專利名稱：回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置，它屬于電力電 子技術(shù)領(lǐng)域，可用于電弧爐、礦熱爐、電石爐、黃磷爐等大功率調(diào)壓節(jié)電的場 合。
背景技術(shù)：
電弧爐、礦熱爐、電石爐、黃磷爐等電爐都屬于高耗電設(shè)備，隨著國民經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展這些高耗能設(shè)備的應(yīng)用越來越多，其節(jié)電工作也越來越具有重要的意 義。
近些年來人們?cè)陔姞t節(jié)電方面做了許多有益的工作，取得了不少的成果。
在電爐供電及控制方面也做了許多工作，取得了一定的成績，但其產(chǎn)品電單耗 始終不盡人意，距國外的先進(jìn)水平還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?br> 最佳爐況一直是人們關(guān)心的工藝條件，它能使產(chǎn)品單耗大幅度降低，最佳 爐況與許多參數(shù)條件有關(guān)，其中電氣參數(shù)有電極電壓、電極電流、電極位置、 功率因數(shù)等。由于電爐供電功率特別大，對(duì)其調(diào)節(jié)控制十分困難，對(duì)電極電壓 的控制只能采用有載調(diào)壓開關(guān)來進(jìn)行有級(jí)差調(diào)節(jié)，因此不容易得到最佳電壓；
對(duì)電極電流的調(diào)節(jié)一般都通過調(diào)節(jié)電極高度的辦法來實(shí)現(xiàn)，這種方法因很難保 證電極電流和電極高度雙最佳故也較難達(dá)到最佳爐況，而且電極的損耗也比較 大。
哈爾濱帕特爾科技有限公司前幾年研制成功了 "開關(guān)變壓器式電弧爐節(jié)電 裝置"，它特別適于對(duì)大功率的調(diào)節(jié)，可以做到全范圍無級(jí)調(diào)節(jié)，為尋找電氣最 佳工況提供了良好手段，另外它還能進(jìn)行過流保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、最 大電流限制、省去有載調(diào)壓開關(guān)、電爐變壓器無須做抽頭等，從當(dāng)前的情況看實(shí)為一種先進(jìn)的電弧爐節(jié)電裝置。但是它的自身功率大(與被控功率相同)、造 價(jià)高、占地面積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電 裝置，以便與開關(guān)變壓器式電弧爐節(jié)電裝置成為互補(bǔ)技術(shù)，為用戶提供更多的 選擇余地。所述回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置，其特征在于包括
每相一臺(tái)電源變壓器(或三相一臺(tái)三相變壓器，下同)、多臺(tái)補(bǔ)償變壓器和 電壓極性變換電路；電源變壓器原邊繞組接供電交流電源，付邊繞組通過電壓 極性變換電路向補(bǔ)償變壓器原邊供電；補(bǔ)償變壓器付邊繞組與交流電源串聯(lián)向 電弧爐變壓器供電；極性變換電路采用高可靠性的晶閘管(SCR、 BCR)電路， 極性變換邏輯控制采用可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)，以提高整機(jī)的可靠性和抗高頻 干擾能力；當(dāng)電弧爐需要電壓較低時(shí)，控制電路(PLC)使補(bǔ)償變壓器付邊電壓 極性與供電交流電源電壓極性相反，該裝置將部分電能回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了電弧 爐降壓；當(dāng)電弧爐需要提高電壓時(shí)，控制電路(PLC)使補(bǔ)償變壓器付邊電壓極 性與供電交流電源電壓極性相同即可，電壓升高或降低的多少由投切補(bǔ)償變壓 器的臺(tái)數(shù)組合來達(dá)到。
該回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置的自身容量與調(diào)壓的范圍相適 應(yīng)，因而可以降低裝置的體積和造價(jià)。
