источник питания постоянного тока для дуговой печи (его варианты)

Формула изобретения

1. Источник питания дуговой печи постоянного тока, содержащий питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы А1, В1, С1 и А2, В2, С2 соответственно, первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект, сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, отличающийся тем, что третий вентильный комплект содержит шесть управляемых вентилей, анодами подключенных к выводам переменного тока первого трехфазного вентильного комплекта, а катодами подключенных к выводам переменного тока второго трехфазного вентильного комплекта, соединенных по кольцевой схеме, таким образом, что первый управляемый вентиль анодом подключен к фазе А1, а катодом - к фазе В2, второй управляемый вентиль анодом подключен к фазе А1, а катодом - к фазе С2, третий управляемый вентиль анодом подключен к фазе В1, а катодом - к фазе А2, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к фазе В1, а катодом - к фазе С2, пятый управляемый вентиль анодом подключен к фазе С1, а катодом - к фазе А2, шестой управляемый вентиль анодом подключен к фазе С1, а катодом - к фазе В2, как первый, так и второй трехфазный вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных мостовых управляемых вентильных схем.

2. Источник питания дуговой печи постоянного тока, содержащий питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы А1, В1, С1 и А2, В2, С2 соответственно, первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект, сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, отличающийся тем, что в него введен уравнительный реактор с первой и второй магнитосвязанными обмотками, как первый, так и второй вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных нулевых схем, каждый из которых состоит из трех управляемых вентилей, таким образом, что вывод постоянного тока, образованный подключенными друг к другу катодами управляемых вентилей первого комплекта подключен к началу первой обмотки уравнительного реактора, конец которой подключен к выводу нулевой точки второй вторичной трехфазной обмотки питающего трансформатора и к подовому электроду печи, вывод постоянного тока, образованный подключенными друг к другу анодами управляемых вентилей второго комплекта подключен к началу второй обмотки уравнительного реактора, конец которой подключен к выводу нулевой точки первой вторичной трехфазной обмотки питающего трансформатора и к сводовому электроду печи, а выводы переменного тока первого комплекта управляемых вентилей подключены к выводам соответствующих фаз А1, В1, С1 первой вторичной обмотки трансформатора, выводы переменного тока второго комплекта управляемых вентилей подключены к выводам соответствующих фаз А2, В2, С2 второй вторичной обмотки трансформатора, причем первая трехфазная вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», а вторая трехфазная вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «обратная звезда», а третий вентильный комплект содержит шесть управляемых вентилей, анодами подключенных к выводам фаз A1, B1, C1 первой вторичной обмотки трансформатора, а катодами подключенных к выводам фаз А2, В2, С2 второй вторичной обмотки трансформатора, соединенных по кольцевой схеме, таким образом, что первый управляемый вентиль анодом подключен к фазе A1, а катодом - к фазе В2, второй управляемый вентиль анодом подключен к фазе A1, а катодом - к фазе С2, третий управляемый вентиль анодом подключен к фазе B1, а катодом - к фазе А2, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к фазе B1, а катодом - к фазе С2, пятый управляемый вентиль анодом подключен к фазе C1, а катодом - к фазе А2, шестой управляемый вентиль анодом подключен к фазе C1, а катодом - к фазе В2.

3. Источник питания дуговой печи постоянного тока, содержащий питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы A1, B1, C1 и А2, В2, С2 соответственно, первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект, сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, отличающийся тем, что третий вентильный комплект выполнен в виде первой и второй трехфазных нулевых групп, каждая из которых состоит из трех управляемых вентилей, таким образом, что разноименные выводы постоянного тока, образованные подключенными друг к другу катодами управляемых вентилей первой группы и подключенными к друг другу анодами управляемых вентилей второй группы, подключены друг к другу, а выводы переменного тока первой группы управляемых вентилей подключены, соответственно, к выводам переменного тока первого трехфазного вентильного комплекта, выводы переменного тока второй группы управляемых вентилей подключены, соответственно, к выводам переменного тока второго трехфазного вентильного комплекта, как первый, так и второй трехфазные вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных мостовых управляемых вентильных схем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания электрометаллургических установок, например дуговых печей постоянного тока.

