Поперечная компенсация

В качестве источников Q использ. синхр. компенсаторы и статич. конденсаторы

Синхр. компенсаторы- СД облегченной конструкции без нагрузки на валу (Достоинства:

полная регулировка Q) Большинство СК имеют большую инерционность и не позволяют колебаний напряжения, обладают значит. стоимостью и сложны в эксплуатации, имеют потери акт. мощности.

Статич. компенсаторы- батареи конденсаторов, более надежны и экономичны. Бывают регулируемые и не регулируемые. Наиболее часто использ. конденсаторные батареи с дискретным регулированием, путем подключения и отключения контакторами. Такие конд. батареи только для компенс. отклонения напряжения, а не его колебаний.

При выборе конкретной схемы подключения попер. компенсации необходимо учитывать:

1) Чем ближе подключена конд. батарея к самой ЭТУ, тембольшая часть её Эл.оборудования разгружается от Q

2) Мощность батареи пропорциональна, поэтому её необходимо включать на наибольшее напряжение

3) При выборе конкретной схемы производится технико-экономич. анализ

В установках руднотермических, ДСП, индукционных пром. частоты и др. печей широко распространено прямое включение конденсаторных батарей на стороне ВН печного тр-ра (рис. а). Однако схема не разгружает печной тр-р от реактивной мощности. Этот недостаток устраняется в других схемах. (схема б) требует установки доп. тр-ра, а в (схеме в) заменяется двухобмоточный тр-р на трехобмоточный.

Емкостное сопротивление постоянной части конд. батареи рассчитывается следующим образом

- коэф. трансформации

- Номин. напряжение к которому подключена конд. батарея

- требуемый угол на нагрузке

- естесв. угол на нагрузке без компенсирующих устройств

Расчет производится для поднятия Cosφ до требуемой величины

Сопротивление переменной части конд. батареи для поднятия уровня напряжения на нагрузке

- отклонение напряжения при отсутствии компенсации в %

- допустимое отклонение напряжения в %

Недостатки попер. компенсации:

1) при вкл. и откл. конд. батарей, а также при коммутации её секций возникают толчки тока и перенапряжения из-за наличия колебательного контура, образованного емкостью и индуктивностью сети тр-ра. Все это требует установки доп. токоограничит. реакторов, Это снижает срок службы конденсаторов.

Конденсаторные батареи могут включаться либо непосредственно в рассечку цепи на высоком или промежуточном напряжениях (а и б)

Либо через повышающий тр-р на вторичной стороне печного тр-ра (в).

Установка продольной компенсации повыш. напряжение на нагрузке. Для руднотермических печей это увеличение достигает 30-50%, это позволяет повысить максимально достижимую акт. мощность. Реактивная мощность пропорциональна

Поэтому при изменениях мощности нагрузки, а следовательно и тока происходит частичная автоматич. компенсация колебаний напряжения, поэтому устр-ва продольной компенсации использ. для крупных потребителей с резко переменной нагрузкой.

Недостатки:

Возможность возникновения резонансных явлений и появление перенапряжений, особенно резко они проявляются при наличии В токе нагрузки высших гармоник.

Сопротивление для устройств продольной компенсации расчит. след. образом.

Конд. батарею с выбирают для поднятия Cosφ, а для компенсации отклонений и колебаний напряжения емкостные сопротивления конд. батареи должно быть равно

- допустимый ток нагрузки конд. батареи

Вопрос № 40. Автономный резонансный инвертор с диодами встречного тока в режиме удвоения частоты. Схема. Временные диаграммы. Принцип действия. Достоинства и недостатки. Коммутация тиристоров.

Вопрос №41. Выбор питающего ИКП электропечного трансформатора. Определение глубины проникновения тока в металл.

Предварительная оценка сечения магнитопровода печного трансформатора

Исходя из предположения, что напряжение индуктора печи равно электродвижущей силе индуктора печи , и используя известные выражения (5.1.1, 5.1.2, 5.1.3, 5.1.4, 5.1.5), определяется поперечное сечение магнитопровода печного трансформатора (5.1.6).

, (5.1.1)

, (5.1.2)

, (5.1.3)

, (5.1.4)

, (5.1.5)

где – полная мощность индукционной канальной печи, В×А;

– ЭДС индуктора канальной печи, B;

– межвитковое напряжение в индукторе, В;

– частота питающей сети, Гц. Все индукционные канальные печи работают при частоте 50 Гц, поскольку достаточно высокий электрический КПД системы индуктор – канал может быть обеспечен на этой частоте при любом удельном сопротивлении расплавляемого металла и выполнении условия ( - радиальный размер канала печи, - глубина проникновения тока в расплавленный металл);

– число витков индуктора;

– магнитный поток в магнитопроводе печного трансформатора, Bб;

– магнитная индукция в магнитопроводе печного трансформатора, Тл (Тл = Bб/м²).

