1100 КВт — с камерами охлаждения); от 6 до 800кВт — конвейерные печи (до 1400 кВт — с камерами охлаж­дения).

Расчет проволочных и ленточных нагревателей име­ет целью определить сечение проволоки или ленты, ее суммарную длину и разместить нагревательные элемен­ты (секции) в рабочей камере печи. Рассмотрим упро­щенный метод расчета нагревателей для печей, в которых, теплопередача осуществляется в основном излучением, т. е. при температуре печи не менее; 600—700 °С. При расчете исходят из заданной номинальной электрической мощности печи (или мощности зоны — для многозонных печей) Рном' (кВт), конечной температуры нагрева изде­лий /изд (°С) и площади футеровки печи, на которой разместятся нагреватели.

•Сначала выбирают схему включения нагревателей для ' каждой зоны печи. При питании нагревателей от цехо­вой трехфазной сети 380 В нагреватели можно соединять в звезду или в треугольник с последовательным или па­раллельным соединением нагревательных элементов (секций), т. .е. с одной или несколькими фазоветвями в каждой фазе. Возможно и однофазное включение нагре­вателей на ■ фазное напряжение 220 В. В ряде слу­чаев нагреватели питаются от специальных пони­зительных печных .трансформаторов или автотран­сформаторов. ■

После выбора схемы включения известны: мощность на фазоветвь Р_ф (кВт); фазное напряжение 11ф (В). Ис­ходя из максимальной температуры изделия ^_Из_д (°С), выбирают по табл. 1-1 материал нагревателя и его ре­комендуемую температуру ^наг (°С). Затем с учетом при­нятой конструкции нагревательных элементов определя­ют значение допустимой удельной поверхностной мощно­сти нагревателя ^доп, которой отвечает срок службы нагревателя не меньший, чем 10 000 ч. Удельная поверх­ностная мощность — есть мощность, выделяемая с еди­ницы поверхности нагревателя (Вт/м²). На рис. 1-7 при­ведены зависимости допустимой удельной поверхностной мощности идеального нагревателя от температуры, изделия ^_Изд при различных температурах нагревателя ^наг. Под идеальным подразумевается сплошной нагре­ватель, окружающий изделие со всех сторон, при допу­щении, что тепловые потери через футеровку печи'отсут- ствуют.

г 00- 400 600 800 1000 1200 14-00 "С

Рис. 1-7. Кривые удельной поверхностной мощности идеального на­гревателя.

Реальная допустимая удельная поверхностная мощ­ность нагревателя №д_0П связана с идеальной мощностью Г„д зависимостью

№„ОП = ^_ид) . ' (М)

где а — поправочный коэффициент, учитывающий тепло­вые потери мощности а печи.

Рекомендуемые усредненные значения а: для прово­лочных спиралей на полочках или на трубках 0,2—0,3; для проволочных зигзагов 0,6; для ленточных зигзагов 03; для ленточных литых зигзагов 0,6.

Определив по .формуле (1-1) значения 1^доп> можно найти расчетные- конструктивные размеры нагревателей.

Для проволочного нагревателя диаметр проволоки й, м, и ее длину на фазоветвь Ьф, м, рассчитывают по фор­мулам: .- .

³ С 4Р1 р-10⁶ (2=1/-^ - ' (1-2

V "Ч^доп

л/Л <!:'

—*—; (1-3)

где р—-удельное электрическое сопротивление материа­ла нагревателя в горячем состоянии, Ом-м.

Для ленточного нагревателя толщину ленты а, м, и ее длину' на -фазоветвь Ьф, м, находят по формулам:

V

(1:4)

Рф р-10¹

2т(т+1)

РфР-ЮТ

где т=Ъ/а\ Ь — ширина ленты, м.

Обычно для ленточных нагревателей т=5-4-15 в. со­ответствии с сортаментом выпускаемой ленты. Наиболее распространена лента с т=10.

Остальные конструктивные размеры нагревателей (рис. 1-8) определяют по рекомендуемым соотношениям: диаметр спирали проволочного нагревателя 0= = (4-т-Ъ) й —- для хромоалюминиевых сплавов, Б — = (7-г10)й:—для нихромов; шаг витков спирали I— = (3-ь5)с?; шаг проволочного зигзага ^(5-4-9)^, шаг- ленточного зигзага ^(2-^5)6; высота зигзага Н=

=0,154-0,3 м — для хромоалюмнниевых сплавов, Н— =0,2-4-0,4 м — для нихромов; радиус закругления зиг­зага Я^й. или ^=(4-г5)а. Для температур на нагре­вателе до 1000 °С применяют ленту размером не менее 0,001X0,01 м, при более высоких температурах — не ме­нее 0,002X0,02 м. Для проволочных спиралей минималь-

I

а)

Рис., 1-8. Конструктивные размеры нагревателей.

м

щ

или,

6)

я — спиральные проволочные нагреватели; 6 — зигзагообразные проволочные и ленточные.

ный диаметр проволоки 0,003 м, для проволочных зиг­загов 0,006 м.

При расчете нагревателей можно исходить также из имеющегося сортамента проволоки или ленты. Тогда, зная расчетное сопротивление фазоветви нагревателя Яф=1>1/Рф и выбирая по сортаменту проволоку или лен­ту, находят длину нагревателя на фазоветвь, м:.

(1-6)

и

Ф

__ пй* Яф

или

Г аЬЯф =

Рассчитанный таким образом нагреватель проверяют на допустимую удельную поверхностную мощность. Оп­ределяют фактическую удельную поверхностную мощ­ность нагревателя №_нг,_т:

для проволочного нагревателя

(1-7)

(1-й)

лйЬф _х

для ленточного нагревателя

Ш — ^ЯФ"^10Э И-9)

™ даг „, г,,, • ^^{1 и}>

2(а+Ь)Ьф

Если полученное значение ^наг^^доп, то нагреватель выбран правильно. Если №_наг> №_Доп, то размер сечения нагревателя при данной схеме соединения нагревателя не подходит. Нужно либо изменить' схему соединения, повышая напряжение" на фазоветвь, либо - уменьшить мощность фазоветви, чтобы при том же сечении полу­чить большую длину, а значит, и площадь поверхно­сти нагревателя.

Пример 1-1. Рассчитать нагреватель для шахтной печи, пред­назначенной для отжига стальных изделий н работающей при тем­пературе 800° С. Мощность печи 66 кВт, напряжение сети 380 В; педь трехфазная, режим работы близок к непрерывному. Размеры шахты: диаметр 0,8 м, высота 1,2 м.

. Принимаем включение нагревателей в звезду с одной, ветвью на фазу. Фазная мощность печи Рф=66/3=22 кВт; фазное напряжение Vф?=220 В. Выбираем; по табл. 1-1 в качестве материала нагревате­лей нихром Х15Н60 с рекомендуемой температурой 950° С и удель­ным сопротивлением р = 1,2-1⁶ Ом-м.-По рис. 1-7 для <_Изд = 800°С находим для идеального нагревателя . Ж^,_Ид=3,7 • 10⁴ Вт/м². Значение коэффициента эффективности для ленточного зигзага а = 0,4. Тогда согласно (1-1) допустимая удельная поверхностная мощность, для выбранного типа нагревателя

^доп — 0,4-3,7-10^== 1,48-10⁴ Вт/м².

„ Далее расчет ведем по формулам' (1-4) и (1-5), принимая для ленты значение т= 10.

Толщина ленты

1,5-Ю-³ м.

'V

22М,2- 'О-МО⁶

2.10 (10 -)- 1) -220?-1,48-10⁴

Выбираем ленту-размерами 1,5X15 мм.

Длина ленты на фазу

220².10.1,5²- Ш^—6 4 = —-— = 41,25 м.

22-1,2-10 •10

Нагреватель фазы' выполняем в виде одной секции. Размещаем секции нагревателей трех фаз одну над другой. Принимаем высоту зигзага Н—0,25 м, расстояние между секциями по 0,1 м. Длина сек­ции нагревателя по окружности шахты печи /ф=3,14-0,8—0,1=2,4 м (0,8 м — диаметр шахты, 0,1 м — расстояние между выводами). Длина ленты на шаг зигзага е учетом закруглений: /< = 2 (Я—2Н) + + 2кК = 2Н + 2К(л—2) — см. рис. 1-8,6. Принимаем Й = 5а=5-1,5Х Х10-³=7,5 • Ю^-3 м, тогда = 2-0,25 + 2 • 7,5-1,0-⁸(3,14—2) «0,52 м. "Число зигзагов на фазу и=1ф//( = 41,25 :0,52«79. Шаг зигзага (— =/ф/га=2,4 : 79 = 0,03 м, т. еЛ=2&, что приемлемо.

3-3808

1к ©У?

Рис. 1-9. Поясняющие электрические схемы установок печей сопро­тивления: однозонных (а, б, д), двухзонной (в), трехзонной (г).

ЭПС — электропечь сопротивления; ЩУ, ЩУ1, ЩУ2 — щиты управления; ТрП— печной трансформатор или автотрансформатор; ЩСУ — щит станций управле­ния; ШВ — шкаф станции ввода; ЩУ —шкаф управления; Т, Т1, Т2, ТЗдат­чики температуры; Д, Дг, Д2, ДЗ — двигатели вспомогательных механизмов. Схемы в, е, д могут иметь элемент ТрП.

зпс

■д)

риалов или перемещение их в рабочем пространстве лечи, подачу впечь воздуха или газа; в) комплектующее электрооборудование — трансформатор ил^и автотранс­форматор для согласования напряжения питающей сети с напряжением на нагревателях, а в некоторых установ­ках и для регулирования напряжения на нагревателях; щиты, пульты, станции,управления для включения и от­ключения печи, автоматического регулирования темпе­ратуры, управления приводами и системой подачи газа в печь с защитной или специальной атмосферой, либо

Электрооборудование установок печей сопротивле­ния. Электропечная установка сопротивления имеет следующие основные элементы: а) собственно электро­печь; б) вспомогательные механизмы печи с электропри­водом (или с гвдро- и пневмоприводом), обеспечиваю­щие загрузку и выгрузку нагреваемых изделий и мате-

3-3808

ШВ

ЩСУ

ЩУ

ШВ

' ЩУ

^ШУ

вакуумной системой вакуумных печей; г) датчики систем измерения и автоматического регулирования температу­ры печи, а также измерения и контроля вакуума или давления газа и других параметров.

