Электрооборудование и регулирование параметров ЭПС

Мощность современных ЭПС колеблется от сотен ватт до нескольких мегаватт.

Печи мощностью более 20 кВт выполняются трехфазными при равномерном распределении нагрузки по фазам и подключаются к сетям 220, 380, 660 В непосредственно или через печные трансформаторы (или автотрансформаторы).

Применяемое в ЭПС ЭО включает 3 группы: силовое ЭО, аппаратура управления и контрольно-измерительная (КИП).

К силовому ЭО относятся:

- силовые понижающие трансформаторы и регулировочные автотрансформаторы (АТ).

- силовые электроприводы (ЭП) вспомогательных механизмов,

- силовая коммyтaционная и защитная аппаратура.

К аппаратуре управления относятся комплектные станции управления с коммутационной аппаратурой.

К КИП относятся приборы (устройства) контроля, измерения и сигнализации. Обычно вынесены на щит.

ЭПС, получающие сетевое питание, значительно проще, так как не нуждаются в силовых трансформаторах.

Регулировочные трансформаторы и АТ целесообразно применять, когда печь выполнена с НЭ, меняющими свое сопротивление в зависимости от температуры (вольфрамовые, графитовые , молибденовые), для питания соляных ванн и установок прямого нагрева.

Все промышленные печи сопротивления работают в режиме автоматического регулирования температуры. Регулирование рабочей температуры в ЭПС производится изменением подводимой мощности.

Регулирование подводимой к печи мощности может быть дискретным и непрерывным.

При дискретном регулировании возможны следующие способы:

- периодическое подключение и отключение ЭПС к сети (двухпозиционное

регулирование);

- переключение НЭ печи со «звезды» на «треугольник»), либо с последовательного соединения на параллельное (трехпозиционное регулирование).

Наибольшее распространение получило двухпозиционное регулирование, так как способ прост и позволяет автоматизировать процесс.

Процесс двухпозиционного регулирования температуры ЭПС представлен на рис. 10.1.

Рисунок 10.1 - Двухпозиционный дискретный регулятор температуры ЭПС

Функциональная схема двухпознционноro дискретного регулятора температуры ЭПС состоит из следующих основных элементов:

• ПТК - прибор теплоконтроля, для обработки входного сигнала и выдачи исполнительного;

• В - выключатель сетевой, для подключения (отключения) ЭПС к сети;

• КВ - катушка выключателя.

Рядом показаны графики изменения тeмпepaтypы в печи (Т_эпс), температуры изделия (Т_изд) и потребляемой мощности (Р_пoтp).

Принцип действия состоит в следующем: в рабочем пространстве ЭПС тeмпература контролируется датчиком температуры (термопара, термометр сопротивления или фотоэлемент), сигнал, с которого поступает на вход ПТК.

ПТК вырабатывает сигнал в зависимости от отклонения фактической темпеpaтyры от заданной (Т_зад) и выдает его на катушку выключателя. При достижении Т_зад + ∆Т выключатель В отключится. За счет поглощения теплоты нагреваемым телом и потерь в окружающее пространство температура снижается. При достижении Т_зад - ∆Т выключатель В включится.

За счет повторения таких циклов изделие прогревается и выдерживается при заданной тeмпepaтype в течение времени (t), определяемом технологическим процессом.

Такое регулирование называется дискретным в зоне нечувствительности регулятора. Точность поддержания заданной температуры не ниже ± 1 %.

При трехпозиционном регулировании подводимая к печи мощность изменяется при переключении нагревателей со «звезды» на «треугольник». Такое регулирование позволяет снизить мощность, потребляемую из сети.

С энергетической точки зрения такой способ регулирования достаточно эффективен, поскольку при нем не оказывается вредного влияния на питающую сеть (не происходит отключение ЭПС от сети).

При непрерывном регулировании изменяется подводимое напряжение. Это достигается несколькими способами, но самый эффектиый из всех - импульсное регулирование с использованием тиристорных регуляторов.

Процесс импульсного регулирования мощности печи представлен на рис. 10.2.

Рисунок 10.2 – Тиристорный импульсный регулятор температуры ЭПС

Периодичность работы тиристоров выбирают в зависимости от тепловой инерционности ЭПС.

Выделяют три основных способа импульсного регулирования:

- импульсное регулирование при частоте коммутации f_к=2×f_c (где f_c - частота тока питающей сети) с изменением момента отпирания тиристора называется фазоимпульсным или фазовым (кривые 1);

- импульсное регулирование с повышенной частотой коммутации f_к>2×f_c (кривые 2);

- импульсное регулирование с пониженной частотой коммутации f_к<f_c (кривые З).

Путем импульсного регулирования можно получить плавное регулирование мощности в широких пределах без дополнительных потерь, обеспечивая соответствие потребляемой печью и подводимой из сети мощностей.

Лекция 11.