Источники питания дуговых плавильных печей должны обеспечивать значительный диапазон изменения напряжения и тока нагрузки, вследствие уменьшения напряжения дуги по мере прогрева и проплавления шихты и разогрева рабочего пространства печи, причем для исключения нарушения хода технологического процесса регулирование напряжения и тока должно происходить бесступенчато и плавно.

Известен источник постоянного тока для питания дуговой печи (1), содержащий два трехфазных мостовых вентильных комплекта со сглаживающими реакторами в цепях постоянного тока, состоящие каждый из первой и второй трехфазных нулевых групп вентилей, одноименные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к электроду и подине печи, а выводы переменного тока каждой из них предназначены для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток питающего трансформатора, а также третью и четвертую трехфазные нулевые группы вентилей, разноименные выводы постоянного тока которых соединены между собой, а выводы переменного тока подключены соответственно к выводам переменного тока первого и второго трехфазных мостовых комплектов, а также систему управления и коммутирующее устройство. Одна из трехфазных нулевых групп вентилей каждого мостового комплекта выполнена неуправляемой, в ее цепь постоянного тока включен сглаживающий реактор, а третья и четвертая трехфазные нулевые группы вентилей выполнены управляемыми, причем третья, четвертая управляемые трехфазные нулевые группы вентилей мостовых вентильных комплектов установлены так, что к выводам переменного тока, предназначенным для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток указанного трансформатора, подключены одноименные выводы управляемых вентилей указанных групп, а сглаживающие реакторы включены последовательно в цепи постоянного тока неуправляемых вентильных групп соответствующих мостовых вентильных комплектов.

Недостатками данного устройства являются сравнительно низкие значения кпд и коэффициента мощности. Недостатком данного устройства является также повышенное значение тока при коротком замыкании нагрузки - нередком явлении при дуговой плавке, что приводит к необходимости завышения установленной мощности сглаживающих реакторов, их массы и габаритов.

Наиболее близким техническим решением является источник питания дуговой печи постоянного тока (2), содержащий два трехфазных мостовых вентильных комплекта, каждый из которых состоит из управляемой и неуправляемой трехфазной нулевой группы вентилей, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения соответствующих вторичных обмоток трехфазного питающего трансформатора, включены соединительные элементы, управляемые коммутирующим устройством, связанным с системой управления, выводы переменного тока мостовых вентильных комплектов присоединены к противоположным концам вторичных обмоток соответствующих фаз, а каждый из соединительных элементов выполнен в виде по меньшей мере одного управляемого вентиля, который анодом присоединен к выводу первого комплекта, а катодом - к выводу одноименной фазы второго комплекта.

Недостатками данного устройства также являются пониженные значения кпд и коэффициента мощности и повышенное значение тока при коротком замыкании нагрузки, что приводит к необходимости завышения установленной мощности сглаживающих реакторов, их массы и габаритов.

Целью предлагаемого технического решения является создание источника постоянного тока для питания дуговой печи с улучшенным согласованием характеристик источника и нагрузки с повышенным коэффициентом мощности и кпд при одновременном снижении его массы и габаритов, повышение скорости расплавления шихты при меньшем удельном расходе электроэнергии.

При достижении поставленной цели технический результат заключается в повышении технико-экономических показателей технологической установки в целом, увеличении ресурса работы и уменьшении затрат на текущее эксплуатационное обслуживание.