Поясняющие принципиальные электрические схемы печных установок приведены на рис. 1-9.

Основным родом тока для питания печей сопротив­ления служат трех- или однофазный переменный ток ча­стотой 50 Гц, а основное напряжение 380 В (в перспек­тиве 660ЛХ.—

Для электроприводов вспомогательных механизмов печей обычно используются асинхронные двигатели с ко- роткозамкнутым ротором. Для механизмов, требующих регулирования скорости, применяют двигатели постоян­ного тока с питанием от магнитных усилителей или ти- ристорных преобразователей. Мощности двигателей вспо­могательных механизмов печей серийного изготовления находятся в пределах 0,6—10 кВт.

Печные трансформаторы и автотрансформаторы ис­пользуют при напряжении нагревательных элементов, отличающемся от напряжения питающей сети, или при необходимости регулирования напряжения на нагрева­телях, т.е. мощности, подводимой к нагревателям. Во Многих случаях для печей с металлическими нагреватель­ными элементами применение понижающих трансформа­торов (автотрансформаторов) экономически выгодно, так как позволяет выбрать нагревательные элементы, име­ющие больший срок службы за счет увеличенного сече,- ния проволоки (ленты). Трансформаторы (автотранс­форматоры) применяют, как правило, также для печей с нагревательными элементами из дисилицида мо­либдена или карборунда, сопротивление которых существенно изменяется с их разогревом, и для со­ляных ванн.

- Регулирование вторичного напряжения (Уз печных трансформаторов (автотрансформаторов) осуществляет­ся ступенями. Предусматривается несколько ступеней Ич, причем регулирование производят без нагрузки измене­нием коэффициента трансформации. Для этого изменяют числа витков секционированной первичной обмотки пе­рестановкой перемычек или' специальным переклю­чателем; у некоторых типов трансформаторов до­полнительно переключают схему секционированной Вторичной обмотки.

Трансформаторы и автотрансформаторы для печей сопротивления, как правило, имеют естественное воздуш­ное охлаждение («сухие») и устанавливаются непосред­ственно в производственных помещениях поблизости от печей. -

.Однофазные печные трансформаторы серии ТПО из­готовляются на мощности 1,6—10 кВ-А с первичным напряжением 220 В (на максимальные вторичные напря­жения б^тах» 20-ь80 В, с четырьмя ступенями, при этом ^2тгл ~ 0,65^72тпах) и на мощности 25—250 кВ • А с первич­ным напряжением 380 В (на напряжения Vо_тпх х -г-160 В, с восемью ступенями, /Угтгп^О.З^г^а.с).

Трехфазные _ печные трансформаторы серии ТПТ рассчитаны на первичное напряжение 380 В. При мощ­ностях 16—25 кВ • А они имеют 16 ступеней трансформа­ции (4 ступени первичной и дополнительно 4 ступени вторичной обмоток). По ступеням вторичной обмотки напряжение (/г изменяется в-8 раз ((Угта^ТО В на пер­вой ступени первичной обмотки) и за счет ступеней пер­вичной обмотки — еще в 1,7 раза. Трансформаторы мощ­ностью 40—250 кВ-А изготовляются с восемью ступеня­ми напряжения 11₂. При Ишах^270 В напряжение на последней ступени составляет 0,361>2тах. Кроме того, вто­ричная обмотка может переключаться со звезды на тре­угольник.

Печные трехфазные автотрансформаторы серии АПТ мощностью 6—25 кВ-А с первичным напряжением 380В и 16 ступенями трансформации позволяют регулировать напряжение V2 в пределах от 250 до 40—50 В.

Применяются также трансформаторы и автотранс­форматоры других серий, в том числе и трансформаторы с плавным регулированием вторичного напряжения (<* подвижной вторичной обмоткой).

Щиты и станции управления. В установках печей сопротивления широко применяют комплектные электро­технические устройства. В этих устройствах устанавлива­ются все электрические аппараты и приборы, обеспечива­ющие включение печей и их работу в соответствии.с тре­бованиями технологического процесса. Конструктивно комплектные устройства оформлены в виде щитов, стан­ций, блоков и пультов управления и размещаются вбли­зи печей.

Щит управления (рис. 1-10) представляет собой шкаф 1 с коммутационной и контрольно-регулирующей аппаратурой для дистанционного включения нагревате­лей и электроприводов одного-двух вспомогательных ме­ханизмов, контроля и регулирования температуры одно- зонной печи или одной тепловой зоны многозонной печи (см. схемы на рис. 1-9, а—&)-г Силовая часть щита содер­жит автоматический выключатель 9 для защиты нагре­вателей и печных трансформаторов или автотрансформа­

торов от.коротких замыканий и возможных перегрузок и контактор 10 для оперативного включения и отключе­ния нагревателей. В эту же часть входят автоматические выключатели и контакторы электроприводов. К конт- трольно-регулирующей части щита относятся: прибор те­плового контроля (П'ГК) 3, промежуточные реле 6, пе­реключатель 8 для выбора режима работы нагревате­лей (автоматического или ручного), автоматический вы­ключатель 7 для защиты цепей управления, а така^е эле­ктроизмерительные, приборы 2, 4 и сигнальные лампы 5.

Наибольшее распространение получили щиты управ­ления типов ИЗР и ИЗРП. В условном обозначений щи­тов буква И указывает на измерение температуры, буква * 3 означает наличие прибора записи температуры (при его отсутствии буквы 3 в обозначении нет), буква Ротражает применение регулирования температуры, буква ГТ ста­вится при наличии приборов контроля тока и. напряже­ния. Следующие за буквами три цифры означают: первая (2)—двухпозиционное регулирование; вторая (1—8) — номер .модификации по типу ПТК; третья (1—4) —ис­полнение щита по значению тока в силовой цепи. Следу­ющие за цифрами буквы обозначают варианты исполне­ния щита: Э — с аппаратурой для включения нереверсив­ного двигателя; Р — то же для реверсивного двигателя; Д — то же для двух двигателей—-реверсивного и нере­версивного; Г— с аппаратурой для работы печи с газо­вой атмосферой. Щиты могут иметь исполнение вариан­тов Э, Р, Д в сочетании с вариантом Г.

В установках крупных печей с большим числом зон, используют комплектные станции управления, в которых размещается только коммутационная аппаратура для включения нагревателей (на две или три зоны). Аппа­ратура станции управления может быть смонтирована на открытых панелях или в шкафах. Несколько станций об­разуют общий узел, называемый щитом станций управ­ления. Дополнительно устанавливают (на панели или в шкафу) общую станцию ввода с автоматическим выклю­чателем и'измерительными приборами. Вся контрольно- регулирующая аппаратура и аппараты включения и уп­равления электроприводов размещаются в этих случаях в отдельном щите управления (см. схему на рис. 1-9,г). При большом чидле электроприводов вся аппаратура уп­равления ими размещается в так называемых пультах управления.

Станции ввода применяют иногда и для установок с несколькими щитами управления (см. схему на рис. 1-9,б), На рис. 1-9,3 показана схема установки, в которой аппа­ратура управления вспомогательным регулируемым электроприводом постоянного тока помещена в отдель­ном шкафу ШУ. •

Электрические схемы установок печей сопротивления. Благодаря применению в установках электропечей со­противления комплектных щитов и станций управления принципиальные'электрические схемы установок различ­ных печей состоят из повторяющихся типовых узлов и отличаются друг от друга главным образом в той части,

которая относится к управлению электроприводами вспомогательных механизмов.

В качестве примера рассмотрим упрощенную прин­ципиальную электрическую схему установки однозон- ной камерной печи (рис. 1-11). Нагреватели печи ЭПС получают питание через автотрансформатор АТ от сети

вкп / 9

ВКО

КнС

3~ 3808

гтп

влг 1>

1>

\ \ \ КЛ

Рис. 1-11. Электрическая схема установки печи сопротивления.

380 В. Включение и отключение нагревателей произво­дится контактором КЛ. Силовые цепи защищены авто­матическим выключателем ВА1.

Реверсивный асинхронный двигатель с короткозамк- нутым ротором Д для механизма подъема и опускания дверцы печи включается контакторами КП (подъем) и КО (опускание). В отключенном состоянии двигатель Д затормаживается механическим тормозом, Снабженным электромагнитом ЭмТ. Автоматический выключатель ВА2 служит для защиты двигателя Д и его цепи управ­ления. Конечные выключатели ВКП и ВКО контролируют верхнее и нижнее положения дверцы: размыкающий кон-

такт, ВКП открывается в верхнем положении, размыка­ющий контакт ВКО — в нижнем. Управление приводом дверцы — ручное дистанционное, при помощи кнопок Кн11 (подъем), КнО (опускание), КнС (стоп).

Схема цепей управления и сигнализации питается на­пряжением 220 В и содержит: автоматический выключа­тель ВАЗ; прибор теплового контроля ПТК (с датчиком температуры печи ДТ); катушки контактора КЛ и про­межуточного реле РП; сигнальные лампы ЛЗ (зеленая), Л К (красная) и Л Ж (желтая). Схема обеспечивает руч- _ ное дистанционное и автоматическое управление тепло­вым процессом печи. Выбор вида управления осуществля­ется универсальным переключателем УП на три положе­ния.

При нейтральном' положении 0 рукоятки УП нагрева- ~ тели печи отключены, горит лампа ЛЗ.

