Circuite cuptor cu inducție

Articolul discută schemele cuptoarelor de topire cu inducție (canal și creuzet) și instalațiilor de călire prin inducție conduse de mașini și convertoare statice de frecvență.

Diagrama unui cuptor cu un canal de inducție

Aproape toate modelele de cuptoare industriale cu inducție cu conducte sunt realizate cu blocuri de inducție detașabile. Unitatea de inducție este un transformator de cuptor electric cu un canal căptușit pentru a găzdui metalul topit. Unitatea de inducție este formată din următoarele elemente, carcasă, circuit magnetic, căptușeală, inductor.

Unitățile de inducție sunt produse ca monofazate și bifazate (duble) cu unul sau două canale per inductor. Unitatea de inducție este conectată la partea secundară (partea BT) a transformatorului cuptorului electric folosind contactoare cu dispozitive de suprimare a arcului. Uneori sunt incluse doi contactori cu contactele de alimentare care funcționează în paralel în circuitul principal.

În fig. 1 prezintă o diagramă de alimentare pentru o unitate de inducție a cuptorului cu conductă monofazată. Releele de suprasarcină PM1 și PM2 sunt utilizate pentru a controla și opri cuptorul în caz de suprasarcină și scurtcircuit.

Transformatoarele trifazate sunt folosite pentru a alimenta cuptoare trifazate sau bifazate care au fie un circuit magnetic trifazat comun, fie două sau trei circuite magnetice separate de tip miez.

Autotransformatoarele sunt folosite pentru a alimenta cuptorul în timpul perioadei de rafinare a metalului și pentru a menține un regim inactiv pentru un control mai precis al puterii în timpul perioadei de finisare a metalului la compoziția chimică dorită (cu silențios, fără găurire, mod de topire), precum și în ceea ce privește cuptorul pornește în timpul primelor topiri care se efectuează cu un volum mic de metal în baie pentru a asigura uscarea treptată și sinterizarea căptușelii. Puterea autotransformatorului este selectată în intervalul de 25-30% din puterea transformatorului principal.

Pentru a controla temperatura apei și a răcirii cu aer a inductorului și a carcasei unității de inducție, sunt instalate termometre cu electrocontact, care dau un semnal când temperatura este depășită. Cuptorul se oprește automat când cuptorul este rotit pentru a scurge metalul. Întrerupătoarele de limitare conectate la acționarea electrică a cuptorului sunt utilizate pentru a controla poziția cuptorului. În cuptoarele și mixerele cu funcționare continuă, când metalul este scurs și sunt încărcate noi părți ale încărcăturii, unitățile de inducție nu sunt oprite.

Orez. 1. Schema schematică a sursei de alimentare a unității de inducție a cuptorului cu canal: VM - comutator de alimentare, CL - contactor, Tr - transformator, C - banc de condensatori, I - inductor, TN1, TN2 - transformatoare de tensiune, 777, TT2 - transformatoare de curent , R — separator, PR — siguranțe, PM1, PM2 — releu de supracurent.

Pentru a asigura o alimentare fiabilă în timpul funcționării și în caz de urgență, motoarele de antrenare ale mecanismelor de înclinare a cuptorului cu inducție, ventilatorul, acționarea dispozitivelor de încărcare și descărcare și sistemul de control sunt alimentate de un transformator auxiliar separat.

Schema unui cuptor cu creuzet cu inducție

Cuptoarele industriale cu creuzet cu inducție cu o capacitate mai mare de 2 tone și o putere mai mare de 1000 kW sunt alimentate de transformatoare descendente trifazate cu reglare secundară a tensiunii de sarcină conectate la o rețea de înaltă tensiune cu o frecvență industrială.

Cuptoarele sunt monofazate, iar pentru a asigura o încărcare uniformă a fazelor de rețea se conectează la circuitul secundar de tensiune un dispozitiv de echilibrare, format dintr-un reactor L cu reglare a inductanței prin modificarea întrefierului din circuitul magnetic și un condensator. grupul Cc conectat la un inductor în formă triunghiulară (vezi ARIS în Fig. 2). Transformatoarele de putere cu o capacitate de 1000, 2500 și 6300 kV -A au 9 — 23 trepte de tensiune secundară cu control automat al puterii la nivelul dorit.

Cuptoarele de capacitate și putere mai mică sunt alimentate de transformatoare monofazate cu o capacitate de 400-2500 kV-A, cu un consum de putere mai mare de 1000 kW, sunt instalate și dispozitive de echilibrare, dar pe partea HV a transformatorului de putere. La o putere mai mică a cuptorului și alimentarea dintr-o rețea de înaltă tensiune de 6 sau 10 kV, este posibil să se abandoneze balunul, dacă fluctuațiile de tensiune la pornirea și oprirea cuptorului sunt în limitele admise.

