SU1103364A1 - Индукционна плавильна установка - Google Patents

Abstract

1. ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержаща  подключенный к печному трансформатору колебательный контур с блоком переключени  компенсирующих конденсаторов, силовые выходы которого соединены с контакторами, коммутирующими конденсаторы, a управл ющий вход - с выходом датчика фазового угла иидуктора контура, отличающа с  тем, что, с целью ускорени  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 сравнени , соединеннбго вторым входом со счетчиком, a трем  выходами - с первыми входами трех элементов И, к вторым входам которых подключен второй выход преобразовател , причем выходы двух элементов И соединены с двум  дополнительными входами блока переключени , a выход третьего элемента И- с запрещающим входом генератора цикла. 2. Установка по п. 1, отличающа с  тем, что цифровой преобразователь периода содержит последовательно соединенные нульорган , элемент задержки, четвертый элемент И и первый триггер, выход которого подключен к входу второго триггера, св занного выходом с вторым входом четвертого элемента И, и к первому входу п того элемента И, (Л св занного вторым входом с генератором наполнени , a выходом - с входом счетчика , причем входом преобразовател  служат вход нуль-органа, первым выходом - выход счетчика, a вторым выходом - выход второго триггера. со со Од

Description

Изобретение относитс  к индукционному нагреву и может быть использовано в плавильном и литейном производстве металлургической промышленности.

Известно устройство дл  автоматического регулировани  электрического режима индукционной установки, содержащее блоки измерени  и регулировани  коэффициента мощности силового колебательного контура, исполнительные элементы, дополнительный трансформатор, коммутирующие элементы, блок управлени . Принцип действи  устройства заключаетс  в том, что дл  исключени  бросков тока и включени  индукционной печи на заданный коэффициент мощности печь предварительно подключают к вспомогательному питающему трансформатору с низким выходным напр жением, настраивают контур нагрузки, после чего вспомогатель.ный трансформатор отключают, а печь подключают к основному трансформатору 1.

Недостатки такого устройства заключаютс  в наличии дополнительного силового трансформатора и коммутирующих элементов , а также в необходимости дополнительных переключений в силовой схеме при включении и отключении устройства.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению  вл етс  индукционна  плавильна  установка, содержаща  колебательный контур с блоком переключени  компенсирующих конденсаторов, силовые выходы которого соединены с контакторами, коммутирующими конденсаторы, а управл ющий вход - с выходом датчика фазового угла индуктора контура 2.

Устройство служит дл  включени  индукционной печи на заданный коэффициент мощности и предотвращени  перегрузок по току при последующем после слива включении печной установки. Это достигаетс  тем, что по мере наклона печи и слива металла происходит поочередное заданное выключение секции компенсирующей батареи конденсаторов .

Данное устройство характеризуетс  низкой надежностью, вызванной наличием механического датчика, и недостаточной точностью , так как потребна  дл  компенсации емкость определ етс  косвенным путем (углом наклона печи). Кроме того, устройство предотвращает включение печной установки на нескомпенсированный контур лишь непосредственно за сливом жидкого металла, т.е. в других режимах эксплуатации (включение после загрузки печи, включение после сн ти  напр жени , ошибочное включение и т. д.) не исключаетс  включение печи с перегрузками по току, что влечет за собой срабатывание токовых защит, выбросы шихтовых материалов, уменьшение срока службы силового электротехнического оборудовани  даже при использовании пониженных ступеней питающего трансформатора. Если же источник питани  нерегулируемый, то включение печной установки при ненастроенном контуре представл ет значительную сложность из-за срабатывани  токовой защиты. Выпускаемые промышленностью регул торы АРИРС дл  регулировани  коэффициента мощности колебательного контура печи обеспечивают поддержание электрического режима плавки только при работе печи, включение же печной установки, как правило, происходит на нескомпенсированный контур, что даже при невысоком напр жении питани 

0 вызывает частое срабатывание токовой защиты , выбросы расплавленного металла при открытой крышке печи и частый выход из стро  электротехнического оборудовани . Цель изобретени  - ускорение настройки колебательного контура.

