Главная страница  Переменный ток 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [ 6 ] [7] [8] [9] [10] [11]

нЬгряжение, которое нужно подвести к индуктору. Формально можно сослаться на формулу (15), где обычно принимают = = 400; 800; 1000; 1600 В. Таковы стандартные напряжения источников питания. Но 400 В имеют только преобразователи мощностью до 100 кВт; 800 В - преобразователи 250-500 кВт; 1000 В имеют преобразователи 2500 кВт 1000 Гц; 1600 В -преобразователи 500 кВт (их обмотки включаются или параллельно на 800 В, или по1следовательно на 1600 В).

Если индуктор многовнтковый, нетрудно исходить из этих напряжений и при возможности уменьшения потерь в токопро-водах брать наибольшее напряжение, если при зазоре между витками 6-7 мм сечение трубки индуктора получается приемлемым по воде. Тогда вы1бор конденсаторов, казалось бы, однозначный. Но вот задача: в процессе нагрева нагрузка резко меняется (нашример, из индуктора с большой скоростью выскакивает нагреваемый пруток или труба). Емкость становится лишней, и при электромашинном источнике питания может мгновенно произойти перенапряжение, многократно превосходящее номинальное (емкостное самовозбуждение генератора). Следствие - авария или пробой защитного разрядника, если он есть и если он правильно сконструирован н исполнен. Следовательно, недостаточно задаться одним из приведенных напряжений, так как единственным средством предотвращения перенапряжения в ЭТО.М случае является включение последовательной емкости в цепь нагревательного контура [1].

Рассмотрим другой случай: в индуктор ввели заготовку меньшего диаметра, зазор между заготовкой и индуктором увеличился, значит, увелич1йлось индуктивное сопротивление, мощность индуктора упала, а к индуктору нужно подвести полную мощность источника питания. Мощность не поднять без увеличения напряжения на индукторе, а это можно сделать только изменением его витков. Источник питания перегружать по напряжению нельзя. Здесь опять с помощью последовательной садкостн .можно увеличить напряжение на индукторе при номинальном напряжении на источнике питания без уменьшения числа витков индуктора.

Решим еще одну задачу: нужно увеличить производительность печи (например, при нагреве труб, где м!иннмального времени нагрева не существует, так как толщина ее стенки меньше глубины проникновения тока) без переделки индукторов. Опять это достигается повышением напряжения на индукторе с помощью последовательной емкости, достаточно увеличить мощность источника питания (например, параллельно имеющемуся преобразователю вкцрчить другой).

При нагреве петлевыми (овальными) индукторами (в сущности, овальный инйуктор - это ряд петлевых) их геометрия диктуется размерами Прутков! а для сообщения в деталь опре-

5) °1

.1% Ф =}= и,.

- 0,9

т-----


деленной мощности к петле нужно подводить напряжение, чаще всего ве соответствующее стандартному. Как выйти из положения? Опять при номинальном напряжении источника питания на петлю подают необходимое (обязательно более высокое, что дальше будет показано) напряжение с помощью последовательной ем-iaocTH.

Наконец, точных расчетов нет, значит, нужно иметь запас напряжения для компенсации погрешности расчета. И это можно осуществить с помощью последовательной емкости,

Рассмотрим принцип её работы (рис. 23). Известно, что прн объемном индукционном нагреве cos Фи = 0.05 Н-0,15, что означает, что такая часть от тока индуктора идет на нагрев всех токопровскдов и именно такую часть необходимо получить от генератора. Поддержание остальной части тока осуществляют конденсаторы. При полной компенсации реактивных токов козф фициент мощности генератора cos®r = 1. реактивных токов генератор не вырабатывает. Если емкости мало, генератор отдает не только часть тока, идущую на нагрев, активный ток, но и индуктивный, так как при данном напряжении на индукторе его суммарный ток будет строго однозначным. По этой же причине, если емкости много, от генератора кро.ме активного будет течь емкостный ток (через лишние конденсаторы). Если после настройки на coscpr = 1 часть параллельной емкости включить последовательно с одним из полюсов генератора (рис. 23,6), то ее будет недоставать на зажимах рндуктора (их принято называть «нагрузкой» и обозначать напряжением на нагрузке С/„). При этом коэффициент мощности нагрузки cos<p„ отстающий (индуктивный). Однако cos<pr должен быть паспортным (от 0,9 опер, до 1),иначенеполучнтьполнуюмощностьотгенератора.

Рис. ч23. Способ регулировки напряжения на индукторе при постоянном напряжении на генераторе: а - параллельный контур; б - смешанный контур (часть параллельной емкости включается последовательно с цепью генератора, при необходимости ki?h-денсаторы переключаются на удвоенное напряжение); в -векторная диаграмма смешанного контура и графическое определение коэффициентов мощности на генераторе н параллельном контуре



аЕсли созфг индуктивный, тогда номинального тока возбу-шня генератора ig, будет недостаточно для получения номинального напряжения генератора 1Уг. „ом -сработает защита по току возбуждения, которая устанавливается на 1,3(вн. причем /вн« 1,251,3 is.x.x, где .х -ток возбуждения, при котором достигается номинальное напряжение генератора без нагрузки (при «холостом ходе»).