電極電壓調(diào)節(jié)一般要求能夠無級(jí)調(diào)節(jié)或小級(jí)差多級(jí)調(diào)節(jié)，本發(fā)明采用多臺(tái) 補(bǔ)償變壓器，其付邊繞組串接后再與交流電源串聯(lián)，這樣可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)小級(jí)差 調(diào)壓。該裝置特別適于已有設(shè)備的節(jié)電改造，原來的電弧爐變壓器都具備有載 調(diào)壓開關(guān)，級(jí)差一般在10 20V左右，可利用該裝置在此級(jí)差內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，準(zhǔn) 確地尋找最佳爐況，這樣補(bǔ)償變壓器的容量可以做得很小，大幅度降低造價(jià)。根據(jù)冶煉產(chǎn)品種類的不同選擇合適的有載調(diào)壓開關(guān)擋位，使各補(bǔ)償變壓器 處于切除狀態(tài)，這時(shí)電極上得到一個(gè)基點(diǎn)電壓，當(dāng)爐況需要提高電極電壓時(shí)， 可以逐級(jí)同極性投入補(bǔ)償變壓器；當(dāng)爐況需要降低電極電壓時(shí)，可以逐級(jí)反極
性投入補(bǔ)償變壓器；級(jí)差越小越容易得到最佳爐況、節(jié)電也越多。在反極性投 入補(bǔ)償變壓器期間，部分電能被回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電調(diào)壓。補(bǔ)償變壓器的投 切電路采用晶閘管過零控制，因此該裝置產(chǎn)生的諧波很少。


結(jié)合附圖可以更加清楚地了解本發(fā)明的特點(diǎn)。
圖1是回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置主電路單線圖的一種具體 形式。
圖2是電源變壓器采用自耦變壓器的回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電 裝置主電路單線圖的一種具體形式。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖l是回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置的主電路單線圖(A相)， 其中TY為電源變壓器，它具有一個(gè)初級(jí)繞組和一個(gè)次級(jí)繞組，初級(jí)繞組的電壓 按供電電壓Ui繞制，次級(jí)繞組根據(jù)晶閘管的耐壓范圍選擇，它經(jīng)極性變換電路 向補(bǔ)償變壓器供電，該變壓器同時(shí)起隔離高壓和低壓的作用，使電力電子器件 工作在其耐壓范圍之內(nèi)；TB1 TB5為五臺(tái)補(bǔ)償變壓器，它們各具有一個(gè)初級(jí)繞 組和一個(gè)次級(jí)繞組。初級(jí)繞組的電壓按電源變壓器TY次級(jí)電壓繞制，其二端接 晶閘管極性變換電路S01 S52的相應(yīng)端(如圖1所示)，次級(jí)繞組的電壓按要 求的補(bǔ)償電壓繞制(TBI為0. 25V、 TB2為0. 5V 、 TB3為IV、 TB4為2V、 TB5為 4V，調(diào)壓級(jí)差為0.25V、調(diào)壓范圍為士7.75V)， TB1 TB5的次級(jí)繞組串聯(lián)后一 端接交流電源Ui，另一端接電弧爐變壓器。S01和S02為五臺(tái)補(bǔ)償變壓器初級(jí)繞組公共端的極性選擇用雙向晶閘管，當(dāng) S01導(dǎo)通時(shí)(S02截止)補(bǔ)償變壓器反向連接；當(dāng)S02導(dǎo)通時(shí)(SOI截止)補(bǔ)償 變壓器正向連接。Sll和S12為補(bǔ)償變壓器TBI初級(jí)繞組另一端的極性選擇用雙 向晶閘管，當(dāng)S01導(dǎo)通時(shí)(S02截止)如果S11導(dǎo)通(S12截止)則補(bǔ)償變壓器 TB1被切除；當(dāng)S01導(dǎo)通時(shí)(S02截止)如果S12導(dǎo)通(Sll截止)則補(bǔ)償變壓 器TB1反向接入；當(dāng)S02導(dǎo)通時(shí)(S01截止)如果S11導(dǎo)通(S12截止)則補(bǔ)償 變壓器TB1被正向接入，當(dāng)S02導(dǎo)通時(shí)(S01截止)如果S12導(dǎo)通(Sll截止) 則補(bǔ)償變壓器TBI被切除。S21和S22.為補(bǔ)償變壓器TB2初級(jí)繞組另一端的極性 選擇用雙向晶閘管，當(dāng)S01導(dǎo)通時(shí)(S02截止)如果S21導(dǎo)通(S22截止)則補(bǔ) 償變壓器TB2被切除；當(dāng)S01導(dǎo)通時(shí)(S02截止)如果S22導(dǎo)通(S21截止)則 補(bǔ)償變壓器TB2反向接入；當(dāng)S02導(dǎo)通時(shí)(S01截止)如果S21導(dǎo)通(S22截止) 則補(bǔ)償變壓器TB2被正向接入，當(dāng)S02導(dǎo)通時(shí)(S01截止)如果S22導(dǎo)通(S21 截止)則補(bǔ)償變壓器TB2被切除。S31 S52的工作情況與上述相似，它們負(fù)責(zé) TB3 TB5的投切。