Дл  достижени  этой цели индукционна  плавильна  установка, содержаща  подключенный к печному трансформатору колебательный контур с блоком переключени  компенсирующих конденсаторов, силовые

Q выходы которого соединены с контакторами, коммутирующими конденсаторы, а управл ющий вход - с выходом датчика фазового угла индуктора контура, снабжена импульсным возбудителем, выход которого подключен к контуру, а вход - к выходу генерато5 ра цикла, и цифровым преобразователем периода, вход которого подключен к контуру , первый выход - к первому входу блока сравнени , соединенного вторым входом со счетчиком, а трем  выходами - с первыми входами трех элементов И, к вторым

0 входам которых подключен второй выход преобразовател , причем выходы двух элементов И соединены с двум  дополнительными входами блока переключени , а выход третьего элемента И - с запрещающим входом генератора цикла. Цифровой преобразователь периода содержит последовательно соединенные нуль-орган, элемент задержки , четвертый элемент И и первый триггер, выход которого подключен к входу второго триггера, св занного выходом с вторым входом четвертого элемента И, и к первому входу п того элемента И, св занного вторым входом с генератором наполнени , а выходом - с входом счетчика, причем входом преобразовател  служит вход нуль-органа, первым выходом - выход счетчика, а вто5 рым выходом - выход второго триггера. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - схема цифрового преобразовател  периода; на фиг. 3 эпюры напр жени  на колебательном контуре печной установки при работе устройства.