В соответствии с первым вариантом предложенного технического решения указанная задача решается тем, что в известном источнике питания дуговой печи постоянного тока, содержащем питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы А1, В1, С1 и А2, В2, С2 соответственно, первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект; сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, согласно заявляемому техническому решению третий вентильный комплект содержит шесть управляемых вентилей, анодами подключенных к выводам переменного тока первого трехфазного вентильного комплекта, а катодами подключенных к выводам переменного тока второго трехфазного вентильного комплекта, соединенных по кольцевой схеме таким образом, что первый управляемый вентиль анодом подключен к фазе А1, а катодом - к фазе В2, второй управляемый вентиль анодом подключен к фазе А1, а катодом - к фазе С2, третий управляемый вентиль анодом подключен к фазе В1, а катодом - к фазе А2, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к фазе В1, а катодом - к фазе С2, пятый управляемый вентиль анодом подключен к фазе С1, а катодом - к фазе А2, шестой управляемый вентиль анодом подключен к фазе С1, а катодом - к фазе В2; как первый, так и второй трехфазный вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных мостовых управляемых вентильных схем.

В соответствии со вторым вариантом предложенного технического решения указанная задача решается тем, что в известном источнике питания дуговой печи постоянного тока, содержащем питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы A1, B1, С1 и А2, В2, С2 соответственно; первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект; сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, согласно заявляемому техническому решению в него введен уравнительный реактор с первой и второй магнитосвязанными обмотками, как первый, так и второй вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных нулевых схем, каждый из которых состоит из трех управляемых вентилей таким образом, что вывод постоянного тока, образованный подключенными друг к другу катодами управляемых вентилей первого комплекта подключен к началу первой обмотки уравнительного реактора, конец которой подключен к выводу нулевой точки второй вторичной трехфазной обмотки питающего трансформатора и к подовому электроду печи, вывод постоянного тока, образованный подключенными друг к другу анодами управляемых вентилей второго комплекта подключен к началу второй обмотки уравнительного реактора, конец которой подключен к выводу нулевой точки первой вторичной трехфазной обмотки питающего трансформатора и к сводовому электроду печи, а выводы переменного тока первого комплекта управляемых вентилей подключены к выводам соответствующих фаз A1, B1, С1 первой вторичной обмотки трансформатора, выводы переменного тока второго комплекта управляемых вентилей подключены к выводам соответствующих фаз А2, В2, С2 второй вторичной обмотки трансформатора, причем первая трехфазная вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», а вторая трехфазная вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «обратная звезда», а третий вентильный комплект содержит шесть управляемых вентилей, анодами подключенных к выводам фаз A1, B1, C1 первой вторичной обмотки трансформатора, а катодами подключенных к выводам фаз А2, В2, С2 второй вторичной обмотки трансформатора, соединенных по кольцевой схеме таким образом, что первый управляемый вентиль анодом подключен к фазе A1, а катодом - к фазе В2, второй управляемый вентиль анодом подключен к фазе A1, а катодом - к фазе С2, третий управляемый вентиль анодом подключен к фазе B1, а катодом - к фазе А2, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к фазе B1, а катодом - к фазе С2, пятый управляемый вентиль анодом подключен к фазе C1, а катодом - к фазе А2, шестой управляемый вентиль анодом подключен к фазе C1, а катодом - к фазе В2.

В соответствии с третьим вариантом предложенного технического решения указанная задача решается тем, что в известном источнике питания дуговой печи постоянного тока, содержащем питающий трехфазный трансформатор с сетевой и первой и второй вторичными трехфазными обмотками, имеющими фазные выводы A1, B1, C1 и А2, В2, С2 соответственно; первый и второй трехфазные вентильные комплекты, однополярные выводы постоянного тока которых предназначены для подключения соответственно к сводовым и подовым электродам печи, а между выводами переменного тока, предназначенными для подключения к выводам соответствующих вторичных обмоток трансформатора, подключен третий вентильный комплект; сглаживающие реакторы в цепях постоянного тока, а также систему управления и коммутирующее устройство, связанное с системой управления, согласно заявляемому техническому решению третий вентильный комплект выполнен в виде первой и второй трехфазных нулевых групп, каждая из которых состоит из трех управляемых вентилей таким образом, что разноименные выводы постоянного тока, образованные подключенными друг к другу катодами управляемых вентилей первой группы и подключенными к друг другу анодами управляемых вентилей второй группы, подключены друг к другу, а выводы переменного тока первой группы управляемых вентилей подключены соответственно к выводам переменного тока первого трехфазного вентильного комплекта, выводы переменного тока второй группы управляемых вентилей подключены соответственно к выводам переменного тока второго трехфазного вентильного комплекта; как первый, так и второй трехфазные вентильные комплекты выполнены в виде трехфазных мостовых управляемых вентильных схем.