Если cos фг емкостный (более емкостный, чем ирн cos фг.ном)) ток возбуждения генератора при номинальном напряжении г. ном будет меньше номинального, значит, полной активной мощности от генератора также получить нельзя, так как от генератора идет лишний емкостИый ток. Таким образом, ток возбуждения является главным индикатором настройки. Здесь роль последовательной емкости, напряжение на которой обозначим t/cnc, состоит IB том, что, замыкая треугольник напряжений и г, и а и Lcnc. она позволяет оторвать напряжение на иа дукторе от напряжения на генераторе, оставляя его в требуемой фаве с общим для всех элементов схемы током генератора /р.

По трем указанным вольтметрам легко определить фазу напряжений Ur и и. Фаза С„с ясна: ток в конденсаторах всегда опережает напряжение на 90°. Таким образом, меняя фазу U„ изменением параллельной емкости С„с и меняя величину последовательной емкости С„с, всегда можно получить номинальный созфг и необходимое напряжение на индукторе и». По величине напряжений их фааы легче всего получить графическим построением. Циркулем строится верхний полукруг радиусом 10 ед. (любых). Через каждую 1/10 часть радиуса (точки на вертикальной линии, исходящей из центра полуокружности - линии вектора тока генератора) проводятся горизонтальные линии до пересечения с полуокружностью. Точки пересечения горизонтальных линий с полуокружностью дают лрадуировку совф вектора напряжения, причем первая точка (первая от центра горизонталь) соответствует созф = 0,1; пятая точка (пересечение пятой горизонтали с полуокружностью) cooTBercfBy-ет со8ф=0,5; восьмая точка от центра соответствует совф=0,8 и т. д. Последняя точка - десятая - Я1вляется точкой касания горизонтали с шолуокр уж костью и соответствует со8ф=1. Точки пересечения, расположенные справа от вектора /г, соответствуют емкостному (опережающему) cos фг, слева-индуктивному (отстающему).

Бели принять масштаб измерений, например, одно деление - 100 В, тогда циркулем слева от h проводится дуга при радиусе Lh, ,справа от /г -дуга, соответствующая И, затем находится горизонтальный отрезЬк, равный t/c„c, между дугами и 17г. Получен однозначный треугольник напряжений при данном включении нагрузки на генератор. Продолжением линии векто-

ров Lh и и г до пересечения с полуокружностью определяются ш фазы по указанной градуировке созф.

Если со8фг емкостный и меньше значения 0,8, нужно уменьшить параллельную емкость и, может быть, увеличить последовательную. Наоборот, если созфг индуктивный, нужно увеличить Ср и, возможно, уменьшить С„.

Если С08фг соответствует номинальному, а мощность от генератора недостаточна, т. е. недостаточно напряжение на индукторе, не меняя число витков индуктора следует уменьшить С„р и С„с, напряжение и„ возрастает. При этих манипуляциях важно защитить генератор от перенапряжений (например, при коротком замыкании в цепи нагрузки после Сдс), поэтому на зажимах генератора необходимо иметь разрядник.

Роль Спс этим не ограничивается. Она поэвОЛяет предотвращать перегрев концов заготовок (труб) при входе и выходе концов из индуктора за счет автоматического возрастания напряжения при входе заготовки. При пустом индукторе напряжения

и t/„ автоматически уменьшаются в сравнении с заполненным. По мере заполнения индуктора нагрузкой эти напряжения возрастают с закономерностью, предопределяемой отношением. UjUj. , причем, чем больше t/„/f/, , тем больше пределы регулировки. Чем больше конец заготовки выходит из индуктора, тем ниже указанные напряжения.

Наконец, при прохождении через индуктор более холодных участков заготовки мощность (или напряжение на индукторе) автоматически возрастает. Это явление, возможное только при наличии С„с , можно назвать параметрическим регулированием температуры. Его используют при подогреве труб перед редукционными станами после непрерывных станов, где очагом неравномерности является контакт трубы с оправкой.

Известна еще роль Сс в преобразователях верхнего диапазона средней частоты, когда разработчики преобразователей частоты используют емкостное подмагничивание генераторов, имеющих малый запас электромагнитной мощности, В этом случае за напряжение генератора принимают напряжение после С„с - На самом деле на1пряжение на зажимах генератора много выше.

Вышеизложенная методика использования, Спс относится и к работе с преобразователями, которым разработчики жестко приписывают о1Ч>еделенные величины Спс. Однако их не следует соблюдать, если это требуется для (регулировочных... целей. Здесь важно замерить напряжение, [/г на зажимах генератора при номинальной нагрузке с Спс и затем не превышать его, когда вводится Сцс при варьировании или параметрическом регулировании, так как Vt предопределяет потери в магиито-проводе.генератора.



1Для безопасности работы С„с важно выбрать но;мияальное напряжение (тип) конденсаторов. Это следует выполнить следующим образом.