În fig. 2 prezintă circuitul de alimentare pentru un cuptor cu inducție cu frecvență de inducție.Cuptoarele sunt echipate cu regulatoare de mod electric ARIR, care, în limitele specificate, asigură menținerea tensiunii, puterii Pp și cosfi prin modificarea numărului de trepte de tensiune ale transformatorului de putere și conectarea secțiunilor suplimentare ale bancului de condensatori. Regulatoarele și instrumentele sunt amplasate în dulapurile de comandă.

Orez. 2. Circuitul electric al unui cuptor cu creuzet cu inducție de la un transformator de putere cu dispozitiv de echilibrare și regulatoare de modul cuptor: PSN — comutator de trepte de tensiune, C — capacitate de echilibrare, L — reactor balun, C -St — banc de condensatori de compensare, I — inductor cuptor , ARIS — regulator dispozitiv de echilibrare, ARIR — regulator de mod, 1K — NK — contactoare de control al capacității bateriei, TT1, TT2 — transformatoare de curent.

În fig. 3 prezintă o diagramă schematică a alimentării cuptoarelor cu creuzet cu inducție de la un convertor de mașină de medie frecvență. Cuptoarele sunt echipate cu regulatoare automate ale modului electric, un sistem de alarmă pentru „înghițirea” creuzetului (pentru cuptoare de înaltă temperatură), precum și o alarmă pentru o încălcare a răcirii în elementele răcite cu apă ale instalației.

Orez. 3.Circuitul electric al unui cuptor cu creuzet cu inducție dintr-un convertor de frecvență medie de mașină cu o diagramă structurală de reglare automată a modului de topire: M — motor de antrenare, G — generator de frecvență medie, 1K — NK — demaroare magnetice, TI — transformator de tensiune, TT — transformator de curent, IP — cuptor cu inducție, C — condensatori, DF — senzor de fază, PU — dispozitiv de comutare, UVR — amplificator regulator de fază, 1KL, 2KL — contactori de linie, BS — unitate de comparație, BZ — bloc de protecție, OB — bobină de excitație, RN — regulator de tensiune.

Schema instalației de călire prin inducție

În fig. 4 este o diagramă schematică a sursei de alimentare a mașinii de călire prin inducție de la un convertor de frecvență al mașinii. Pe lângă sursa de alimentare MG, circuitul include un contactor de putere K, un transformator de stingere TZ, pe înfășurarea secundară a căruia este inclus un inductor I, un grup de condensatori compensatori CK, transformatoare de tensiune și curent TN și 1TT, 2TT, de măsurare. instrumente (voltmetru V, wattmetru W, fazor) și ampermetre de curent generator și curent de excitație, precum și relee de supracurent 1RM, 2RM pentru a proteja alimentarea de scurtcircuit și suprasarcină.

Orez. 4. Schema schematică a unei unități de călire prin inducție: M — motor de antrenare, G — generator, VT, TT — transformatoare de tensiune și curent, K — contactor, 1PM, 2PM, ЗРМ — releu de curent, Pk — descărcător, A, V , W — aparate de măsurare, ТЗ — transformator de stingere, ОВГ — bobina de excitație a generatorului, РП — rezistor de descărcare, РВ — contactele releului de excitare, PC — rezistență reglabilă.

Pentru alimentarea vechilor instalații de inducție pentru tratarea termică a pieselor se folosesc convertoare de frecvență ale mașinilor electrice - un motor de antrenare de tip sincron sau asincron și un generator de frecvență medie de tip inductor, în instalațiile noi de inducție - convertoare statice de frecvență.

În fig. 5. Circuitul unui convertor de frecvență tiristor este format dintr-un redresor, un bloc de bobine, un convertor (invertor), circuite de control și blocuri auxiliare (reactoare, schimbătoare de căldură etc.). Conform metodei de excitare, invertoarele sunt realizate cu excitație independentă (de la generatorul principal) și cu autoexcitare.

Convertizoarele cu tiristoare pot funcționa stabil atât cu o modificare a frecvenței într-o gamă largă (cu un circuit oscilant cu auto-reglare în conformitate cu parametrii de sarcină modificați), cât și la o frecvență constantă, cu o gamă largă de modificări ale parametrilor de sarcină datorită unei modificări a parametrilor de sarcină. rezistența activă a metalului încălzit și proprietățile sale magnetice (pentru piesele feromagnetice).

Orez. 5. Schema schematică a circuitelor de putere ale convertorului tiristor tip TFC -800-1: L — reactor de netezire, BP — bloc de pornire, VA — întrerupător.

Avantajele convertoarelor cu tiristoare sunt absența maselor rotative, sarcina scăzută pe bază și efectul redus al factorului de putere asupra reducerii eficienței, eficiența este de 92 - 94% la sarcină maximă, iar la 0,25 scade cu doar 1 - 2%.De asemenea, deoarece frecvența poate fi variată cu ușurință într-un anumit interval, nu este nevoie să se ajusteze capacitatea pentru a compensa puterea reactivă a circuitului oscilant.