При ручном управлении рукоятка УП становится в положение Р, включается реле РП и своим контактом замыкает цепь катушки контактора КЛ. Контактор вклю­чается, подавая питание на нагреватели, лампа ЛЗ гас­нет, лампа Л/С'загорается. Очевидно, что включение кон­тактора КЛ возможно только при закрытой (опущенной) дверце печи. Такая блокировка осуществлена замыка­ющим контактом конечного выключателя ВКО. В режи­ме ручного управления прибор теплового контроля ПТК не оказывает влиянщ. на ход теплового процесса. Он лишь дает оператору информацию о температуре печи.

При автоматическом управлений рукоятка УП ста­вится в положение А. Теперь сигнал на включение и от­ключение реле РП, а следовательно, и на включение и отключение нагревателей выдается прибором ПТК. Реле РП включается, если замкнут контакт Мин этого прибора, и отключается при размыкании контакта Мин (подроб­нее о работе ПТК см. ниже). Если температура печи по каким-то причинам превысит максимально допустимую, замкнется контакт Макс ПТК и загорится лампа ЛЖ„ привлекая внимание обслуживающего персонала.

Для печей, работающих с газовой атмосферой, в схе­му цепей управления -вводятся дополнительные узлы, обеспечивающие'управление аппаратурой газовой атмос­феры и сигнализацию о ее работе (световую и звуковую).

Автоматическое регулирование печей сопротивления. Механизация и автоматизация работы термических электропечей, повышение их производительности осуще­

ствляются по трем основным направлениям: 1) механи­зация загрузки и выгрузки печей; 2) автоматическое уп- равление вспомогательными механизмами печи; 3) ав­томатическое регулирование теплового режима печи.

Регулирование температуры печи достигается сту­пенчатым или плавным изменением электрической мощ­ности, подводимой к печи. При ступенчатом регулирова­нии используют: переключение нагревателей в трехфаз-

1 ь		:6	2 3 / /	чЕ	2 3 / /
/		И	\ 1 ' И 1 1 »	1 /	п/ ! \ 2'Х I т—Н | I I I I Г I I I	2" 3' Л I \ 1 1 г 1 1 ^

Рис; 1-12. Графики-изменения температуры печи во времени,

ных печах, с треугольника на звезду с уменьшением мощности в 3 раза; применение регулировочного транс­форматора (автотрансформатора); периодическое вклю­чение и отключение нагревателей — двухпозиционное ре­гулирование. Последний способ стал самым распростра­ненным как наиболее простой и в то же время позволя­ющий автоматизировать процесс регулирования. При плавном (непрерывном) регулировании мощности ис­пользуют тиристорные регуляторы напряжения—управ­ляемые источники питания нагревателей печи. Их при­менение дает очень высокое качество автоматического регулирования. "

33

_: Основная задача устройства автоматического регу­лирования температуры печи I состоит в обеспечении заданного температурного режима нагрева во времени т. Б соответствии с технологическим процессом требования к характеру режима и точности его выполнения могут из­меняться в широких пределах. В одних случаях нужно Лишь нагреть изделие (рис. 1-12,а), в других за нагре­вом (прямая 1) следует режим выдержки (прямая 2) и охлаждения (прямая 3, рис. 1-12,6), в третьих необхо­димо программное регулирование, т. е. изменение темпе­ратуры печи по заранее заданному закону (рис. 1-12,8).

8-612

Устройство автоматического регулирования (регуля­тор) температуры состоит из датчика действительной температуры печи (ДТ), задатчика требуемой темпе­ратуры (ЗТ), измерительной части (ИЧ), регулирующего (РЭ) и исполнительного (ИЭ) элементов. В регуляторах общего назначения, осуществляющих двухпозиционное регулирование, функции ЗТ, ИЧ и РЭ совмещены в одном

приборе теплового кон-

о о ^ уп _троля (ПТК). Испол-

I^й" 1 у. 1 ,,, , Р,,. нительным элементом ' '' А' '' ' регулятора является

контактор включения нагревателей. Датчи­ком температуры чаще всего служит термо­электрический термо­метр (термопара), на­пример, типов ТХК для температур до 600° С, ТХА до 1000° С, ТПР до 1600°(^/

Г-ГГ^,

Мин Маке

Рис. 1-13. Электрическая схема прибора теплового контроля.

На рис. 1-13, а изо­бражена упрощенная электрическая схема одного из наиболее распространенных ти­пов ПТК- Его, измери­тельная часть построе­на На принципе ком­пенсационного метода измерения ЭДС малой величины, возникающей на выходе датчика ДТ, термо­электродная часть которого (собственно термопара) вве­дена в рабочее пространство печи. Электродвижущая си­ла датчика температуры е_я>т, пропорциональная темпера­туре печи, включена последовательно ■ со входом „элек­тронного усилителя ЭУ в диагональ моста. Два плеча моста образованы постоянными резисторами ЯЗ и Ц4\ третье плечо состоит, из постоянного резистора Я1 и ча­сти 1—2 потенциометра Я, четвертое плечо — из постоян­ного резистора Я2 и остальной части 2—3 потенциометра Я. В другую диагональ моста включен источник стабили­зированного напряжения (7_Ст.

Так как сопротивления К1 — Я4 неизменны, то нап- Пряжение и_м на диагонали моста между точками 2 и 4 однозначно определяется положением ползунка потенцио­метра Я. Поэтому всегда можно найти такое положение ползунка Я, при котором напряжение на входе ЭУ =«_м — е_д,_т=0 (режим полной компенсации). В рассмат­риваемом ПТК компенсация осуществляется автомати­чески. Для этого на выход ЭУ (который имеет очень высокий коэффициент усиления— до 100 ООО и более) подключен маломощный реверсивный электродвигатель Д. При и_Вх=фО двигатель перемещает через передаточ­ный механизм ЯМ ползунок потенциометра Я в ту или другую сторону в зависимости от знака н_вх до положения полной компенсации. В этом положении двигатель оста­навливается. С ползунком потенциометра Я механически связаны указатель температуры У, перемещающийся вдоль шкалы, градуированной в градусах Цельсия (°С), а также перо, записывающее эту. температуруна бумаж­ную ленту. Лента перемещается с постоянной скоростью с помощью лентопротяжного механизма,- приводимо­го в движение отдельным синхронным двигате­лем.

В описанном исполнении ПТК используется только для показания и регистрации температуры. Для обеспечения . работы ПТК как автоматического регулятора в нем уста­навливаются дополнительные устройства.

При двухпозиционном регулировании в ПТК устанав­ливается задающий элемент (ЗТ) — указатель УЗ задан­ной температуры ^_уст (температуры уставки), на котором .укреплен контактный узел с размыкающим контактом Мин ^(рис. 1-13,а). Этот контакт будет замкнут до тех пор, пока действительная температура печи ^ остается меньше ^_уст. При ^—^ус1 упор, закрепленный на указате­ле У, воздействует на контактный узел указателя УЗ, контакт Мин размыкается и при ^>/_Ус_Т сохраняет разомк­нутое состояние. Контакт Мин вместе с упором на указа­теле У образуют регулирующий элемент (РЭ). Размыка­ние контакта Мин приводит к отключению нагревателей печи (как было показано при описании работы схемы на рис. 1-11). После того как температура печи снизится да упор на указателе У вернет контакт Мин в

35

. замкнутое состояние, нагреватели печи вновь будут вклю­чены,

8*

Аналогичным контактным узлом, но с замыкающим контактом Макс, снабжен дополнительный указатель пре­дельно-допустимой температуры УП. Контакт Макс замкнется, если указатель У достигнет положения' ука­зателя УП. В схеме управления. печи (см. рис. 1-.11) загорится сигнальная лампа Л Ж,

Процесс работы регулятора иллюстрирует график на рис. 1-14. Включение печи происходит-в момент времени

Рис. 1-14. Процесс двухпозиционного регулирования температуры.

О •

т=0. При этом рабочее пространство печи имело темпе­ратуру 7нач, с которой начинается нагрев. Так как кон­тактный узел ПТК обладает зоной нечувствительности фактическое размыкание контакта Мин и отключе­ние нагревателей печи совершается не при ?=*_уст, а при несколько более высокой температуре в точке 1.

Далее температура постепенно снижается до значения ^уст—-Ы, когда в точке 2 замкнется контакт Мин. Вновь включаются нагреватели, температура опять будет расти и т.д. Таким образом, благодаря действию автоматиче­ского, регулятора фактическая температура колеблется около ее среднего значения которое в первом прибли­жении равно 1_уст. Очевидно, что чем меньше зона нечувст­вительности регулятора ±8^ тем меньшими будут и мгновенные отклонения температуры от значения /_уст.

Вместо контактных задающего (ЗЭ) и регулирующего (РЭ) элементов можно применить потенциометрический элемент (ПЭ) с двумя потенциометрами и Я2 (см. рис. 1-13,6). Потенциометр —задающий, питается стаби­лизированным напряжением постоянного тока. Его пол­зунок механически связан с указателем УЗ, а ползунок

2 потенциометра К2 — с указателем У. Напряжения на К1 и Р2 пропорциональны температурам: «_зад=^у_СТ и Ифакт Следовательно, разность напряжений и_рег=

= Мза_Д — «факт пропорциональна разности температур А{~(уст—(. При двухпозиционном регулировании на на­пряжение «_Рег через диод Д1 подключаются два мало­мощных реле Р1 с контактами Мин и Маке. Работа ав­томатического регулятора принципиально протекает так же, как и при Использовании контактного варианта эле­ментов ЗЭ и РЭ. Зона нечувствительности ±6^ в дан­ном случае определяется коэффициентом возврата' реле

Р1. *

Двухпозиционные регуляторы обеспечивают точность поддержания заданной температуры не ниже ±1% по' среднему значению ^_уст.