Допустимую величину магнитной индукции В в магнитопроводе печного трансформатора ввиду тяжелых условий работы принимают меньшей, чем в обычных силовых трансформаторах. Например, для электротехнической стали 1511 величина Тл;

– ток в индукторе, А;

– плотность тока в индукторе, А/м². При воздушном охлаждении индуктора плотность тока не должна превышать 4 МА/м², а при водяном охлаждении должна быть не более 20 МА/м²;

– поперечное сечение проводника индуктора, м²;

– поперечное сечение магнитопровода печного трансформатора, м².

На основании опыта проектирования и эксплуатации индукционных канальных печей и с учетом качества материала межвитковой изоляции индуктора межвитковое напряжение в индукторе печного трансформатора принимается 6 – 7 В на один виток на малых печах и 12 – 20 В на один виток – на больших печах [8].

По [3] межвитковое напряжение принимается 7 – 10 В на один виток.

Таким образом, ориентировочное значение величины сечения магнитопровода печного трансформатора может изменяться в довольно широком диапазоне

. (5.1.6)

, м².

Расчет поперечного сечения магнитопровода печного трансформатора

При введении дополнительных коэффициентов и обозначений поперечное сечение магнитопровода определяется по выражению

, м², ^[1] (5.2.1)

где - коэффициент, зависящий от конструкции трансформатора печи;

- коэффициент, зависящий от отношения массы стали печного трансформатора к массе меди обмотки индуктора.

Входящие в выражения для определения коэффициентов С и величины и обозначают соответственно длину одного витка индуктора и общую длину магнитопровода (всех стержней и ярем) в метрах.

При расчете приняты значения плотности электротехнической стали , кг/м³, плотности меди обмотки , кг/м³, что соответствует коэффициенту 0,51 в определении коэффициента С. Исходя из практических результатов, принято для однофазного броневого трансформатора , для стержневого трансформатора , для трехфазного трансформатора ; для трехфазного броневого пятикернового .

При принудительном воздушном охлаждении индуктора ; при водяном охлаждении для печей, плавящих медь, алюминий и цинк ; для печей-накопителей чугунолитейных цехов .

Площадь сечения стержня печного трансформатора с учетом межлистовой изоляции

, м², (5.2.2)

где - коэффициент заполнения сталью [5].

Значения в зависимости от толщины стального листа и от вида изоляции приведены в табл. 5.2.1.

Значения коэффициента заполнения сталью

магнитопровода печного трансформатора

Вид изоляции	Коэффициент заполнения сталью,
Толщина стального листа 0,35 мм	Толщина стального листа 0,50 мм
Лаковая изоляция толщиной 0,01 мм	0,90 ÷ 0,91	0,92 ÷ 0,93
Оксидированное покрытие	0,93	0,95

Магнитопровод печного трансформатора изготовляется из листовой электротехнической стали, ярмо выполняется съемным в связи с необходимостью регулярной сборки и разборки.

Для устранения нагрева в месте стыка прижимное ярмо отделяется от стержней изолирующими прокладками толщиной 0,25 – 0,5 мм из электрокартона или миканита. На рис. 5.2.1 [8] показан применяемый способ стяжки листов трансформаторной стали, ярма и стержней. Пакет магнитопровода 1 сжимается накладками 2 из немагнитного металла с помощью стальных шпилек 3. Диаметр шпилек выбирается в пределах 12 – 16 мм, а расстояние между ними обычно составляет 120 – 240 мм. Среднее давление сжатия листов должно быть

Рис. 5.2.1. Способ стяжки листов трансформаторной стали магнитопровода печного трансформатора

не менее 0,30 МН/м². Допускаемое напряжение в шпильке до 90 МН/м². Шпильки изолируют от листов трансформаторной стали фибровыми, бакелитовыми или миканитовыми трубками 4, а накладки – листовым миканитом или асбестом 5.

Форма поперечного сечения стержня при небольшой мощности трансформатора квадратная или прямоугольная, а при значительной мощности – крестообразная или ступенчатая [5].

Для печного трансформатора с магнитопроводом стержневого типа сечение стержня равно сечению ярма = , а для броневого - .

Между стержнем и индуктором помещается изолирующая бумажно-бакелитовая или стеклотекстолитовая гильза, закрепленная деревянными клиньями. Толщина изолирующей гильзы (м).

Внутренний диаметр изолирующей гильзы

, м, (5.2.3)

где - коэффициент заполнения круга диаметром , зависящий от формы сечения стержня (или коэффициент заполнения материалом сердечника окружности, описанной вокруг него).

Для квадратного сечения . Для ступенчатого сечения при числе ступеней 2, 3, 4 и 5 соответственно ; 0,81; 0,83; 0,85. Чем выше мощность печного трансформатора, тем больше число ступеней сердечника.

Выбрав число ступеней, можно найти наивыгоднейшую ширину каждой ступени, дающую наибольшую величину для коэффициента .

Однако, для того чтобы разместить детали прессовки сердечника (гайки, головки болтов, нажимные и изолирующие пластины и т.д.), на практике при числе ступеней больше двух приходится отступать от наивыгоднейшей (с точки зрения наибольшего заполнения) ширины каждой ступени [5]. В табл. 5.2.2 даны значения для ширины каждой ступени.

Значения ширины ступеней стержня

магнитопровода печного трансформатора