На фиг.1 представлена схема первого варианта источника питания постоянного тока для дуговой печи с подключением к электродам печи.

На фиг.2 представлена схема второго варианта источника питания постоянного тока для дуговой печи с подключением к электродам печи.

На фиг.3 представлена схема третьего варианта источника питания постоянного тока для дуговой печи с подключением к электродам печи.

На фиг.4 представлены временная диаграмма, иллюстрирующая возможности регулирования выпрямленного напряжения в источнике питания постоянного тока для дуговой печи, выполненном согласно наиболее близкому аналогу (2) (патент РФ №2216883, фиг.1), и векторные диаграммы напряжений обмоток питающего трансформатора.

На фиг.5 представлены временная диаграмма, иллюстрирующая возможности регулирования выпрямленного напряжения в источнике питания постоянного тока для дуговой печи, выполненном согласно первому варианту предложенного технического решения, и векторные диаграммы напряжений обмоток питающего трансформатора.

На фиг.6 в таблице 1 приведены значения коэффициентов мощности для сравниваемых вариантов исполнения источников в зависимости от величины напряжения на электродах печи

На фиг.7 приведены осциллограммы напряжений и токов, а также исходные и рассчитанные параметры для источника, выполненного согласно (2) (патент РФ №2216883).

На фиг.8 приведены осциллограммы напряжений и токов, а также исходные и рассчитанные параметры для источника, выполненного согласно первому варианту предложенного технического решения.

Источник питания постоянного тока для дуговой печи (фиг.1) согласно первому варианту предложенного технического решения содержит трехфазный питающий трансформатор с сетевой, первой 1 и второй 2 вторичными обмотками, к которым подключены трехфазные мостовые вентильные комплекты 3 и 4, собранные из управляемых вентилей, например из тиристоров. Анодные и катодные выводы постоянного тока мостовых вентильных комплектов 3 и 4 подключены друг к другу непосредственно или соответственно через сглаживающие реакторы 5 и 6, которые обеспечивают выравнивание напряжений мостовых вентильных комплектов 3 и 4 при их параллельном включении, обеспечивают устойчивость горения дуги и подключены соответственно к сводовому 7 и подовому 8 электродам дуговой печи. К выводам переменного тока мостовых вентильных комплектов 3 и 4 подключен третий вентильный комплект 9, содержащий соединенные по кольцевой схеме шесть управляемых вентилей, например, тиристоров, аноды которых подключены к выводам переменного тока первого трехфазного мостового вентильного комплекта 3, а катоды - к выводам переменного тока второго трехфазного мостового вентильного комплекта 4.

Управляющие электроды управляемых вентилей мостовых комплектов 3 и 4 и третьего вентильного комплекта 9 подключены к коммутирующему устройству 10, осуществляющему включение и выключение управляемых вентилей, управляемому блоком управления 11.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сетевой частоты (фиг.1) через вторичные обмотки 1 и 2 питающего трехфазного трансформатора подается на выводы переменного тока трехфазных мостовых вентильных комплектов 3 и 4, а также на выводы переменного тока третьего вентильного комплекта 9. В процессе плавки источник питания в начальной стадии должен обеспечивать высокое напряжение между электродами 7 и 8 (напряжение дуги), которое по мере разогрева печи должно постепенно снижаться таким образом, чтобы ток дуги поддерживался неизменным.