При непрерывном регулировании используется ПТК с потенцио- метрическим элементом ПЭ, а вместо контактора в качестве испол­нительного элемента устройства автоматического регулирования температуры применяется тиристорный регулятор напряжения (од­нофазный типа РНТО или трехфазный типа РНТТ).'

Принципиальная схема устройства непрерывного автоматиче­ского регулирования температуры печи показана на рис. 1-15. Трех- • фазный тиристорный регулятор напряжения ТРН состоит из шести тиристоров, включенных по два встречно-параллельно в каждую фа­зу печи, и блока управления тиристорами БУТ. Напряжение на вхо­де блока БУТ равно выходному (регулирующему) напряжению Ирег элемента ПЭ. В свою очередь, действующее значение напряжения на .выходе ТРН, т. е. на нагревателях печи, может плавно изменяться от 0 до 380 В при изменении сигнала «рег от 0 до некоторого зна- . чения Ирсг. тм- Ранее было показано, что напряжение «_гег пропор­ционально разности заданной и фактической температуры печи А = ^уст—Чем большей будет эта разность, тем больше окажется напряжение на нагревателях и выделяемая ими мощность, следова­тельно, тем выше становится I, стремясь к значению, лишь-немного Отличающемуся от ^_Уот-

(1-10)

В первом приближении можно принять, что температура ^ про­порциональна Ирег, т. е. „

(— ирег!

где — коэффициент пропорциональности, зависящий в первую оче­редь от коэффициента усиления ТРН.

(1-11)

€ другой стороны, '

. ^рег — (^уст — 0

где кг — коэффициент передачи ПТК. ■ Из выражений (1-Ю) и (1-11) получим?

(1-12)

• К ^у_СТ

•1 "а' уст

1 + М₈ '

Таким образом, при достаточно большом к₂ температура (уст* Применение тиристорных регуляторов для промышленных элек­тропечей становится все более широким. Однако в каждом конкрет­ном случае оно должно быть обосновдро технико-экономическим рас­четом. Отметим также, что ПТК с потенциометрическим элементом (ПЭ) используются и при программном управлении, т. е. когда за­дается сложный закон изменения температуры печи (например, по графику на рис. 1-12, в). В этих случаях сигнал задания 0з=*з по­ступает в ПТК от программного устройства.

3~380В

Рис. 1-15. Электрическая схема непрерывного регулирования темпе­ратуры печи сопротивления.

Рассмотренные принципы устройства и действия ПТК для позиционного и непрерывного регулирования реализованы, в частности, в выпускаемых промышлен­ностью модификациях приборов серии КСП. Эти прибо­ры общего назначения часто называют автоматическими регулирующими компенсаторами.

. Автоматический регулятор температуры и печь, как объект регулирования, представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования с обратной связью по температуре печи. При двухпозиционном (ре? лейном) регулировании такую систему называют релей­ной, а при непрерывном регулировании — непрерывной системой.

Установки прямого нагрева. Электротермические уст­ройства прямого нагрева применяются, в частности, для нагрева заготовок при ковке и штамповке. Они обеспе­чивают быстрый и равномерный нагрев до 1100—1200° С_г но потребляют очень большие токи (сотни и тысячи ам­пер) при относительно .малых напряжениях (5—20 В). Устройство прямого нагрева - питается от однофазного

печного трансформатора ТрП (рис. 1-16). Нагреваемая заготовка 3 зажимается в контактных головках /, к ко­торым через токосъемники 4 и токоведущие трубошины 2 цодведено напряжение вторичной обмотки трансфор­матора.

Установки инфракрасного- нагрева. В этих установ­ках нагрев производится в сушильной камере при по­мощи специальных электроламп или трубчатых нагре­вательных элементов (ТЭН), которые испускают в ос­новном инфракрасные лучи. В электромашиностроении такие установки применяют для сушки лакокрасочных покрытий и изоляции обмоток электрических машин после пропитки. Этот способ нагрева дает ускорение процесса сушки обмоток за счет проникновения в об­мотки тепла также от металлических частей, прогревае­мых инфракрасными лучами.

1-3. УСТАНОВКИ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ

Конструктивное исполнение дуговых печей. -Упро­щенные схемы конструкций двух основных разновидно­стей дуговых печей прямого и косвенного нагрева по­казаны на рис. 1-17 и 1-18,

' Печь прямого нагрева (рис. 1-17)—трехфазная; ее основное назначение — выплавка стали, в первую оче­редь высоколегированных, сортов, из металлического лома (скрапа). Сварной металлический кожух 1 печи состоит из днища, обычно сфероконической формы, и стенки, выполняемой в виде цилиндра или комбинации

цилиндра и усеченного конуса. Верхняя часть кожуха усилена кольцом жесткости 4 (например, из швеллера). Внутри кожух имеет футеровку 3, которая образована слоем теплоизоляции и слоем кирпичной огнеупорной кладки. На под печи дополнительно укладывается не­проницаемый для расплавленного металла 15 набивной

слой из смеси огнеупорного порошка с жидким стеклом • или смолой. Слив металла производится через выпуск­ное отверстие и желоб 2. На противоположной желобу стороне находится рабочее окно 14, закрываемое двер­цей. Рабочее окно предназначено для наблюдения за

процессом плавки и выполнения необходимых операций в ходе плавки. Свод 6 печи служит для предотвращения утечки газов и тепла. Он выложен из огнеупорных кир­пичей и крепится в сводовом кольце 5 из швеллера или корытообразного сварного профиля. Электроды 7 —* угольные или графитированные стержни большого се­чения—проходят вертикально через отверстия в своде и укреплены в электрододержателях 8, к которые под­водится ток гибкими кабелями. Благодаря экранирую- щему действию электродов свод печи частично защищен от непосредственного излученИя дуги. Это и дает воз­можность проводить процессы плавки стали, требующие высоких рабочих температур (1600° С и выше).

Каждый электрододержатель укреплен на трубе или коробчатой балке, соединенной с кареткой 10, которая

может перемещаться в вертикальном направлении по стойке 9 при помощи механизма перемещения: электро­да с электро- или гидроприводом. Три стойки 9 установ­лены на площадке 11, к которой на цепях 12 подвешено сводовое кольцо '5. Свод может подниматься, для чего имеется механизм, воздействующий на цепи 12 и снаб­женный обычно электроприводом. Площадка 11 в свою очередь установлена на опорной стойке 13 (конструк­тивно узел 11—13 выполняется иначе, например в виде полупортала). Для наклона печи на угол 45° при сливе металла предназначен механизм наклона. .Этот меха­низм конструктивно может быть выполнен по-разному. В наиболее распространенном варианте кожух / и узел 11—13 установлены на платформе — люльке 16, снаб­женной двумя опорными сегментами 17, перекатываю­щимися по роликам 18 или по плоским, балкам. Наклон люльки осуществляется реечным или винтовым устрой­ством с электроприводом или с помощью гидропривода. Механизм обеспечивает также наклон печи на 10—15° в сторону рабочего окна для скачивания шлака в про­цессе плавки.

^Разновидности инструкций печей определяются, в частности, способом загрузки в них подготовленного для загрузки материала — шихты. Способ загрузки че­рез рабочее окно используется в настоящее время лишь для малых печей с ручной загрузкой. Наиболее распро­странены печи с механизированной загрузкой сверху посредством специальной корзины 19 (рис. 1-17), пере­мещаемой мостовым краном. Корзина снабжена раскры­вающимся дном.

Для загрузки сверху большинство печей имеет пово­ротный свод (печи серии ДСП). Перед загрузкой свод при,поднимается на цепях и вместе с площадкой 11 и стойками 9 с помощью механизма' поворота свода с электро- или гидроприводом отводится в сторону слива на угол 80—100°, открывая печь. Предварительно под­нимают все электроды. Применяются также печи с вы- ⁴ катывающейся ванной, в которых после подъема свода, кожух, установленный, на тележке,, выкатывается под загрузку.

* Печи с номинальной емкостью^I 12 т и более могут иметь механизм вращения ванны в пределах угла ±40° вокруг вертикальной оси. Механизм снабжен обычно электроприводом.

Дуговые сталеплавильные печи емкостью до 10 т. применяют в литейных цехах предприятий при произ­водстве фасонного стального литья. В ряде случаев для этой цели используют и более крупные печи.

Печь косвенного нагрева (рис. 1-18) выполняется однофазной и служит для плавки металлов с темпер ату* рой плавления не выше 1300—1400° С. В основном такие печи применяют с целью переплава цветных металлов и сплавов, а также чугуна для фасонного литья в неболь­ших литейных цехах. В печи косвенного нагрева очаг высокой температуры (дуга) находится на некотором расстоянии от поверхности металла, поэтому угар и ис­парение металла намного меньше, чем в печах прямого дугового нагрева. Кожух печи 1 с футеровкой 2 из теп­лоизоляционного и огнеупорного слоев имеет бочкооб­разную (как на рисунке) или цилиндрическую форму, расположен горизонтально и уложен опоясывающими -его ободьями 5 на четыре роликовые опоры 3. В сред­ней части кожуха расположено рабочее окно, обрамлен­ное литой рамой И и служащее для загрузки печи и слива металла. В нижней части рама образует носок 13 для слива. Окно имеет дверцу 12, футерованную с внут­ренней стороны.

Графитированные электроды 9, между которыми го­рит дуга, расположены по оси печи и проходят через отверстия в торцах кожуха. Электроды зажаты в элект- рододержателях 10, к которым подводится ток гибкими кабелями. Электрододержатели установлены на карет­ках, которые могут двигаться по направляющим консо­лей 6, прикрепленных к кожуху. Подача электродов осуществляется с помощью двух механизмов перемеще­ния 8 вручную или электродвигателем 7 (в схеме на ри­сунке правый электрод перемещается только -вручную)« ■Оечь после расплавления части шихты работает с не­прерывным качанием на опорных роликах 3, одна пара которых имеет привод от реверсивного двигателя 4. Ка­чания печи необходимы в первую очередь для более равномерного нагрева футеровки печи, что повышает срок ее службы. Благодаря качаниям и-ечи нагретые прямым излучением дуги части футеровки периодически омываются и охлаждаются расплавленным металлом,

более холодным, чем футеровка. Одновременно улуч­шается качество металла за счет его перемешивания.

