Κυκλώματα επαγωγικού φούρνου

Το άρθρο εξετάζει τα σχήματα των κλιβάνων επαγωγικής τήξης (κανάλι και χωνευτήριο) και τις εγκαταστάσεις επαγωγικής σκλήρυνσης που οδηγούνται από μηχανές και μετατροπείς στατικής συχνότητας.

Διάγραμμα κλιβάνου με επαγωγικό κανάλι

Σχεδόν όλα τα σχέδια βιομηχανικών επαγωγικών κλιβάνων με αγωγό είναι κατασκευασμένα με αποσπώμενα μπλοκ επαγωγής. Η μονάδα επαγωγής είναι ένας μετασχηματιστής ηλεκτρικού κλιβάνου με επενδεδυμένο κανάλι για την υποδοχή λιωμένου μετάλλου. Η μονάδα επαγωγής αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία, περίβλημα, μαγνητικό κύκλωμα, επένδυση, πηνίο.

Οι επαγωγικές μονάδες παράγονται ως μονοφασικές και διφασικές (διπλή) με ένα ή δύο κανάλια ανά επαγωγέα. Η μονάδα επαγωγής συνδέεται στη δευτερεύουσα πλευρά (πλευρά LV) του μετασχηματιστή ηλεκτρικού κλιβάνου χρησιμοποιώντας επαφές με συσκευές καταστολής τόξου. Μερικές φορές περιλαμβάνονται δύο επαφές με επαφές τροφοδοσίας που λειτουργούν παράλληλα στο κύριο κύκλωμα.

Στο σχ. Το σχήμα 1 δείχνει ένα διάγραμμα τροφοδοσίας για μια μονάδα επαγωγής κλιβάνου μονοφασικού αγωγού. Τα ρελέ υπερφόρτωσης PM1 και PM2 χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και τη διακοπή του κλιβάνου σε περίπτωση υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος.

Τριφασικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία τριφασικών ή διφασικών κλιβάνων που διαθέτουν είτε κοινό τριφασικό μαγνητικό κύκλωμα είτε δύο ή τρία ξεχωριστά μαγνητικά κυκλώματα τύπου πυρήνα.

Οι αυτομετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία του κλιβάνου κατά τη διάρκεια της περιόδου εξευγενισμού μετάλλων και για τη διατήρηση της κατάστασης αδράνειας για πιο ακριβή έλεγχο ισχύος κατά την περίοδο φινιρίσματος μετάλλου στην επιθυμητή χημική σύνθεση (με αθόρυβο, χωρίς διάτρηση, τρόπο τήξης) καθώς και όσον αφορά την αρχική ο φούρνος ξεκινά κατά τις πρώτες τήξεις που πραγματοποιούνται με μικρό όγκο μετάλλου στο λουτρό για να εξασφαλιστεί η σταδιακή ξήρανση και πυροσυσσωμάτωση της επένδυσης. Η ισχύς του αυτομετασχηματιστή επιλέγεται εντός 25-30% της ισχύος του κύριου μετασχηματιστή.

Για τον έλεγχο της θερμοκρασίας της ψύξης νερού και αέρα του επαγωγέα και του περιβλήματος της μονάδας επαγωγής, τοποθετούνται θερμόμετρα ηλεκτροεπαφής, τα οποία δίνουν σήμα κατά την υπέρβαση της θερμοκρασίας. Ο φούρνος σβήνει αυτόματα όταν ο κλίβανος περιστρέφεται για να αποστραγγίσει το μέταλλο. Για τον έλεγχο της θέσης του κλιβάνου χρησιμοποιούνται περιοριστικοί διακόπτες που συνδέονται με την κίνηση του ηλεκτρικού κλιβάνου. Σε φούρνους και αναμικτήρες με συνεχή λειτουργία, όταν το μέταλλο αποστραγγίζεται και φορτώνονται νέα μέρη του φορτίου, οι μονάδες επαγωγής δεν απενεργοποιούνται.

Ρύζι. 1. Σχηματικό διάγραμμα της τροφοδοσίας της μονάδας επαγωγής του κλιβάνου καναλιού: VM - διακόπτης ισχύος, CL - επαφέας, Tr - μετασχηματιστής, C - συστοιχία πυκνωτών, I - επαγωγέας, TN1, TN2 - μετασχηματιστές τάσης, 777, TT2 - μετασχηματιστές ρεύματος, R — αποζεύκτη, PR — ασφάλειες, PM1, PM2 — ρελέ υπερέντασης.

Για να εξασφαλιστεί αξιόπιστη τροφοδοσία ρεύματος κατά τη λειτουργία και σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, οι κινητήρες κίνησης των μηχανισμών κλίσης του επαγωγικού κλιβάνου, ο ανεμιστήρας, η κίνηση των συσκευών φόρτωσης και εκφόρτωσης και το σύστημα ελέγχου τροφοδοτούνται από ξεχωριστό βοηθητικό μετασχηματιστή.