В начальной стадии процесса плавки импульсы управления от системы управления 11 через коммутирующее устройство 10 поступают на управляющие электроды вентилей комплектов 3 (анодная группа вентилей) и 4 (катодная группа вентилей), а также на управляющие электроды вентилей комплекта 9. В результате образуется последовательное соединение двух полностью управляемых мостовых схем, что при нулевом угле управления позволяет получить двойное напряжение на нагрузке. По мере разогрева печи и снижения напряжения на дуге для стабилизации тока угол управления (угол задержки включения) вентилей увеличивают приблизительно до 60°. При этом вентильными комплектами 3, 4 и вентильным комплектом 9 управляют поочередно с использованием 3-х режимов: первый режим - угол управления полностью открытых вентилей комплекта 9 не изменяют, а выходное напряжение регулируют, изменяя угол управления вентилей комплектов 3 и 4; второй режим - угол управления полностью открытых вентилей комплектов 3 и 4 не изменяют, а выходное напряжение регулируют, изменяя угол управления вентилей комплекта 9; третий режим - изменяют угол управления вентилей всех трех комплектов.

Поочередное управление группами вентилей является известным и характеризуется тем, что обеспечивается поддержание неизменного спектрального состава напряжений, свойственного трехфазному мостовому выпрямлению, а именно:

- в выпрямленном напряжении содержатся гармоники порядка 6n,

- в напряжении сети содержатся гармоники порядка 6n±1,

где n=1, 2, 3...

При снижении напряжения на дуге до значения, соответствующего выходному напряжению одного вентильного комплекта, вентили комплекта 9 системой управления 11 переводятся в закрытое состояние и мостовые схемы комплектов 3 и 4 работают параллельно.

Преимущества предложенного технического решения в сравнении с известным техническим решением (2) вытекают из изменения схемы и появления дополнительных связей (за счет вентилей комплекта 9) мостовых схем комплектов 3 и 4 - вместо 3-х их становится 6. Необходимо подчеркнуть, что двукратное увеличение числа схемных вентилей с 3-х до 6-ти не обязательно означает двукратного увеличения числа тиристоров. Это следует из того, что в заявляемом техническом решении средний за период ток каждого соединительного вентиля комплекта 9 вдвое меньше, чем в схеме по техническому решению (2), а, как правило, каждый схемный вентиль представляет собой параллельное соединение нескольких тиристоров, поскольку ток дуговой печи имеет весьма значительную величину (несколько кА). В предложенном техническом решении число параллельно включенных тиристоров, образующих соединительный вентиль комплекта 9, может быть уменьшено вдвое по сравнению с известным техническим решением (2). Изменение схемы вентильного комплекта 9 (введение дополнительных связей мостовых схем комплектов 3 и 4) позволяет снять требование об обязательной разнонаправленности обмоток 1 и 2 трансформатора, свойственное техническому решению (2).

Важно, что изменение схемы вентильного комплекта 9 (введение упомянутых дополнительных связей) позволяет реализовать поочередное управление группами вентилей вентильных комплектов 3, 4 и вентильного комплекта 9.

На фиг.4 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие возможности регулирования выпрямленного напряжения в источнике питания постоянного тока для дуговой печи, выполненном согласно (2) (патент РФ №2216883, фиг.1). На фиг.5 представлены аналогичные временные диаграммы для источника, выполненного согласно первому варианту предложенного технического решения. Там же (на фиг.4 и 5) приведены векторные диаграммы напряжений обмоток питающего трансформатора.

Из сопоставления приведенных диаграмм видно, что кривая выпрямленного напряжения на фиг.5 характеризуется следующими отличиями от кривой на фиг.4:

- меньше величина скачков напряжения при коммутации вентилей,

- меньше величина пульсаций выходного напряжения.

При этом, вследствие того, что переключаются меньшие напряжения, оказывается возможным применить вентили более низкого класса по напряжению, имеющие меньшее падение напряжения в открытом состоянии, что позволяет уменьшить потери проводимости вентилей. Кроме этого, снижаются коммутационные потери в вентильных цепях и уменьшаются пульсации потокосцепления реакторов 5 и 6 и потери в них от пульсаций потокосцепления.