Дуговые печи с косвенным нагревом имеют емкость не более 500 кг (например, печь типа ДМБ-0,5 — меде­плавильная барабанная емкостью 0,5 т).

Электрооборудование установок дуговых печей. Ус­тановка дуговой печи включает в свой состав, кроме собственно печи и ее механизмов с электро- или гидро­приводом, также комплектующее, электрооборудование: печной трансформатор; токопроводы от трансформатора к "электродам печй —так называемую короткую сеть; распрёделПте на стороне высшего

напряжения трансформатора с печными выключателя­ми; регулятор мощности; щиты и пульты управления, контроля и сигнализации;, программирующее устройство для управления режимом работы печи и др.

Установки дуговых печей — крупные потребители электроэнергии; их единичные мощности измеряются тысячами и десятками тысяч киловатт, Расход электро­энергии на расплавление тонны твердой завалки дости­гает 400—600 кВт-ч. Поэтому Спитание .печей произвол дится от сетей 6, 10 и 35 кВ через понизительные печные трансформаторы -(максимальные значения вторичного линейного напряжения трансформаторов лежат обычно в пределах до 320 .В" у печей малой и средней емкости и до 51.0 В у крупных печей). В этой связи для устано­вок печей характерно наличие специальной печной под­станции с трансформатором и РУ; в новых установках применяются шкафы комплектных распределительных устройств (КРУ), выполненных по унифицированным схемам. Печные подстанции располагают в непосредст­венной близости от печей. Щиты и пульты управления для установок "ДСП емкостью до 12 т и ДМБ размеща­ют в пределах печной .подстанции с обслуживанием пультов из цеха (с рабочей площадки). Для более круп­ных печей могут предусматриваться отдельные пульто­вые помещения с удобным обзором рабочих окон печей.

В электроприводах механизмов печи применяют

обычно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ро­тором напряжением 380 В на_; мощности' от 1—2 кВт в небольших печах до 20—30 кВт в более крупных печах. Двигатели приводов перемещения электродов — посто­янного тока с питанием от электромашинных или. маг­нитных усилителей, а также от ти'ристорных преобразо­вателей. Эти приводы входят в состав самостоятельного агрегата — регулятора мощности печи.

В печах емкостью более 20 т с целью увеличения производительности и облегчения труда сталеваров пре­дусматриваются устройства для перемешивания жидкой ванны металла, основанные на принципе бегущего маг­нитного поля. Под днищем печи из немагнитного мате­риала размещается статор с двумя обмотками, токи которых сдвинуты по фазе на 90°. Создаваемое статор- ными обмотками бегущее поле приводит в движение слои металла. При переключении обмоток возможно из­менение направления движения металла. Частота тока в статоре перемешивающего устройства от 0,3 до 1,1 Гц. Питание устройства производится от электромашинного преобразователя частоты.

" Двигатели, обслуживающие механизмы дуговых пе­чей, работают в тяжелых условиях (пыльная среда, близкое расположение сильно нагретых конструкций пе­чи), поэтому они имеют закрытое исполнение с теплостойкой изоляцией (краново-металлургических серий).

Печные трансформаторные агрегаты. В установках дуговых печей используются специально предназначен­ные для них трехфазные масляные трансформаторы. Мощность печного трансформатора является после ем­кости вторым важнейшим параметром дуговой печи и определяет длительность расплавления металла, что в значительной степени сказывается на производительно­сти печи. Полное время плавки стали в дуговой печи составляет до 1—1,5 ч для печей емкостью до 10 т и до 2,5 ч для печей емкостью до 40 т. Новые установки пе­чей, комплектуются печными трансформаторными агре­гатами повышенной мощности типов ЭТМПК, ЭТЦПК и др.

В обозначении типа трансформаторного агрегата: Э — электропечной; Т — трехфазный; М — естественное масляное охлаждение; Ц — масляно-воздушное охлаж­дение; П или Н — переключающее устройство ПБВ (переключение без возбуждения, т. е. без нагрузки) или РПН (регулирование под нагрузкой); К — комплектный (агрегат, состоящий из трансформатора и реактора). При этом, например, для печей типа ДС-0, 5А мощность трансформатора составляет 630 кВ-А, типа ДС-ЗМ2 — 2000 кВ-А, типа ДСП-12Н —<8000 кВ-А (с возмож­ностью перегрузки на 20% на время расплавления), для печи типа ДМБ-0, 5 — 400 кВ • А.

Напряжение на печи в ходе плавки требуется изме­нять в довольно широких пределах. На первом этапе плавки, когда происходит расплавление скрапа, в печь должна вводиться максимальная мощность, чтобы уско­рить этот процесс. Но при холодной шихте дуга неустой­чива. Поэтому для увеличения мощности необходимо повышать напряжение^ Продолжительность этапа рас­плавления составляет 50% и более от общего времени плавки, при этом потребляется 60—80% электроэнергии. На втором и третьем этапах — при окислении и рафини­ровании жидкого металла (удалении вредных примесей и выжигании лишнего углерода) дуга горит спокойнее, температура в печи выше, длина дуги увеличивается. Во избежание преждевременного выхода из строя футе­ровки печи дугу укорачивают, снижая напряжение. Кро­ме того, для печей, в которых могут выплавляться раз­ные марки металла, соответственно изменяются условия плавки, а значит, и требуемые напряжения.

Для обеспечения возможности регулирования напря­жения печей питающие их трансформаторы выполняют с несколькими ступенями низкого напряжения, обычно с переключением отпаек обмотки высокого напряжения (12 ступеней и более). Вторичное линейное напряжение для трансформаторов мощностью.до 8000 кВ-А регули­руется в пределах от {/₂та_ж« 2204-320 В до Ьчтыж «1004-120 В; для трансформаторов большей мощно­сти—от Цгтах^3704-510 В до /У₂тш» 1304-185 В. Трансформаторы мощностью до 10 000 кВ-А снабжены переключающим устройством ПБВ. Более мощные трансформаторы имеют переключающее устройство РПН. Для небольших печей применяют две — четыре ступени, а также простейший способ регулирования на­пряжения — переключение обмотки высокого напряже­ния (ВН) с треугольника на звезду.

Для обеспечения устойчивого горения дуги перемен­ного тока и ограничения толчков тока при коротких за­мыканиях (к.з.) между электродом и шихтой 2—3-крат­ным значением номинального тока электрода общее относительное реактивное сопротивление установки дол­жно составлять 30—40%. Реактивное сопротивление печных трансформаторов равно 6—10%, сопротивление короткой сети для малых печей 5—10%. Поэтому со сто­

роны ВН трансформатора для печей емкостью до 40 т предусматривают предвключенный реактор с сопротив­лением около 15—25%, входящий в комплект трансфор­маторного агрегата. Реактор выполнен как дроссель с ненасыщающимся сердечником.

Электрическая схема силовой цепи дуговой печи. Схема питания типовой электропечной дуговой установ­ки для фасонного литья по­казана в упрощенном виде на рис. 1-19. Здесь ЭПД — электропечь дуговая. Мало­масляный или воздушный печной выключатель ВП1 предназначен для оператив­ного включения и отключе­ния печного трансформато­ра ТрП при всех нагруз­ках— от холостого хода до коротких замыканий. Разъ­единитель В служит для по­дачи и снятия напряжения при отключенном выключа­теле ВП1. Перед печным трансформатором включен токоограничивающий реак­тор РТО, который по окон­чании расплавления шихты шунтируется выключателем ВП2. При этом первичная обмотка трансформатора пе­ресоединяется с треугольни­ка на звезду при помощи переключателя П (на время переключения цепь питания печи обесточивается при по­мощи ВП1).

3

6,10Ш)кВ

Трансформаторы тока ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6 на первичной и вторичной сто­ронах печного трансформа­тора и трансформаторы на­пряжения ТН1 и ТН2 слу­жат ДЛЯ подключения изме- р_ис. _м9. Электрическая схема рительных приборов и ап- питания дуговой печи.

паратуры управления и защиты. Установки дуговых пе­чей оснащаются релейной защитой от токов к. з. на сто­роне ВН трансформатора ТрП и от перегрузки, которая может" иметь место при работе печи. Защита от к. з. от­ключает установку, воздействуя на выключатель ВП1, и выполняется как токовая защита мгновенного дейст­

вия. Защита от 'перегрузки обычно воздействует с вы­держкой времени на сигнал.

Все трансформаторы для питания дуговых печей снабжают газовой защитой. Газовая защита, как основ­ная защита печного, трансформатора,, выполнена двух­ступенчатой: первая ступень воздействует на сигнал, вторая отключает установку.

Короткая сеть дуговой установки (рис. 1-20, а) со­стоит из ошиновки 1 в трансформаторной камере, гиб­кой кабельной гирлянды 2, трубошин 3, электрододер- жателя 4 и электрода 5, перемещающихся вместе с ка­реткой 6. На печах емкостью до 10 т используют схему «звезда на электродах» (рис. 1-20,6), когда вторичные обмотки печного трансформатора соединены в треуголь­ник на выходе из камеры.. Другие схемы короткой сети, позволяющие уменьшить ее реактивное сопротивление, применяют на более мощных печах.

