

30, четвертый инверсный выход — к входу реле 31. Пятый, шестой и седьмой инверсные выходы дешифратора 27 подключены к входам элемента ЗИ-НЕ 32, инверсный выход которого соединен с четвертым входом дешифратора 27 и входом элемента 33, инверсный выход которого соединен с входом элемента 34, инверсный выход которого соединен с вторым входом двоичного счетчика

26, Блок 11 управления батареей компенсирующих конденсаторов регулируемой мощности содержит переключатель 35 ступеней

1743014 четвертой ступеням, соединены с первыми,35

55 напряжения (фиг, 5), к которому подведена одна фаза питающей сети (A), первые четыре вывода которого, соответствующие первой, второй, третьей и четвертой ступеням, соединены с входом реле 36 времени, замыкающим контактом 37 реле 36 времени и первым замыкающим контактом 38 реле 39, причем оба контакта соединены с входом реле 39. Эти же четыре вывода соединены с размыкающим контактом 40 реле 31, размыкающим контактом 41 реле 30, размыкающим контактом 43 реле 28. Контакт 40 соединен с первым замыкающим контактом

44 реле 45 времени и вторым замыкающим контактом 46 реле 45 времени. Контакт 41 соединен с первым замыкающим контактом

47 реле 48 времени и вторым замыкающим контактом 49 реле 48 времени. Контакт 42 соединен с первым замыкающим контактом

50 и вторым замыкающим контактом 51 реле 52 времени. Контакт 43 соединен с замыкающим контактом 53 реле 54 времени, Контакт 44 соединен с первым выводом катушки реле 48, контакт 46 — с первым выводом катушки контактора 55. Контакт 47 соединен с первым выводом катушки реле

52, контакт 49 — с первым выводом катушки контактора 56, Контакт 50 соединен с первым выводом катушки реле 54, контакт 51 — с первым выводом катушки контактора 57.

Контакт 53 соединен с первым выводом контактора 58. Вторые четыре вывода переключателя 35 ступеней напряжения, соответствующие первой, второй, третьей и выводами катушек контакторов 55 — 58 соответственно, вторые выводы которых соединены с вторым замыкающим контактом 59 реле 39. Вторые выводы катушек реле 36, 39, 48, 52 и 54 и контакта 59 соединены с второй фазой питающей сети (В). Первый вывод катушки реле 45 времени соединен с выходом порогового органа 9, а второй соединен с "землей".

Блок 12 управления последовательным реактивным элементом 3 регулируемой мощности выполнен аналогично блоку 11.

В качестве моделирующего органа 13 (фиг, 1) использован, например, конденсатор, подключенный параллельно устройству питания. Правомерность использования конденсатора подтверждается исследованием частотных характеристик последовательно-параллельного емкостного преобразователя напряжения. Так, на фиг.

6 представлены зависимости составляющих комплексной проводимости преобразователя от частоты в диапазоне изменения параметров емкостных элементов, При этом кривые 1 — 4 соответствуют следующим па5

30 раметрам е м ко с т н ы х эл ем е н то в: кривая 1 — С1=382 10 Ф; Cz =348

10 Ф; кривая 2 — С) = 3,82 10; Cz =

3,14 10 Ф; кривая 3 — С1=3,82 .10 Ф; С2

= 3 48 10 Ф; кривая 4 — С1 = 3 82 10 Ф;

Cz = 3,14 10 Ф, где С и Сг — емкости -з последовательного и параллельного конденсаторов. Параметры активно-индуктивной нагрузки (электромагнитной системы канальной индукционной установки) следующие: R = 0,45 Ом, 1 = =1,708 10 Гн. Из анализа кривых фиг,6 следует, что на частотах, соответствующих номерам гармоник

v > 2, амплитудно-частотные характеристики представляют собой прямые линии, а фазочастотн ые характеристики (ФЧХ), начиная с 1 = 3, практически соответствуют ФЧХ емкостного элемента, что и подтверждает правомерность использования такого элемента в моделирующем органе 13, Следует отметить, что в качестве моделирующего органа могут использоваться и более сложные схемы, например последовательно-параллельный емкостной делитель напряжения активно-индуктивной нагрузки, включенной через трансформатор напряжения и др.

Установка работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на генератор 15 импульсов он генерирует импульсы, в соответствии со знаком которых триггер 16 производит поочередное ВК включение реле 17 и 18. Реле 17 своими контактами подключает блок 7 вычисления перегрузки и фильтр 8 высших гармоник к датчику 4 сигналов, а реле 18 — датчику 5 сигналов. Отфильтрованное от высших гармоник напряжение поступает в качестве напряжения установки Uycx на второй вход порогового органа 9, на первый вход поступает напряжение с блока 7 вычисления перегрузки, пропорциональное перегрузке реактивных элементов. Одновременно блок

14 вычисления перегрузки моделирующего органа контролирует перегрузку моделирующего органа 13 и выдает напряжение, пропорциональное перегрузке этого органа, на блок 10, В нормальном режиме работы источника питания, когда перегрузка реактивных элементов меньше допустимой, напряжение на первом входе порогового органа 9 меньше напряжения уставки, напряжение на выходе порогового органа 9 равно нулю, и блоки 11 и 12 управления работают от переключателя ступеней напряжения. При ручном переключении ступени напряжения переключателем 35 (фиг. 5), например, на вторую ступень срабатывает реле 36. После

1743014

55 срабатывания этого реле с выдержкой времени замыкается его контакт 37, чем обеспечивается срабатывание реле 39, а сработавший контакт 38 ставит реле 39 на самоблокировку. Контакт 59 реле 39 обеспечивает срабатывание катушки контактора

56.

