способ питания электродуговых установок

Формула изобретения

Способ питания электродуговых установок с использованием преобразователя, отличающийся тем, что питание осуществляют непосредственно переменным током промышленной частоты, а преобразователь, в качестве которого используют тиристорный либо транзисторный автономный инвертор, включают в моменты перехода тока через нуль для поддержания проводимости плазмы дуги и формирования кривой тока со смещением основной гармоники в сторону уменьшения фазового сдвига по отношению к напряжению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам питания электроустановок, использующих дугу переменного тока промышленной частоты, в частности может быть использовано для питания дуговых сталеплавильных и руднотермических печей, сварочных установок, и направлено на повышение их коэффициента мощности.

Известен способ питания электродуговых установок трехфазным переменным током промышленной частоты, заключающийся в том, что от источника через трансформатор на электроды подается переменное напряжение, под действием которого происходит горение дуг (Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1985, - 236 с.).

Недостатками данного способа являются

- значительные искажения кривых токов дуг;

- низкий коэффициент мощности (0,5...0,7), обусловленный запаздыванием основной гармоники тока при нелинейных искажениях;

- неустойчивость дугового процесса из-за значительной деионизации плазмы дуги при переходе тока через нуль.

Известен способ питания электродуговых установок постоянным током посредством использования выпрямителей (Патент №2190815 РФ, МКИ 7 F 27 В 3/08, С 21 С 5/52. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока.// БИ №29 (2), 2002).

Недостатком этого способа является

значительное усиление генерации высших гармонических составляющих в питающую сеть, что ухудшает качество электрической энергии, вызывая отказ электрооборудования и систем электроснабжения.

На фиг.1 представлена характерная кривая тока дуги (1) и основная гармоника тока (2).

На фиг.2 представлена форма тока при использовании источника повышенной частоты.

Техническим результатом заявленного способа является уменьшение фазового сдвига между основной гармоникой напряжения и тока посредством изменения вольтамперных характеристик дуги в области перехода тока через нуль.

Для достижения технического результата в способе питания электродуговых установок с использованием преобразователя, согласно изобретению, питание осуществляют непосредственно переменным током промышленной частоты, а преобразователь, в качестве которого используют тиристорный либо транзисторный автономный инвертор, включают в моменты перехода тока через нуль для поддержания проводимости плазмы дуги и формирования кривой тока со смещением основной гармоники в сторону уменьшения фазового сдвига по отношению к напряжению.

Сущность способа заключается в том, что обеспечивается поддержание проводимости дугового столба вблизи перехода тока через нуль посредством дополнительного введения тока повышенной частоты от преобразователя, в качестве которого может использоваться тиристорный либо транзисторный автономный инвертор тока. Преобразователь задействован в моменты перехода тока промышленной частоты через нулевое значение и предназначен для поддержания проводящего состояния плазмы дуги на требуемом уровне, поэтому его мощность во много раз меньше мощности электродуговой установки. Ток дуги приобретает близкую к синусоидальной форму, и запаздывание основной гармоники, вызванное нелинейными искажениями, уменьшается (фиг.1).

Коэффициент мощности в сетях промышленной частоты определяется по основным гармоникам напряжения и тока, поэтому предлагаемый способ приводит к повышению коэффициента мощности электродуговых установок и качества электрической энергии, а также уменьшению числа отказов электрооборудования и систем электроснабжения в целом.

Например, при питании электродуговой установки током промышленной частоты в момент времени t₁ (фиг.2) производится включение источника тока с частотой, на несколько порядков превосходящей промышленную. Индуктивное сопротивление трансформатора, посредством которого электродуговая установка подключается к питающей сети, пропорционально частоте, поэтому ток от источника повышенной частоты будет протекать преимущественно через дугу. В момент перехода напряжения промышленной частоты через нулевое значение ток, обусловленный действием этого напряжения, также снижается до нуля. За счет действия источника тока повышенной частоты в этот интервал времени через дугу протекает ток, поддерживая ее температуру и проводимость на определенном уровне. С увеличением напряжения промышленной частоты начинает увеличиваться ток, и в момент времени t₂ дополнительный источник может быть отключен.