Автоматическое регулирование мощности дуговых печей. Для обеспечения нормальной и высокопроизво­дительной работы дуговые печи оборудуются автомата: ческими регуляторами мощности (АР), которые осуще­ствляют поддержание постоянства заданной мощности электрической дуги. Работа .АР основана на изменении положения электродов относительно загрузки — в печах прямого нагрева или друг относительно дру­га —'В печах косвенного нагрева, т. е. в обоих слу­чаях используется регу­лирование длины дуги. Исполнительными орга­нами АР чаще всего слу­жат электродвигатели, но некоторые печи име­ют АР с гидроприводом ные печи оснащаются

■ Уи'й

-Д г — (¹л^Хэ)²

Известно, что у мощных дуг напряжение практически не зави­сит от тока и линейно связано с длиной дуги:

Ц._л - я -г |»_д, (1-14)

где а —сумма катодного и анодного падения напряжения, В;

Р —падение напряжения на единицу длины столба дуги, В/мм;

1ц— длина дуги, мм. .".•'■■ ⁴ '

Рис. 1-21. Схема замещения дуго­вой печи.

электродов. Трехфаз- отдельными-АР для каждого электрода и одним резервным. Обязательно предусмаг- ривается и ручное регулирование перемещения элект­родов. •

Удельный расход электроэнергии и производительность дуговой печи зависят не только от технологических факторов, но й от того, ...насколько правильно выдерживается заданный электрический режим печи. На рис. 1-21 изображена упрощенная схема замещения для одной фазы установки дуговой печи. Здесь 11₂ф— расчетное вторич- '. ное фазное напряжение трансформатора, под которым* понимается фазное напряжение 11 щ питающей сети, приведенное ко вторичной • обмотке трансформатора, т.-е. = где п — коэффициент

трансформации для данной ступени напряжения; Я_э и Хз — суммар­ные активное и индуктивное сопротивления фазы печной установки, приведенные ко вторичному напряжению; Яд, /_д и Уд — активное сопротивление, ток и напряжение дуги. -Согласно этой схеме можно записать:

(1-13)

Значения аир изменяются в ходе плавки. В среднем а=20, Р=4 в период расплавления и р=1 в период рафинирования.

49

Из выражений (1-13) и (1-14) видно, что ток дуги зависит от фазного напряжения печи и длины дуги. При неизменном У₂ф ^с

4—612

возрастанием 1_Я и соответственно напряжения 11_я ток /_д уменьша­ется и, наоборот, увеличивается с уменьшением /_д. С увеличением 1>2ф при постоянной длине дуги /_д ток /_д становится больше. Поэто­му активная мощность Р_д = {У_д/_д, выделяемая дугой, при заданном фазном напряжении имеет максимум Р_п,тах при некотором значении 'д,тах и соответствующем значении тока 1_ж,тах- Следовательно, од­ному и тому же значению Р_л отвечают два разных режима: при

'д<'д,тах, /д>/д,тах И При 7д>/д,та*, /_Д</_Д,та*. По ЭТОЙ ПрИ-

чине мощность Р_д не может быть непосредственно использована как параметр автоматического регулирования электрического режима печи, и в современных АР применяют регулирование по косвенному/ параметру, в качестве которого берут разность сигналов, пропор­циональных току дуги /_Д и напряжению фазы 1/гф. Подобные. регу­ляторы называют дифференциальными.

Режим для каждого этапа плавки выбирают так, чтобы зада­ваемое зцачение /_д,₃ было меньше 1_л,та_Х, так как при /д,з>/д,тож печная установка работала бы с низкими значениями КПД и коэф­фициента мощности. При заданных значениях Ь^ф.з ^и ^д.э однознач­но будет задана и мощность _чР_д,₃, поскольку величины Х_э и Р_э по­стоянны. Также однозначно определится для заданного режима и напряжение на зажимах вторичной обмотки печного трансформатора —где 2_Э—полное суммарное приведенное сопро­тивление обмоток трансформатора и дросселя.

Следовательно, задаваемый сталеваром или оператором элект­рический режим печи можно полностью охарактеризовать двумя ве­личинами: /д,з и 1/_Яф,з. Параметр регулирования АР

А = аГ_л—Ы/_№. ^ (1-15)

Коэффициенты пропорциональности а и Ь подбираются так, что­бы в заданном режиме

А = а/_д з — Ш₂ф,₃ = 0.

Тогда при любом отклонении режима от заданного АфО, что вызовет соответствующую реакцию регулятора и он, воздействуя .на исполнительный двигатель, автоматически обеспечит' перемещение электрода так, чтобы вновь восстановился заданный режим.

Однако 'практически регулятор може;г пустить двигатель и осу­ществить перемещение электрода лишь _|после того, как параметр Л изменится от нуля на определенную малую величину, называемую зоной нечувствительности. Эта зона характеризуется отклонениями тока дуги ±Д/_д от заданного значения, при которых прекратится или соответственно начнется перемещение электрода (в пределах зоны нечувствительности можно считать, что напряжение {/₂ф не из­менится). Наличие зоны нечувствительности регулятора обуслов­лено в первую очередь моментом сил сопротивления механизма пере* мещения. Требуется некоторое минимальное напряжение на двига­теле, зависящее от величины А, чтобы двигатель преодолел момент сил трения й неуравновешивания электрододержателя с электродом и начал вращаться. Кроме того,, некоторая минимальная ширина зо­ны нечувствительности регулятора необходима для того, чтобы из­бежать возникновения колебательного неустойчивого процесса при остановке электрода. Желательно, чтобы тормозной путь электрода 1т в самом неблагоприятном случае (при торможении с максималь­ной скорости) не превышал значения 2Д/_Я, где Д/_д—изменение дл:йны дуги, соответствующее изменению тока на величину А/_д, т. е. чтобы торможение заканчивалось в пределах зоны нечувствитель­ности. Процесс регулирования будет при этом апериодическим. Если же /_т>2А/д, то электрод пройдет зону нечувствительности, а это приведет к повторной реакции АР, но теперь на перемещение элек­трода в противоположном направлении. В этом случае регулирова­ние будет иметь уже колебательный характер. При слишком узкой зоне нечувствительности по сравнению с тормозным путем колебания могут продолжаться и далее, что недопустимо. В ряде случаев это обстоятельство вынуждает ограничивать максимальную скорость пе­ремещения электрода, что, естественно, снижает быстродействие ре­гулятора. В современных АР зона нечувствительности по току не превышает ±5—10%.

Регулятор должен обладать достаточно высоким быстродействием, обеспечивая ликвидацию крупных нарушений заданного режима (таких, как к. з. или об­рывы дуги) в течение 1,5—3 с. Он должен осуществлять автоматическое зажигание дуг печи и плавное изменение задаваемой мощности в пределах 20—125% номиналь­ной, а при исчезновении питающего печь напряжения останавливать электроды.

Применяемые в настоящее время дифференциальные регуляторы мощности ДСП с электроприводом механиз­ма перемещения электродов различаются в первую очередь типом основного усилителя, питающего двига­тель постоянного тока. ~

На рис. 1-22 приведена принципиальная электричес­кая схема регулятора типа РМД-М (регулятор мощно­сти дуги модернизированный). Якорь двигателя Л пере­мещения электрода Э подключен к электромашинному усилителю ЭМУ, якорь которого приводится во враще­ние короткозамкнутым^ асинхронным двигателем. В из­мерительной части ИЧ\схемы йигнал, пропорциональный току дуги, от трансформатора тока ТТ через автотранс­форматор АТ и выпрямитель ВпТ поступает на плечо КЗ .потенциометра сравнения КЗ, Д4. На плечо Ш этого же потенциометра приходит сигнал, пропорциональный напряжению фазы'(через предохранитель Пр, резистор Я2, трансформатор напряжения ТН и выпрямитель ВпН). Разность этих сигналов — напряжение управле­ния «у — а/_д — Ы1<2ф — поступает на обмотку управления электромашинного усилителя ОУ1. Параметры измери­тельной части схемы подобраны так, что при нормаль­ном, (заданном) режиме работы печи напряжение щ— =0. Требуемое значение тока дуги задается перемеще­нием щетки автотрансформатора АТ, т.е. изменением

Рис. 1-22. Электрическая схема регулятора РМД-М (на одну фазу).

соотношения между значением¹ тока дуги и напряжением на выходе АТ, причем при любом /_д,₃ напряжение а/_д,з на плече кз потенциометра КЗ, К4 будет сохра­няться одним и тем же. Также и на плечо К4 потенцио­метра КЗ, К4, независимо от выбранной ступени напря­жения, всегда подается практически одно и то же по значению напряжение благодаря шунтированию части резистора К2 при помощи контактов ПС переключателя ступеней печного трансформатора. Таким образом, в любом случае, если режим работы печи отвечает задан­ному (в пределах зоны нечувствительности регулятора по току ±Д/_д), напряжение на якоре ЭМУ будет мень­ше напряжения трогания двигателя Д, и электрод Э неподвижен.

После включения печного трансформатора при под­нятых электродах на плече К.4 потенциометра КЗ, К4 появляется напряжение от выпрямителя ВпН. Усилитель ЭМУ возбуждается, и двигатель Д через передаточный механизм ПМ опускает электрод. Аналогично будут ра­ботать и регуляторы двух других фаз печи. .

При соприкосновении электрода с шихтой (если к шихте подошел только один этот электрод) напряжение выпрямителя ВпН, а следовательно, И на обмотке ОУ1, становился равным нулю, ЭДС ЭМУ спадает, и двигатель быстро затормаживается. Когда с шихтой соприкоснется другой электрод, на обмотку ОУ1 с плеча КЗ потенцио­метра КЗ, К4 подается максимальное напряжение вы­прямителя ВпТ, обусловленное током к. з. двух фаз. Усилитель ЭМУ возбуждается с противоположной по­лярностью напряжения на якоре, и начинается разгон двигателя Д на подъем электрода.

После зажигания дуги по мере подъема электрода уменьшаются ток в цепи трансформатора тока ТТ и на­пряжение выпрямителя ВпТ, а напряжение выпрямите­ля ВпН возрастает. Поэтому напряжение на обмотке ОУ1 уменьшается, угловая скорость двигателя Д* сни­жается и процесс подъема электрода замедляется. Ког­да ток дуги станет близким к заданному значению на верхней границе зоны нечувствительности (т. е. при /_д = . —/д_;з +Д/_д), двигатель останавливается.