Поскольку генераторы допускают длительную перегрузку по току на 25% [6], через конденсатор может проходить ток 1,25/г. Величина последовательной е.мкости, .мкФ, определяется по формуле:

С„,-(/,lO)/(u>a,„e), (41)

где Ucnc вытекает из треугольника напряжений, когда заданы и Ur.

Следовательно, последовательные конденсаторы выбираютс5> на напряжение 1,25 t/nc- При этом допускается последовательное включение банок (см. табл. 10).

Параллельные конденсаторы должны быть выбраны на напряжение в полтора-два раза выше номинального напряже ния источника питания, так как на индукторе напряжение выше, чем на генераторе. При этом следует помнить, что при использовании конденсаторов на пониженном напряжении их .мощность онижается в отношении (t/pge/t/nom).

2.3. Компоновка конденсаторных батарей

При эксплуатации индукционных установок основной дефицит составляют конденсаторы. Поэтому некоторый запас, образующийся из-за первоначального использования на пониженном напряжении, позволит на иакое-то время преодолеть кризис. Выход конденсаторов нз строя обусловлен прежде всего нарушением герметизации гари транспортировке, неоднократных перевалках; под1Ключ€нием с помощью жестких шинок (вместо гибких «косичек»); нагревом корпусов электромагнитным полем сборных шин, когда последние расположены над конденсаторами вертикально и с большим зазором между собой (он должен быть в 25-30 раз меньше расстояния до корпуса конденсатора). Лучше Щины располагать в горизонтальной плоскости одну над другой, тогда и в металлоконструкциях над шинами будет индуктироваться меньший ток.

Таким образом, поставка, осуществляемая не «вроссыпь», а блоками по 5, Ю или 13 конденсаторов с соответствующими их подключениями на смонтированные в блоках шины, с полным оснащением системы-их водяного охлаждения и защиты, с соот-ветствующ1И.ми транспортировочными распаркам1и, позлволНт при том же количестве выпускаемых конденсаторов доставлять заказчику на 30-33°/(кльше.

Разделение конденсаторов на многочисленные типы также повышает их дефицит. Еще в 1930-е годы, получая среднечастот-ные конденсаторы, например фирмы «Вестингауз» (США), мож-

но было на щитках прочитать, при какой частоте тока какое напряжение допустимо. В настоящее время по вине служб снабжения в одном регионе скапливаются конденсаторы одной частоты, в другом регионе - другой. Начинаются обмены и новые перевалки конденсаторов. Однако достаточно незначительно упорядочить секции и можно получить один тип среднечастотныч конденсаторов.

Сейчас конденсаторы при необходимости можно использовать на другой частоте тока. При этом их нужно подключить к такому напряжению, чтобы ток в конденсаторе был паспортным. Например, конденсатор на 2400 Гц ЭСВК-0,8-2,4 (550 ювар, 57 мкФ в банке) рассчитан на ток/, =Qi/t/K = (550X X 10)/800 = 690 А. При частоте тока 10 кГц он будет иметь сопротивление = 1/шС= 10V (2я-10*-57) = 0,28 Ом. Следовательно, t/„ лея = Кс = 690-0,28 = 193 В.

Конденсатор ЭСВК-0,5-10 (500 В; 10 кГц; 650 квар; 41,4 мкФ; ток (650-103)/500 = 1300 А) при частоте тока 2,4 кГц может быть включен на напряжение =1х = 10®/(2п-2,4Х X 10-41,4) = 2080 В, т. е. ;во сколько раз частота ток,я меньше номинальной, во столько раз можно увеличить подводимое напряжение и наоборот.

, В связи с те.м что до сих пор заводом-изготовителем не организована поставка серийных блоков конденсаторных батарей, разработчики практически к каждой новой индукционной уста новке рисуют новые чертежи конденсаторных батарей. Хотя они и выполняются на базе «старых» чертежей, все же отражают «вкусы» разработчика часто с отклонением от технических тре бований. Их можно сформулировать следующим образом:

а) конструкция батареи может быть шкафной или стеллажной, которые различаются только наличием или отсутствием на каркасе петель для дверей или решеток, а также кронштейнов для "блок-контактов. Внутренняя «начинка» с шинами, вентилями, шлангами и трубопроводами должна быть одинакова вне зависимости от одного из трех видов размещения (подпольное, напольное и на антресоли);

б) предпочтительным Я1вляется размещение конденсаторной батареи в приямке под индукторами, если ее исполнение двух-или трехэтажное, стеллажное, она не занимает дополнительной производственной площади. Для защиты конденсаторов от цот-дания на них воды из индукторов необходимо ввести соотвег-ствующие поддоны;

в) если размещение конденсаторов одноэтажное, они располагаются под индукторами на нулевой отметке;

г) при высоких грунтовых водах предпочтительным является стеллажное исполнение с размещением на антресоли;

д) на нулевой отметке многоэтажный стеллаж устанавливают в отдельном помещении без загромождения двусторон-




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [ 6 ] [7] [8] [9] [10] [11]

0.0157