ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

С целью повышения производительности электропечной установки путем увеличения передаваемой активной мощности участок короткой сети, находящейся между печным трансформатором и узлом подключения блока компенсации, выполнен в виде прямоугольной петли, образованной разнесенными одномерными шинопакетами для токов прямого и обратного направления, индуктивное сопротивление которой равно индуктивному сопротивлению печи и участка короткой сети между печью и узлом подключения блока компенсации.

На рис. 1 приведена эквивалентная схема предлагаемой системы питания, где А - индуктивное сопротивление Х ₁ электропечного контура, состоящее из индуктивного сопротивления печного трансформатора и индуктивного сопротивления участка короткой сети, который находится между печным трансформатором и узлом подключения компенсирующего устройства; Б - индуктивное сопротивление Х ₂, состоящее из индуктивного сопротивления печи и индуктивного сопротивления участка короткой сети, который находится между узлом подключения компенсирующего устройства и печью; В - емкость конденсаторной батареи Хс; Г - суммарное активное сопротивление электропечного контура r, состоящее из активных сопротивлений короткой сети и печи; jxc - ток в цепи конденсаторной батареи, jнагр - ток в цепи нагрузки; j - ток источника питания.

Индуктивное сопротивление А примерно равно индуктивному сопротивлению Б, т.е. Х ₁»Х ₂. Емкость конденсаторной батареи В такова, что коэффициент мощности на входе электропечного контура остается неизменным, например, соsj= 1.

Векторная диаграмма токов и напряжений для данного случая приведена на рис. 2, где u _x1 - падение напряжения на индуктивном сопротивлении А, u _x2 - падение напряжения на индуктивном сопротивлении Б. Поскольку векторы тока питания jмт и напряжения uпит совпадают по фазе, то вектор падения напряжения u _x1 всегда перпендикулярен вектору uпит. Вектор u _x1 всегда является гипотенузой прямоугольного треугольника напряжений ОАВ, на которую опираются взаимно перпендикулярные векторы-катеты uпит и u _x1. На этот же вектор-гипотенузу uxc опираются взаимно перпендикулярные векторы-катеты u _r и u _x2, образуя прямоугольный треугольник ОАС. При равенстве векторов u _x1 и u _x2 векторная диаграмма симметрична относительно вектора напряжения uxc(ОА), треугольники ОАВ и ОАС равны, из чего следует равенство векторов ОВ и ОС, т.е.

u _r = u _ПИТ(1)

Таким образом, мощность печного трансформатора полностью передается в активное сопротивление r, т.е. активная мощность электропечной установки повышается, по сравнению с существующей системой питания, и определяется как

(2)

На рис. 3 изображена конструкция участка короткой сети между трансформатором и узлом подключения устройства компенсации. Устройство для питания электропечей переменного тока состоит из печного трансформатора 1, к выводам которого подсоединена короткая сеть 2, выполненная из шихтованных 3 и однополярных 4 шинопакетов, и блока 5 поперечной компенсации реактивной мощности с узлом 6 подключения его к короткой сети. При этом величина индуктивного сопротивления участка короткой сети между печным трансформатором и узлом подключения блока компенсации, обуславливающая величину индуктивного сопротивления А, изменяется в зависимости от расстояния между однополярными шинопакетами прямоугольной петли.

Предлагаемое устройство для питания, эквивалентная схема замещения которого соответствует рис. 1, работает следующим образом. Компенсация индуктивного сопротивления Б печи и участка короткой сети, находящегося между печью и узлом подключения блока компенсации, в данном случае осуществляется конденсаторной батареей параллельным способом. Компенсация же индуктивного сопротивления участка короткой сети между печным трансформатором и узлом подключения компенсации осуществляется последовательным способом. Обеспечив на входе цепи значение соsj=1, в последовательном контуре, состоящем из индуктивного сопротивления А и активно-емкостного сопротивления, эквивалентного двум параллельным ветвям В и Б схемы, создается резонанс напряжений, при котором напряжение на емкости В превышает напряжение питания uпит. В результате увеличивается напряжение на активном сопротивлении, что приводит, согласно выражению (1), к росту активной мощности rп и производительности печи. В реальных печных установках не обязательно точно доводить значение индуктивного сопротивления Х ₁ до значения Х ₂, так как при этом потребуется значительная мощность устройства компенсации. Увеличение значения Х ₁ в этом случае определяется необходимым повышением активной мощности Рп.

Таким образом, внедрение устройства позволяет увеличить активную мощность электропечи на 10%.

Эквивалентная схема питания печи

Конструкция участка короткой сети между печным трансформатором и узлом

подключения блока компенсации