Таким образом, с момента первого зажигания дуги начинаются автоматические действия регулятора, обес­печивающие поддержание заданного режима работы печи. В частности, при йодплавленйи шихты увеличи­вается длина дуги, вследствие чего уменьшается ток и возрастает напряжение дуги. В результате на обмотку ОУ1 подается напряжение такой полярности, что элект­род будет опускаться, пока не восстановится заданный режим. Если произошло увеличение тока дуги, то 'дви­гатель поднимает электрод и т. д. При обрыве дуги или к. з. работа регулятора протекает аналогично описанной выше.

В схеме на рис. 1-22 предусмотрены также дополни­тельные узлы, способствующие улучшению качества ра­боты регулятора. Обмотка управления ОУ2 ЭМУ ис­пользуется как обмотка жесткой отрицательной обратной связи по напряжению ЭМУ. Ее магнитодвижущая сила (МДС) всегда ■ направлена навстречу МДС основной обмотки ОУ1. Обмотка ОУ2 выполняет две функции: ослабляет влияние остаточного намагничивания ЭМУ, которое весьма велико в таких усилителях, и обеспечи­вает форсировку (убыстрение) переходных процессов нарастания и спадания напряжения ЭМУ, что способст­вует сокращению времени разгона и торможения двига­теля Д. Интенсивность действия обратной связи можно регулировать резисторами Я8 и К9. Кроме того, при помощи диода ДЗ осуществляется усиление действия обмотки ОУ2 при опускании электрода с тем, чтобы снизить скорость перемещения электрода по сравнению с подъемом. Диоды Д1 и Д2 уменьшают коэффициент усиления регулятора при больших значениях напряже­ния ы_у (в частности, при к.з. и обрыве дуги), что об­легчает получение апериодического или близкого к нему процесса регулирования.

В схеме используется т'ак^се стабилизирующий трансформатор ТрС с четырьмя обмотками. Обмотки 3 й 4 этого трансформатора реализуют гибкую отрица­тельную обратную связь по напряжению ЭМУ, что спо­собствует успокоению колебаний в процессе регу­лирования. Обмотки 1 н 2 трансформатора ТрС слу- для введения в сигнал управления состав­ляющей, пропорциональной скорости изменения тока дуги сИ_д/Ш. Это форсирует нарастание напряжения ЭМУ в начале .регулирования и ускоряет его затуха­ние в конце.

При исчезновении питающего печь напряжения сиг­нал щ становится равным нулю, и двигатель немедлен­но останавливается.

•Переход с автоматического регулирования на руч­ное управление перемещением электрода печи осуще­ствляется при помощи двух' универсальных переключа­телей, не показанных в схеме на рис. 1-22. Первый из них шунтирует вторичную цепь трансформатора ТТ и отключает .трансформатор ТН, а второй отключает об­мотку ОУ1 от потенциометра КЗ, К4 и присоединяет ее к постороннему источнику питания с той или иной по­лярностью, соответствующей движению электрода вверх или вниз. Для остановки электрода этот переключатель устанавливается в нейтральное положение.

Автоматические регуляторы типа РМД-М имеют ис­полнительные двигатели мощностью от 1,9 до 14 кВт. Такими регуляторами оснащено большинство действую­щих установок дуговых печей емкостью до 5 т. Однако они недостаточно надежны и не обеспечивают устойчи­вой работы при скорости перемещения электродов на подъем большей 1,5 м/мин, что в современных условиях ₄уже недостаточно с точки зрения быстродействия.

Поэтому/при модернизации установок печей малой емкости (до 5 т) рекомендуется заменять регуляторы типа РМД-М на регуляторы с магнитными усилителями типа АРДМ-М-2,2 (автоматический регулятор дуги, ме­ханическая передача, магнитный усилитель, мощность двигателя 2,2 кВт). Этот регулятор [31] отличается от регулятора типа РДМ-М главным образом тем, что вместо ЭМУ используется реверсивный силовой магнит­ный усилитель с выходом на постоянном токе и, кроме того, в схему введен промежуточный магнитный усили­тель,- который служит для усиления сигнала от измери­тельной части регуля^ра. Регулятор типа АРДМ-М обеспечивает максимальную скорость электрода 2,5 м/мин при подъеме. При спуске электрода, макси­мальная скорость уменьшается в 2 раза.

В настоящее время все новые установки ДСП ем­костью не менее 1,5 т оснащаются наиболее совершен­ными автоматическими регуляторами мощности на ти­ристорах типа АРДМТ (автоматический регулятор ду­ги, механическая передача, тиристорный) с малоинер­ционными двигателями перемещения электродов типа ПБСТ или ПГТ мощностью от 1 до. 11 кВт.

На рис. 1-23 приведена упрощенная принципиальная электриче­ская схема регулятора типа АРДМТ. В этом регуляторе якорь дви­гателя Д получает питание от реверсивного тиристорного преобразо-

~380В

вателя, состоящего из двух комплектов тиристоров: ТПС и ТПП. Преобразователь выполнен по трехфазной нулевой встречно-парал­лельной схеме с силовым трансформатором ТрС и уравнительными реакторами РУ1 и РУ2. Управление тиристорами — совместное. Оно осуществляется при помощи двух блоков импульсно-фазового управ­ления БИФУС и БИФУП, на входы которых поступают сигналы от блока управления БУ. В зависимости от знака результирующего сигнала на входе БУ фаза отпирающих тиристоры импульсов, фор­мируемых в БИФУС и БИФУП, соответствует выпрямительному ре-, жиму одного из комплектов ТПС или ТПП. Второй комплект при этом может функционировать только в инверторном режиме. При работе ТПС выпрямителем двигатель Д осуществляет спуск, а при работе ТПП выпрямителем — подъем, электрода. Измерительная часть схемы в принципе подобна рассмотренным ранее. Разность сигналов а/_д—ЬУгф с плеч потенциометра КЗ, Ц4 поступает на вход БУ. При заданном режиме а1_д,₃—Ш₂ф,_а = 0. Напряжение на входе БУ также равно нулю. Тиристоры комплектов ТПП и ТПС заперты, двигатель неподвижен. Если ток дуги станет больше заданного, то на входе БУ между точками 1 и 2 появится напряжение, поляр­ность которого отмечена на схеме (без скобок). В результате комп­лект тиристоров ТПП будет " переведен в выпрямительный режим, что вызовет пуск двигателя Д в направлении перемещения электро­да вверх. После восстановления электрического режима печи дви­гатель остановится. При уменьшении тока дуги по сравнению с за­данным напряжение между точками 1 и. 2 изменит полярность, произойдет перевод в выпрямительный режим комплекта тиристо­ров ТПС, что обеспечит опускание электрода.

В схеме использована жесткая отрицательная обратная связь по напряжению якоря двигателя Д. Сигнал обратной связи снима­ется с потенциометра К7, сглаживается конденсатором С и далее с потенциометра Я8 подается на вход БУ встречно сигналу рассог­ласования. Эта связь улучшает работу регулятора при колебаниях напряжения сети 380 В и других возмущениях. При подъеме элек­трода в случаях больших нарушений режима печи (например, при к. з. электрода) сигнал обратной связи ограничивается стабилитро­ном Ст, что ограничивает- Максимальную скорость подъема величи­ной 5 м/мин. Опускание электрода происходит при скорости не ме­нее 2 м/мин.

Узел схемы, состоящий из потенциометра К5, Ц6 и диодов Д1 и Д2, выполняет функции задация ширины зоны нечувствительно­сти регулятора. Сигнал рассогласования проходит на вход БУ толь­ко после того, как его значение превысит падение напряжения от постороннего источника на соответствующем плече потенциометра Ц5, Я6: на плече при а/_д>Ш₂ф или плече Кб при а/_д-<6^2ф. Зону нечувствительности можно регулировать в пределах от 3 до 10%.

Для ограничения толчков тока якоря двигателя в допустимых пределах служит блок токоограничения БТО с: датчиком тока ДТ. Сигнал от блока БТО подается на вход "блока БУ. Полярность это­го сигнала такая, что при возрастании тока якоря выше установлен­ного заранее значения выпрямленное напряжение комплекта тири­сторов, работающего выпрямителем, уменьшается, а комплекта ти­ристоров, работающего инвертором, увеличивается. Инверторный режим преобразователя возникает в процессе торможения двигате­ля при его остановке или реверсе. Работавший до начала торможе­ния выпрямителем' комплект тиристоров запирается, а другой комп­лект тиристоров воспринимает тормозной ток двигателя, работая инвертором.

1-4. ИНДУКЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Индукционные ЭТУ включают в себя плавильные и нагревательные установки, а по частоте питающего тока охватывают широкую полосу от промышленной частоты (50 Гц) до средней (0,5—10 кГц) и высокой (сотни и тысячи килогерц).

Конструктивное исполнение индукционных плавиль­ных печей. Для рабочего процесса индукционных пла­вильных печей характерно электродинамическое и теп­ловое движение жидкого металла в ванне или-тигле, способствующее получению однородного по составу ме­талла и его равномерной температуры по всему объему, а также малый угар металла (в несколько.раз меньше, чем в дуговых печах). Эти факторы обусловили широ­кое применение индукционных плавильных печей при производстве фасонного литья из черных и цветных ме­таллов. Рабочие температуры печей: для стали 1600° С, чугуна 1200—1400° С, меди 1200° С и алюминия 750° С.

Индукционные плавильные печи можно разделить на канальные печи промышленной частоты и тигельные пе­чи промышленной, средней и высокой частоты.