В перегрузочном режиме работы источника питания, когда перегрузка реактивных элементов превышает допустимую, напряжение на первом входе порогового органа 9 больше напряжения уставки, пороговый орган срабатывает и подает напряжение на реле 45 блоков 11 и 12 управления, а также на реле 19 блока 10, Реле 45 срабатывает и с выдержкой времени замыкает свой контакт 44 и самоблокирующийся контакт 46. Контакт 44 включает реле 48 времени, а контакт 46 включает катушку контактора 55. Если перегрузка не исчезла, то с выдержкой времени замыкаются контакты 47 и 49 реле 48. Контакт 47 включает реле 52 времени, а контакт

49 включает катушку контактора 56. Если перегрузки не исчезла, то с выдержкой времени замыкаются контакты 50 и 51 реле 52.

Контакт 50 включает реле 54 времени, а контакт 51 включает катушку контактора 57.

Если на этой ступени исчезла перегрузка, то напряжение на выходе порогового органа 9 стало равно нулю и реле 45 отключилось, отключив свои контакты 44, 47 и 50, обесточились реле 48, 52 и 54; однако катушки контакторов 55 — 57 питаются через замкнутые самоблокирующиеся контакты 46, 49 и

51. Аналогично работает блок 12 управления последовательным реактивным элементом 3 регулируемой мощности.

Одновременно с включением реле 45 срабатывает реле 19 (фиг. 4) и производит кратковременное подключение блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа к блоку 10. Напряжение, пропорциональное перегрузке моделирующего органа 13 в момент перегрузки реактивных элементов источника. через импульсно-замыкающий контакт 21 реле 19 поступает на аналого-цифровой преобразователь 20, откуда в цифровом виде — на запоминающее устройство 22. где запоминается, и через цифроаналоговый преобразователь 23 в аналоговом виде поступает на вход порогового органа 24 в качестве напряжения уставки. На второй вход порогового органа 24 поступает напряжение с блока 14 вычисления перегрузки моделирующего органа, Происходит контроль перегрузки моделирующего органа 13 и сравнение полученного значения со значением перегрузки, 15

50 которое было в момент срабатывания порогового органа 9. Если уровень высших гармоник в напряжении питающей сети снизился, соответственно снизилась и перегрузка моделирующего органа 13 в напряжение на втором входе порогового органа

24 стало ниже напряжения уставки. Пороговый орган 24 срабатывает и запускает таймер 25, подключенный к первому входу двоичного счетчика 26, С выходов двоичного счетчика 26 снимается код и поступает на входы дешифратора 27, где преобразуется в позиционный код. На первом выходе дешифратора появляется напряжение и сра- . батывает реле 28. Оно размыкает контакт 43 блоков 11 и 12 управления, Затем напряжение появляется на втором выходе дешифратора 27, срабатывает реле 29, Оно размыкает контакт 42 блоков 11 и 12 управления. Снимается блокировка с контакта 51, он отключается и снимает питание с катушки контактора 57. Блок управления отключает третью ступень. Затем напряжение появляется на третьем выходе дешифратора 27, срабатывает реле 30, размыкает контакт 41, снимается блокировка с контакта

49, отключается катушка контактора 56, отключается вторая ступень. Аналогично отключается и первая ступень после чего блок

11 управления переходит к работе от переключателя 35 ступеней напряжения, и набор ступеней осуществляется вручную.

Элементы 32 — 34 служат для установки дешифратора 27 и двоичного счетчика 26 в исходное положение, Использование изобретения позволяет повысить надежность и срок службы элементов устройства питания. Известно, что перегрузка емкостных элементов токами высших гармоник снижает их надежность и срок службы. Так, например, повышение напряжения на 10 снижает срок службы конденсаторов в 2,2 раза, а при относительных величинах гармоник напряжения Ug = 0,04;

U7 = 0,03; U<> = 0,a = 0,02 сро службы изоляции при стабильном режиме работы конденсаторов сокращается на 53 . Нали-. чие высших гармоник приводит к большой повреждаемости электрооборудования, Формула изобретения

Индукционная установка, содержащая индукционную систему и подключенную параллельно ей регулируемую батарею компенсирующих конденсаторов с блоком управления, подсоединенные к источнику питания последовательно с реактивным элементом регулируемой мощности с блокомуправления, отл и ч а ю ща я с ятем, что, с целью повышения надежности работы

1743014 Ра2 2

ОКУ 10,Й, 12

К ь путем отстройки от перегрузки токами высших гармоник напряжение питающей сети при сохранении заданного уровня напряжения на индукционной системе, в установку введены датчики электрического параметра батареи компенсирующих конденсаторов и реактивного элемента, коммутатор напряжения, блок вычисления перегрузки, фильтр высших гармоник, пороговый орган, блок переключения ступеней конденсаторной батареи, моделирующий орган и,блок вычисления перегрузки моделирующего органа, причем выходы датчиков электрических параметров подключены к входам коммутатора напряжения, первый выход которого через блок вычисления перегрузки, а второй — через фильтр высших гармоник соединены с входами порогового органа, два

5 выхода которого соединены с первыми входами блоков управления батареи компенсирующих конденсаторов и реактивного элемента, а третий — с входом блока переключения ступеней конденсаторной бата10 реи, управляющий вход которого через блок вычисления перегрузки соединен с выходом моделирующего органа, а оба выхода — с вторыми входами указанных блоков управления.

1743014

К БлО Рнг. 4

К БлОлУ

@иг. 5

1743014

У(>) У о)) гмд оо во бо

1 ! !

50 о

9 иг. 6

Составитель О.Турпак

Редактор О,Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская

Заказ 2296 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101