極性變換電路的控制由主控可編程序控制器PLC(或其它智能控制器)執(zhí)行，
PLC根據(jù)電極電壓的要求來決定晶閘管極性變換電路S01 S52的導(dǎo)通與截止組 合。
B相和C相的情況與A相相同。
過壓、過流等保護(hù)功能均由PLC (或其它智能控制器)來執(zhí)行。
圖2是電源變壓器采用自耦變壓器的回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電
裝置主電路的一種具體形式(裝有四臺(tái)補(bǔ)償變壓器，調(diào)壓級(jí)差0.5V、調(diào)壓范圍
土7.5V)，具體的控制方法與圖1電路相同。
上述描述的只是該發(fā)明的幾種具體實(shí)施方式
，各種舉例說明不對(duì)發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后對(duì)前述的具 體實(shí)施方式所做的修改或變形，都不背離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1、一種回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置，其特征在于包括每相一臺(tái)電源變壓器(或三相一臺(tái)三相變壓器，下同)、多臺(tái)補(bǔ)償變壓器和電壓極性變換電路；電源變壓器原邊繞組接供電交流電源，付邊繞組通過電壓極性變換電路向補(bǔ)償變壓器原邊供電；補(bǔ)償變壓器付邊繞組與交流電源串聯(lián)向電弧爐供電；極性變換電路采用高可靠性的晶閘管SCR、BCR)電路，極性變換邏輯控制采用可編程序控制器(或其它智能控制器)來實(shí)現(xiàn)，以提高整機(jī)的可靠性和抗高頻干擾能力；當(dāng)電弧爐需要電壓較低時(shí)，控制電路(PLC)使補(bǔ)償變壓器付邊電壓極性與供電交流電源電壓極性相反，該裝置將部分電能回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了電弧爐降壓；當(dāng)電弧爐需要提高電壓時(shí)，控制電路PLC)使補(bǔ)償變壓器付邊電壓極性與供電交流電源電壓極性相同即可，電壓升高或降低的多少由投切補(bǔ)償變壓器的臺(tái)數(shù)組合來達(dá)到。
2、根據(jù)權(quán)力要求l所述的回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置，其特征在于所述的極性變換控制電路也可以由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于包括每相一臺(tái)電源變壓器、多臺(tái)補(bǔ)償變壓器和由若干電力電子器件(晶閘管)構(gòu)成的極性變換電路；電源變壓器原邊繞組接供電交流電源，付邊繞組通過極性變換電路向補(bǔ)償變壓器原邊供電；補(bǔ)償變壓器付邊繞組與交流電源串聯(lián)向電弧爐供電。當(dāng)前，回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置尚未見有報(bào)道。該回饋與增壓式電弧爐(礦熱爐)節(jié)電裝置采用改變補(bǔ)償變壓器供電極性(投切)來改變電弧爐(礦熱爐)的電極電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓節(jié)電，極性變換電路采用高可靠性的晶閘管(SCR、BCR)電路，因此該裝置具有節(jié)電、可靠性高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/24GK101650575SQ200910072649
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者孫向瑞, 潘政強(qiáng), 宇 王 申請(qǐng)人:哈爾濱帕特爾科技有限公司