Дополнительно к этому положительным фактором является уменьшение угла сдвига тока от напряжения сети, в результате чего увеличивается общий коэффициент мощности установки и уменьшаются потери в источнике питания от реактивных составляющих токов. В таблице 1 (фиг.6) приведены значения коэффициентов мощности для сравниваемых вариантов исполнения источников в зависимости от величины напряжения на электродах печи. Приведенные значения коэффициентов мощности получены на основе математического моделирования сравниваемых источников в системе ELTRAN. В качестве иллюстрации результатов моделирования на фиг.7 приведены осциллограммы напряжений и токов, а также исходные и рассчитанные параметры для источника, выполненного согласно (2) (патент РФ №2216883, фиг.1). На фиг.8 приведены осциллограммы напряжений и токов, а также исходные и рассчитанные параметры для источника, выполненного согласно первому варианту предложенного технического решения. Осциллограммы на фиг.7 и 8 соответствуют режиму при одинаковом напряжении печи 564,5 В.

В предложенном техническом решении мостовые комплекты 3 и 4 - полностью управляемые в отличие от технических решений (1) и (2), в которых эти мостовые комплекты выполнены полууправляемыми. Это позволяет получить дополнительное важное преимущество предложенного технического решения, заключающееся в возможности более раннего запирания вентилей в сравнении с известными техническими решениями (1) и (2) в случае короткого замыкания нагрузки, что в рассматриваемом технологическом процессе является нередким событием. Следствием более раннего запирания вентилей является возможность уменьшения установленной индуктивности реакторов 5 и 6, определяемой, в частности, из условия ограничения тока короткого замыкания, и, как следствие, возможность уменьшения массы, габаритов и расхода дефицитных электротехнических материалов, применяемых для изготовления реакторов, являющихся сложными и дорогими электротехническими изделиями.

На фиг.2 представлена схема второго варианта предложенного технического решения. Источник питания постоянного тока для дуговой печи содержит трехфазный питающий трансформатор с первой 1 и второй 2 вторичными обмотками, к которым подключены первый 3 и второй 4 трехфазные нулевые вентильные комплекты, каждый из которых состоит из трех управляемых вентилей, например, тиристоров. Вывод постоянного тока первого вентильного комплекта 3 через первую обмотку уравнительного реактора 5 подключен к выводу нулевой точки второй вторичной трехфазной обмотки 2 питающего трансформатора. Вывод постоянного тока второго вентильного комплекта 4 через сглаживающий реактор 6 подключен к выводу нулевой точки первой вторичной трехфазной обмотки 1 питающего трансформатора. Выводы нулевых точек второй 2 и первой 1 вторичных обмоток трехфазного питающего трансформатора подключены соответственно к оводовому 7 и подовому 8 электродам дуговой печи.

К выводам переменного тока вентильных комплектов 3 и 4 подключен третий вентильный комплект 9, содержащий соединенные по кольцевой схеме шесть управляемых вентилей, например, тиристоров, аноды которых подключены к выводам переменного тока первого трехфазного вентильного комплекта 3, а катоды - к выводам переменного тока второго трехфазного вентильного комплекта 4.

Управляющие электроды управляемых вентилей трехфазных нулевых комплектов 3 и 4 и третьего вентильного комплекта 9 подключены к коммутирующему устройству 10, осуществляющему включение и выключение управляемых вентилей, управляемому блоком управления 11. В цепях постоянного тока могут быть включены сглаживающие реакторы 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сетевой частоты (фиг.1) через вторичные обмотки 1 и 2 питающего трехфазного трансформатора подается на выводы переменного тока трехфазных нулевых вентильных комплектов 3 и 4, а также на выводы переменного тока третьего вентильного комплекта 9. В процессе плавки источник питания в начальной стадии должен обеспечивать высокое напряжение между электродами 7 и 8 (напряжение дуги), которое по мере разогрева печи должно постепенно снижаться таким образом, чтобы ток дуги поддерживался неизменным.