Σχηματικός κλίβανος επαγωγικού χωνευτηρίου

Οι βιομηχανικοί επαγωγικοί κλίβανοι με χωνευτήριο χωρητικότητας άνω των 2 τόνων και ισχύος άνω των 1000 kW τροφοδοτούνται από τριφασικούς μετασχηματιστές κατεβάσματος με δευτερεύουσα ρύθμιση τάσης φορτίου συνδεδεμένο σε δίκτυο υψηλής τάσης με βιομηχανική συχνότητα.

Οι κλίβανοι είναι μονοφασικοί και για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη φόρτιση των φάσεων του δικτύου, μια συσκευή εξισορρόπησης συνδέεται στο δευτερεύον κύκλωμα τάσης, που αποτελείται από έναν αντιδραστήρα L με ρύθμιση επαγωγής αλλάζοντας το διάκενο αέρα στο μαγνητικό κύκλωμα και έναν πυκνωτή. ομάδα Cc συνδεδεμένη με επαγωγέα σε τριγωνικό σχήμα (βλ. ARIS στην Εικ. 2). Οι μετασχηματιστές ισχύος με χωρητικότητα 1000, 2500 και 6300 kV -A διαθέτουν 9 — 23 δευτερεύουσες βαθμίδες τάσης με αυτόματο έλεγχο ισχύος στο επιθυμητό επίπεδο.

Οι κλίβανοι μικρότερης χωρητικότητας και ισχύος τροφοδοτούνται από μονοφασικούς μετασχηματιστές χωρητικότητας 400-2500 kV-A, με κατανάλωση ισχύος μεγαλύτερη από 1000 kW, εγκαθίστανται επίσης συσκευές εξισορρόπησης, αλλά στην πλευρά HV του μετασχηματιστή ισχύος. Σε χαμηλότερη ισχύ του κλιβάνου και παροχή από δίκτυο υψηλής τάσης 6 ή 10 kV, είναι δυνατή η εγκατάλειψη του balun, εάν οι διακυμάνσεις της τάσης κατά την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κλιβάνου είναι εντός των επιτρεπόμενων ορίων.

Στο σχ. Το σχήμα 2 δείχνει το κύκλωμα τροφοδοσίας για έναν επαγωγικό κλίβανο επαγωγικής συχνότητας.Οι φούρνοι είναι εξοπλισμένοι με ρυθμιστές ηλεκτρικού τρόπου λειτουργίας ARIR, οι οποίοι, εντός των καθορισμένων ορίων, διασφαλίζουν τη διατήρηση της τάσης, της ισχύος Pp και του cosfi αλλάζοντας τον αριθμό των βημάτων τάσης του μετασχηματιστή ισχύος και συνδέοντας πρόσθετα τμήματα της συστοιχίας πυκνωτών. Οι ρυθμιστές και τα όργανα βρίσκονται στα ερμάρια ελέγχου.

Ρύζι. 2. Ηλεκτρικό κύκλωμα επαγωγικού χωνευτηρίου από μετασχηματιστή ισχύος με διάταξη εξισορρόπησης και ρυθμιστές λειτουργίας κλιβάνου: PSN — βηματικός διακόπτης τάσης, C — χωρητικότητα εξισορρόπησης, L — αντιδραστήρας balun, C-St — συστοιχία πυκνωτών αντιστάθμισης, I — επαγωγέας κλιβάνου , ARIS — ρυθμιστής συσκευής εξισορρόπησης, ARIR — ρυθμιστής λειτουργίας, 1K — NK — επαφές ελέγχου χωρητικότητας μπαταρίας, TT1, TT2 — μετασχηματιστές ρεύματος.

Στο σχ. Το σχήμα 3 δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα της παροχής επαγωγικών κλιβάνων χωνευτηρίου από μετατροπέα μηχανής μέσης συχνότητας. Οι φούρνοι είναι εξοπλισμένοι με αυτόματους ρυθμιστές της ηλεκτρικής λειτουργίας, σύστημα συναγερμού για "κατάποση" του χωνευτηρίου (για φούρνους υψηλής θερμοκρασίας), καθώς και συναγερμό για παραβίαση ψύξης στα υδρόψυκτα στοιχεία της εγκατάστασης.

Ρύζι. 3.Ηλεκτρικό κύκλωμα επαγωγικού χωνευτηρίου από μετατροπέα μέσης συχνότητας μηχανής με δομικό διάγραμμα αυτόματης ρύθμισης του τρόπου τήξης: M — κινητήρας μετάδοσης κίνησης, G — γεννήτρια μέσης συχνότητας, 1K — NK — μαγνητικές εκκινητές, TI — μετασχηματιστής τάσης, TT — μετασχηματιστής ρεύματος, IP — επαγωγικός φούρνος, C — πυκνωτές, DF — αισθητήρας φάσης, PU — συσκευή μεταγωγής, UVR — ενισχυτής ρυθμιστή φάσης, 1KL, 2KL — επαφές γραμμής, BS — μονάδα σύγκρισης, BZ — μπλοκ προστασίας, OB — πηνίο διέγερσης, RN — ρυθμιστής τάσης.