Особенности конструкции индукционной канальной печи (печи со стальным сердечником) иллюстрирует рис. 1-24, а. Здесь схематически изображена однофаз­ная печь. Она представляет собой футерованную ванну 3, заключенную в металлический кожух 2 и снабженную в данном случае одной однофазной индукционной еди­ницей. Последняя состоит из индуктора 8, шихтованного магнитопровода 6 (сердечника) из трансформаторной стали и подового камня 7 с охватывающими индуктор плавильными каналами 4. Камень 7 заключен в метал­лический кожух. Индукционные единицы часто делают отъемными, чтобы можно было их заменять без охлаж­дения футеровки ванны.

Для слива металла 1 через сливной носок 9 печь на­клоняется обычно при помощи гидропривода (в неко­торых печах ванна и кожух выполнены в виде барабана по тияу дуговой печи косвенного нагрева, а слив метал­ла производится через отверстие в торцевой стенке печи при повороте барабана с помощью электропривода).

Загрузку печи ведут сверху через проем, закрытый во время плавки футерованной крышкой 10. Подъем крыш­ки производится при помощи гидро- или электропри­вода.

Рис. 1-24. Индукционные плавильные печи.

Индуктор печи изготовляют из профилированной медной трубки с водяным охлаждением. Подовый ка­мень охлаждается воздухом при помощи вентилятора 5 через зазор между индуктором и подовым камнем. Ток к индуктору подводится по гибким кабелям.

Замкнутый контур — вторичную «обмотку» транс­форматора, первичной обмоткой которого является ин­дуктор, образует жидкий металл в каналах. Поэтому необходимо, чтобы в них всегда оставалось некоторое количество металла, поддерживаемого в расплавленном состоянии, для чего печь должна быть постоянно под­ключена к питающей сети. Следовательно, канальные печи предназначены для непрерывной работы с редки­ми переходами с одной марки металла на другую.

В своем большинстве канальные печи выполняются однофазными с одной или несколькими индукционными единицами. Отдельные конструкции имеют трехфазное исполнение.

Канальные печи в основном применяют для плавки алюминия и его сплавов,- а также меди и некоторых ее сплавов. Емкость .печей от 0,4 до 16 т (печи серий ИАК и ИЛК). Другие серии печей специализированы как миксеры для выдержки и перегрева жидкого чугуна, цветных металлов и сплавов -перед разливкой в литей­ные формы (например, серии ИЧКМ, ИЛКМ и др.).

■ Устройство индукционных тигельных печей (печей без сердечника) показано на рис. 1-24,6 и в. Внутри индуктора 8 помещен огнеупорный набивной тигель 3, в котором находится расплавляемый металл 1. В печах промышленной частоты и в некоторых крупных печах средней частоты устанавливается внешний магни- топровод 6, который экранирует стальной кожух печи (не показанный на рисунках) от полей рассеяния ин­дуктора. Кожух небольших печей (до 1 т)" средней ча­стоты изготовляют из немагнитной стали, дерева, асбо­цемента. Сверху печь закрывается футерованной крыш­кой.

Нагрев и расплавление садки происходят за счет вихревых токов, наводимых в ней при подключении ин­дуктора к источнику питания. Плотность тока в садке неравномерна. Наименьшая плотность тока получается в центральной части тигля, наибольшая—в слое, приле­гающем к стенкам.

Индуктор тигельной печи представляет собой много- витковую водоохлаждаемую катушку из медной трубки круглого, овального или прямоугольного сечения. Токо- провод к индуктору выполняется гибким водоохлаждае- мым кабелем или шинопроводами из медных или алю­миниевых полос и разъемным соединением.

Механизмы наклона печи и подъема крышки снаб­жаются гидро- или электроприводом. Загрузка печей производится вручную (малые печи) либо при помощи подвесной;электротележки, мостового крана и т.п.

Тигельные пёчи используют преимущественно для плавки металлов на фасонное литье при периодическом режиме работы, а также вне зависимости от режима ра­боты — для плавки некоторых сплавов, например бронз, которые пагубно влияют на футеровку канальных печей.

На частоте 50 Гц работают печи емкостью от 0,4— 1,0 до 10 т (например, печи серий ИЧТ, ИЛТ, ИАТ). Печи серий ИСТ емкостью от 0,06 до 10 т имеют рабочие частоты в пределах 500—2575 Гц, серии ИАТ (на 0,4 и 2,5 т) — частоту 500 Гц.

Электрооборудование индукционных плавильных ус­тановок. В индукционную плавильную установку входят электропечь с ее механизмами и приводами и комплек­тующее электрооборудование: печной трансформатор или преобразовательный агрегат; вводное или распре­делительное устройство на стороне ВН трансформатора (при первичном напряжении выше 1000 В); конденса­торные батареи; шкафы, щиты и станции управления; токопроводы короткой сети. Комплектация оборудова­ния тигельных печей возможна в нескольких вариантах: одна, или две печи и один комплект электрооборудова­ния; три печи и два комплекта электрооборудования.

Питание индукционных печей частоты 50 Гц при мощности печного трансформатора менее 400 кВ-А про­изводится от сети 380 В, при больших мощностях — от сети 6 или 10 кВ. Поскольку естественный коэффициент мощности таких печей весьма низок (у некоторых типов тигельных печей не выше 0,1—0,3), обязательно приме­няют устройства его компенсации (батарею конденса­торов, включаемую параллельно индуктору). Макси­мальные значения напряжения индукторов лежат в пре­делах от 500 до 2000 В у тигельных и от 40 до 600 В у канальных печей.

Печные трансформаторы. В индукционных установ­ках частоты 50 Гц в качестве печных используются главным образом специально предназначенные для этой цели одно- и трехфазные силовые масляные трансфор­маторы типов ЭОМП, ЭОМН, ЭТМП и другие (буква О — однофазный; расшифровка остальных букв та же, что и для трансформаторов дуговых печей — см. § 1-3). Они имеют ступенчатое регулирование напряжения с устройством дистанционного управления переключением ответвлений обмотки на стороне ВН: для мощности 400—1000 кВ-А — при отключенном трансформаторе (устройство ПБВ), для большей мощности — под на­грузкой (устройство РПН). В качестве примеров ком­плектации печей трансформаторами этих типов укажем: для печи ИЧТ-1 емкостью 1 т применен трансформатор ЭОМП-1000/10 мощностью 4000 кВ-А; для печи ИЛК-1,6 емкостью 1,6 т — трансформатор ЭТМН-1000/10 мощ­ностью 1000 кВ-А. Помимо специальных трансформато­ров в индукционных установках применяются и некото­рые типы трансформаторов для дуговых печей й печей сопротивления. При питании печи с однофазным индук­тором от трехфазного, печного трансформатора устанав­ливают симметрирующее устройство, состоящее из ре­актора и батареи конденсаторов [31].

Для сушки печи и первой плавки необходимо пони­жать мощность примерно до 30% номинальной. Поэтому печи иногда снабжают вспомогательными трансформа­торами или автотрансформаторами. Они могут пооче­редно подключаться то к одной, то к другой печи. Для канальных печей такой трансформатор обеспечивает возможность работы на холостом ходу. *

Преобразователи частоты. В индукционных установ­ках средней частоты в качестве источников питания индукторов применяют двигатель-генераторные (ма­шинные) и тиристорные (статические) преобразовате­ли частоты.

Машинные преобразователи частоты старых серий ВПЧ, ПВ и ВГО (последние две серии уже не выпуска­ются) и новых серий ОПЧ и ВЭП — основной вид пре­образователей, применяемых для питания всех тех дей­ствующих индукционных установок, в которых исполь­зуется ток с частотой 1,0—10 кГц. Преобразователи представляют собой агрегаты, из трехфазного асинхрон­ного или синхронного двигателя частоты 50 Гц и одно­фазного индукторного синхронного генератора средней частоты. В таких генераторах обмотки переменного тока и возбуждения (постоянного тока) размещены в пазах статора. Ферромагнитный ротор имеет зубчатую форму наружной поверхности и не несет на себе обмоток. При вращении ротора изменяется воздушный зазор между статором и ротором в зависимости от того, происходит ли под соответствующим полюсом статора зубец или паз

ротора. Это приводит к созданию пульсирующего маг­нитного потока, пересекающего витки обмотки перемен­ного тока, и наведению в последней ЭДС повышенной частоты ^=2_р(о/(2я), где г_р — число зубцов ротора, ю—. его угловая скорость (рад/с).

Исполнение агрегатов ПВ и ВГО — горизонтальное, агрегатов других серий — вертикальное. Охлаждение агрегатов ВГО и ПВ защищенного исполнения — воз-

Рис. 1-25. Схема силовых цепей тиристорного преобразователя ча­стоты.

^50 Гц О

о

Ял

душное, агрегатов ПВ закрытого исполнения — водяное, агрегатов ВПЧ, ОПЧ и ВЭП— воздушно-водяное.

Агрегаты серии ВПЧ изготовляются на мощности от 12 до 100 кВт, напряжения от 200 до 800 В и рабочие частоты в пределах 2400—8000 Гц; агрегаты серии ОПЧ —' на мощности 250—500 кВт, напряжение 800— 1600 В и частоты 1—10 кГц; агрегаты серии ВЭП — на мощности 60 и 100 кВт, напряжение 800/400 В и часто­ты 2,4 и 8 кГц.

Возбуждение генераторов осуществляется от элект­ромашинных и магнитных усилителей, а также от тири- сторных возбудителей — управляемых выпрямителей, встраиваемых в шкафы и станции управления печами.

Тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ) — но­вый вид источников питания средней частоты, который в, перспективе должен заменить машинные преобразова­тели. В настоящее время выпускаются преобразователи серии СЧИ на номинальные мощности 100 и 250 кВт и номинальную частоту 3,0 кГц (с регулированием ее от 67 до 100%) и серии ТПЧ на номинальные мощности от 160 до 3200 кВт и номинальные частоты 0,5; 1,0; 2,4; 8,0 кГц (с регулированием от 80 до 100%). Номиналь­ное напряжение преобразователей в основном равно