В состав индукционной плавильной установки 1 входит печной трансформатор 2, датчики 3 и 4 тока и напр жени , индуктор 5 и компенсирующие конденсаторы 6, составл ющие колебательный контур, датчик фазового угла 7, входы которого подключены к датчикам тока и напр жени , а выходы - к блоку подключени  8, управл ющему испольнительными контакторами 9 коммутации компенсирующих конденсаторов печи. В состав устройства входит также генератор цикла 10, выход которого соединен с входом импульсного возбудител  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 сравнени  16, ко второму входу блока сравнени  подключен выход счетчика 17. Первый выход блока сравнени  через элемент И 13 св зан с первым дополнительным входом блока переключени  8, второй выход через элемент И 14 - с генератором цикла 10, третий выход через элемент И 15 - с вторым дополнительным входом блока переключени . Схема цифрового преобразовател  включает нуль-орган 18, элемент задержки 19, четвертый элемент И 20, триггеры 21 и 22, генератор наполнени  23, п тый элемент И 24 и счетчик 25. Вход нуль-органа 18 подключей 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 наполнени  23. Выход элемента 24 подключен к счетчику 25, а выход триггера 22 соединен с вторым входом элемента И 20. Входом цифрового преобразовател  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 подаетс  команда «Пуск на включение генератора цикла 10, который с некоторой частотой 1/Т цикла начинает подавать сигналы на включение импульсного возбудител  11. При срабатывании импульсного возбудител , например, включающего источник напр жени , накопительный конденсатор, разр дный тиристор и ограничительный дроссель, предварительно зар женный конденсатор подключаетс  с помощью разр дного тиристора к колебательному контуру нагрузки и в нем возбуждаютс  затухающие колебани  с некоторой частотой 1/Т. Напр жение контура поступает на вход цифрового преобразовател  периода 12. На выходе цифрового преобразовател  в каждом цикле работы устройства записываетс  число в двоичном коде, пропорциональное периоду свободных колебаний нагрузки Tj, Т г и Тз. На выходе счетчика 17 при пуске устнг новочным импульсом записываетс  число в двоичном коде, пропорциональное периоду напр жени  сети Тсети В блоке сравнени  16 эти величины сравниваютс , причем блок Сравнени  построен таким образом, что при равенстве входных величин () по вл етс  сигнал на втором ее выходе. Если первое число А больще второго Б, т.е. период собственных колебаний контура индукционной печи больще периода напр жени  сети, сигнал по вл етс  на первом выходе, а если А меньше Б, то сигнал по вл етс  на третьем выходе. Далее сигнал с первого выхеда блока сравнени  при наличии сигнала «Счет через элемент И 13 поступает на первый вход блока переключени  8, который путем воздействи  на исполнительные контакторы 9 отключает единичную секцию компенсирующей конденсаторной батареи. Сигнал с третьего выхода блока сравнени  при наличии сигнала «Счет через элемент И 15 поступает на второй вход блока переключени  8, который путем воздействи  на исполнительные контакторы подключает единичную секцию компенсирующей конденсаторной батареи . Эпюры напр жени  колебательного контура нагрузки на фиг. 3 иллюстрируют трехкратное срабатывание устройства, причем при первых двух срабатывани х выходной сигнал по вл етс  на третьем выходе блока сравнени , вызыва  подключение единичной секции компенсирующей конденсаторной батареи . При этом период свободных колебаний контура увеличиваетс . Предположим, что при третьем цикле работы устройства период свободных колебаний контура нагрузки Тз стает равным периоду напр жени  сети Тсети . тогда в конце цикла сигнал по вл етс  на втором выходе блока сравнени  и при наличии сигнала «Счет через элемент И 14 сигнал поступает на генератор цикла 10, запреща  дальнейщую работу устройства,. Этим же сигналом может быть подано разрешение на включение линейного коммутационного аппарата (на фиг. 1 не показанного ) . Включение производитс  на настроенный в резонанс силовой колебательный контур , поэтому исключаютс  токовые перегрузки , срабатывани  защиты и т.д. Цифровой преобразователь периода работает следующим образом.. При каждом срабатывании импульсного возбудител  11 в контуре нагрузки возбуждаютс  затухающие свободные колебани  с периодом Т. Напр жение с контура поступает на нуль-орган 18, на выходе которого формируютс  импульсы в момент перехода напр жени  через нулевые значени . Первый импульс нуль-органа, соответствующий переходу напр жени  на контуре нагрузки от положительного значени  к отрицательному через элемент задержки 19, исключающий ложное срабатывание нуль-органа в момент скачкообразного по влени  напр жени  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 по вл етс  единичныи сигнал, который, поступа  на первый вход элемента И 24, дает разрешение на поступление импульсов наполнени  с генератора 23 в счетчик 25. При поступлении на вход триггера 21 второго по счету импульса, соответствующего переходу напр жени  на контуре от отрицательного значени  к положительному , триггер возвращаетс  в исходное состо ние, по вившийс  на его выходе нулевой сигнал дает запрет на прохождение через элемент И 24 импульсов с выхода генератора 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 срабатывани  импульсного возбудител  11 на выходе цифрового преобразовател  периода (выход счетчика 25) записываетс  число в двоичном коде, пропорциональное периоду свободных колебаний контура нагрузки. Следует также отметить , что перед каждым циклом работы устройства элементы 21 к 22 должны быть приведены в исходное состо ние, указанное на фиг. 2 без скобок, установочный импульс подаетс  одновременно со срабатыванием импульсного возбудител  11. Дл  измерени  используетс  первый полный полупериод затухающих колебаний контура нагрузки, так как он дает наиболее точное представление о характере свободных колебаний этого контура. Логическа  часть устройства выполнена 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 напр жение на силовом контуре при срабатывании импульсного возбудител  не превышает 1 -1,2 В. При номинальном напр жении на контуре трансформатор отключаетс  и подключаетс  к нему только на врем  работы устройства (во избежание выхода из стро  трансформатора). Блок сравнени  13 также выполнен на элементах серии 511 по схеме цифрового нуль-органа дл  поразр дного сравнени  двоичных кодов. Количество сравниваемых разр дов в данной схеме выбираетс  в зависимости от необходимой точности настройки силового контура. В качестве блока переключени  может быть использован оконечный каскад блока автоматического регулировани  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 позвол ет производить включение индукционной печи без токовых перегрузок , следствием которых  вл етс  срабатывание силовых токоограничительных устройств , при любых возможных режимах включени  печи (после загрузки, после исчезновени  питающего напр жени , при ошибочном включении и т. д.) и исключает применение механического датчика с его низкой точностью и надежностью.

иг.г 7f Т сети J2 lctmu Тциклд Тцикла х

Claims (2)

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, 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 И— с запрещающим входом генератора цикла.

2. Установка по π. 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 вы- _с ходом с вторым входом четвертого элемен- S та И, и к первому входу пятого элемента И, L· связанного вторым входом с генератором наполнения, а выходом — с входом счетчика, причем входом преобразователя служат вход нуль-органа, первым выходом — выход счетчика, а вторым выходом — выход второго триггера.

>