Διάγραμμα της εγκατάστασης επαγωγικής σκλήρυνσης

Στο σχ. Το σχήμα 4 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα της τροφοδοσίας της επαγωγικής σκληρυντικής μηχανής από έναν μετατροπέα συχνότητας μηχανής. Εκτός από το τροφοδοτικό MG, το κύκλωμα περιλαμβάνει έναν επαφέα ισχύος K, έναν μετασχηματιστή σβέσης TZ, στη δευτερεύουσα περιέλιξη του οποίου περιλαμβάνεται ένας επαγωγέας I, μια ομάδα πυκνωτών αντιστάθμισης CK, μετασχηματιστές τάσης και ρεύματος TN και 1TT, 2TT, μέτρησης όργανα (βολτόμετρο V, βατόμετρο W , φάσος) και αμπερόμετρα ρεύματος και ρεύματος διέγερσης γεννήτριας, καθώς και ρελέ υπερέντασης 1RM, 2RM για προστασία της τροφοδοσίας από βραχυκύκλωμα και υπερφόρτωση.

Ρύζι. 4. Σχηματικό διάγραμμα μονάδας επαγωγικής σκλήρυνσης: M — κινητήρας μετάδοσης κίνησης, G — γεννήτρια, VT, TT — μετασχηματιστές τάσης και ρεύματος, K — επαφέας, 1PM, 2PM, ЗРМ — ρελέ ρεύματος, Pk — απαγωγέας, A, V , W — συσκευές μέτρησης, ТЗ — μετασχηματιστής σβέσης, ОВГ — πηνίο διέγερσης γεννήτριας, РП — αντίσταση εκκένωσης, РВ — επαφές του ρελέ διέγερσης, Η/Υ — ρυθμιζόμενη αντίσταση.

Για την τροφοδοσία παλαιών επαγωγικών εγκαταστάσεων για θερμική επεξεργασία εξαρτημάτων, χρησιμοποιούνται μετατροπείς συχνότητας ηλεκτρικών μηχανών - κινητήρας κίνησης σύγχρονου ή ασύγχρονου τύπου και γεννήτρια μέσης συχνότητας τύπου επαγωγέα, σε νέες εγκαταστάσεις επαγωγής - μετατροπείς στατικής συχνότητας.

Ένα διάγραμμα ενός βιομηχανικού μετατροπέα συχνότητας θυρίστορ για την τροφοδοσία μιας μονάδας επαγωγικής σκλήρυνσης φαίνεται στο σχήμα. 5. Το κύκλωμα ενός μετατροπέα συχνότητας θυρίστορ αποτελείται από έναν ανορθωτή, ένα μπλοκ τσοκ, έναν μετατροπέα (inverter), κυκλώματα ελέγχου και βοηθητικά μπλοκ (αντιδραστήρες, εναλλάκτες θερμότητας κ.λπ.). Σύμφωνα με τη μέθοδο διέγερσης, οι μετατροπείς κατασκευάζονται με ανεξάρτητη διέγερση (από την κύρια γεννήτρια) και με αυτοδιέγερση.

Οι μετατροπείς θυρίστορ μπορούν να λειτουργούν σταθερά τόσο με αλλαγή συχνότητας σε μεγάλο εύρος (με αυτορυθμιζόμενο ταλαντούμενο κύκλωμα σύμφωνα με τις μεταβαλλόμενες παραμέτρους φορτίου) όσο και σε σταθερή συχνότητα με μεγάλο εύρος αλλαγών στις παραμέτρους φορτίου λόγω αλλαγής του ενεργή αντίσταση του θερμαινόμενου μετάλλου και τις μαγνητικές του ιδιότητες (για σιδηρομαγνητικά μέρη).

Ρύζι. 5. Σχηματικό διάγραμμα κυκλωμάτων ισχύος μετατροπέα θυρίστορ τύπου TFC -800-1: L — αντιδραστήρας εξομάλυνσης, BP — μπλοκ εκκίνησης, VA — διακόπτης κυκλώματος.

Τα πλεονεκτήματα των μετατροπέων θυρίστορ είναι η απουσία περιστρεφόμενων μαζών, χαμηλό φορτίο στη βάση και μικρή επίδραση του συντελεστή ισχύος στη μείωση της απόδοσης, η απόδοση είναι 92 - 94% σε πλήρες φορτίο και στο 0,25 μειώνεται μόνο κατά 1 - 2%.Επίσης, δεδομένου ότι η συχνότητα μπορεί να μεταβληθεί εύκολα μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος, δεν υπάρχει ανάγκη ρύθμισης της χωρητικότητας για να αντισταθμιστεί η άεργος ισχύς του ταλαντούμενου κυκλώματος.