В начальной стадии процесса плавки импульсы управления от системы управления 11 через коммутирующее устройство 10 поступают на управляющие электроды вентилей комплекта 9. В результате образуется последовательное соединение двух трехфазных обмоток 1 и 2 питающего трансформатора, что при нулевом угле управления вентилей комплекта 9 позволяет получить двойное напряжение на нагрузке. По мере разогрева печи для стабилизации тока угол управления вентилей увеличивают приблизительно до 60°. При этом вентильными комплектами 3, 4 и вентильным комплектом 9 управляют поочередно, с использованием 3-х режимов, как и в источнике питания, выполненном по первому варианту предложенного технического решения.

При снижении напряжения на дуге до значения, соответствующего выходному напряжению одного вентильного комплекта, вентили комплекта 9 системой управления 11 переводятся в закрытое состояние и мостовые схемы комплектов 3 и 4 работают параллельно.

Источник питания, выполненный в соответствии со вторым вариантом предложенного технического решения, в сравнении с известным техническим решением (2) обладает всеми преимуществами, вытекающими из наличия дополнительных связей (за счет вентилей комплекта 9) нулевых схем комплектов 3 и 4.

Источник питания, выполненный в соответствии со вторым вариантом предложенного технического решения, целесообразно использовать в случае низких значений напряжения на нагрузке. В этом случае уменьшенное вдвое (по сравнению с мостовой схемой) число последовательно включенных вентилей обеспечивает более высокое значение кпд источника за счет меньшего прямого падения напряжения на вентилях.

На фиг.3 представлена схема третьего варианта предложенного технического решения. Источник питания постоянного тока для дуговой печи содержит трехфазный питающий трансформатор с сетевой, первой 1 и второй 2 вторичными обмотками, к которым подключены трехфазные мостовые вентильные комплекты 3 и 4, собранные из управляемых вентилей, например, из тиристоров. Анодные и катодные выводы постоянного тока мостовых вентильных комплектов 3 и 4 подключены друг к другу непосредственно или соответственно через сглаживающие реакторы 5 и 6, которые обеспечивают выравнивание напряжений мостовых вентильных комплектов 3 и 4 при их параллельном включении и обеспечивают устойчивость горения дуги и подключены соответственно к сводовому 7 и подовому 8 электродам дуговой печи. К выводам переменного тока мостовых вентильных комплектов 3 и 4 подключен третий вентильный комплект 9, содержащий подключенные друг к другу разноименными выводами постоянного тока первую и вторую трехфазные нулевые группы, каждая из которых состоит из трех управляемых вентилей, например, тиристоров. Выводы переменного тока управляемых вентилей первой группы подключены, соответственно к выводам переменного тока первого трехфазного мостового вентильного комплекта 3, выводы переменного тока управляемых вентилей второй группы подключены соответственно к выводам переменного тока второго трехфазного мостового вентильного комплекта 4.

Управляющие электроды управляемых вентилей мостовых комплектов 3 и 4 и третьего вентильного комплекта 9 подключены к коммутирующему устройству 10, осуществляющему включение и выключение управляемых вентилей, управляемому блоком управления 11.

Работа третьего варианта предложенного технического решения аналогична работе его первого варианта и обладает теми же преимуществами в сравнении с известными устройствами (1) и (2), что и первый вариант.

Отмеченные преимущества трех вариантов предложенного технического решения в сравнении с известным вариантом (2) источника питания постоянного тока для дуговой печи (патент РФ №2216883) позволяют повысить экономичность печи на 4...6% и существенно (на 5...7%) снизить стоимость источника питания.

Источники информации

1. Патент РФ №1790321, Н02М 7/02, 20.03.1995 г., Бюл. №8. Источник постоянного тока для питания дуговой печи. Саньков С.А. и др.

2. Патент РФ №2216883, Н05В 7/144, Н02М 7/162, 20.11.2003 г., Бюл. №32. Источник питания дуговой печи постоянного тока. Нехамин С.М. и др.