專利名稱：單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，適用于各種單相電加熱爐因耗電容量大造成對電力網(wǎng)絡(luò)干擾的三相嚴(yán)重不平衡的場合，特別是適于有色金屬加工中熔鑄純銅的工頻有芯感應(yīng)爐。
目前國內(nèi)、外采用的單相感應(yīng)電爐經(jīng)常引起三相不平衡供電問題。目前國內(nèi)從芬蘭引進(jìn)國際上先進(jìn)的上引連鑄法生產(chǎn)無氧銅桿生產(chǎn)線上的熔化爐，保溫爐雖采用了三相電抗器平衡線路，變壓器抽頭，用分級開關(guān)調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)斷續(xù)，調(diào)壓過程中由暫態(tài)階躍電脈沖產(chǎn)生的電磁力沖擊對爐襯粘合材料有破壞作用降低爐襯壽命，這種三相電抗器仍然解決不了在自動(dòng)分壓調(diào)節(jié)過程中的平衡電抗匹配問題、不能達(dá)到自動(dòng)平衡，而且變壓器本身電耗大。
本實(shí)用新型的目的是提供一種單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，解決了單相電爐三相供電平衡問題，能在自動(dòng)調(diào)節(jié)單相電爐溫度過程中，實(shí)現(xiàn)三相供電的自動(dòng)平衡問題。
單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器主要有三臺單相變壓器、可控硅直流調(diào)壓器、XWZE－402型儀表組成。主要部件裝配在控制柜內(nèi)組成一體，便于操作使用。三臺單相變壓器組成三倍頻變壓器。1SB(或2SB)每臺單相變壓器有三個(gè)繞組一個(gè)初級繞組1a1(或2a1)、一個(gè)次級繞組1a2(或2a2)、一個(gè)勵(lì)磁繞組1a3(或2a3)，三臺單相變壓器的三個(gè)初級繞組1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)連成星形接線后投入A、B、C三相電力網(wǎng)絡(luò)，三個(gè)次級繞組1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)串聯(lián)接線后成開口三角形引接至電爐變壓器1LB、2LB的初級繞組，三個(gè)勵(lì)磁繞組1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)也串接成開口三角形接至可控硅調(diào)壓器1KTs(或2KTs)輸出端子?？煽毓柚绷髡{(diào)壓器1KTs(或2KTs)的控制極輸出極分別與儀表XWZE－402儀表y2(或y3)的PID輸出端子“＋”、“－”極相連，儀表y2(或y3)PID輸出端子另二個(gè)端子與裝在電爐內(nèi)的熱電偶K2(或K3)連接?？刂破辽线€裝有溫度顯示器由熱電偶測得的爐內(nèi)溶液溫度經(jīng)儀表XWZE－402處理后即能顯示出來?？吭谥绷骺煽卣{(diào)壓器控制屏上還裝有電位器旋鈕W1、W2，當(dāng)可控直流調(diào)壓器不與儀表y2、y3的PID輸出端子連接時(shí)，可調(diào)節(jié)W1、W2來進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓。
單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器當(dāng)三倍頻變壓器各初級繞組施加對稱的三相平衡電壓時(shí)，根據(jù)三相平衡三角形原理分析，次級繞組的輸出電壓為零，此時(shí)調(diào)節(jié)可控硅調(diào)壓器的導(dǎo)通角，使1SB、2SB的鐵芯達(dá)到磁性飽和，則在鐵芯中將產(chǎn)生平頂波磁通，該磁通波形按富氏級數(shù)分析得，無偶次諧波，而卻有基波和三次諧波及奇次諧波磁通，由于三次諧波電流方向相同、大小相等，在星形連接的初級繞組中是流不通的，瞬時(shí)值為零，而平頂波磁通在1SB、2SB的次級繞組中感應(yīng)出的三次諧波和其它奇次諧波，由于次級繞組是接成開口三角形的，故在開口處對稱的一、五、七……次等奇次諧波矢量和為零，僅剩下有相同相序的三次諧波和三的奇數(shù)倍的奇次諧波，其中三次諧波幅值最大，合成的三次諧波幅值是每相中三次諧波幅值的三倍，其余諧波很弱，故在電爐變壓器1LB、2LB的初級繞組內(nèi)通過的主要是三次諧波電流，三次諧波電流使熔溝的熱電效率得到很大提高，加快了熔化速率。由于此變壓器使變壓后的電流頻率為原電力網(wǎng)絡(luò)供電頻率基波的三倍，故稱其為三倍頻變壓器。以上所述即是三倍頻變壓器將三相電源轉(zhuǎn)換成對單相電爐供電而又達(dá)到三相自動(dòng)平衡的基本原理。
為了調(diào)節(jié)三倍頻變壓器的輸出電壓以適應(yīng)加熱對象不同溫度的需要，就不須改變1SB、2SB的鐵芯磁通飽和深度，也即不須改變勵(lì)磁繞組1a3、1b3、1c3和2a3、2b3、2c3的直流電流值，這項(xiàng)功能由調(diào)節(jié)可控硅調(diào)壓器1KTS、2KTS的輸出直流電壓來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)其不與儀表y2、y3的PID輸出端子連接時(shí)即切除XWZE－402型儀表輸入信號時(shí)，可調(diào)節(jié)安裝在圖2控制屏上的電位器旋鈕W1、W2來進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，而當(dāng)接入儀表y2、y3的PID輸出端子時(shí)，則可用儀表來實(shí)現(xiàn)PID規(guī)律的銅液溫度自動(dòng)控制。
當(dāng)銅液溫度過高時(shí)，由熱電偶K2、K3傳送入儀表y2、y3的熱電勢值增大，使儀表指針偏轉(zhuǎn)角度增大，達(dá)到接近或超過儀表設(shè)定值位置，使其輸出的PID信號電流減小，也即使可控硅調(diào)壓器1KTS、2KTS的輸入信號減弱，使1KTS、2KTS的直流輸出電壓、輸出電流減小，從而使三倍頻變壓器的鐵芯磁通飽和深度降低，使供給1LB、2LB的三倍頻電壓值、電流值減小，使銅液溫度上升速度減慢或逐漸降低。反之，當(dāng)銅液溫度過低時(shí)，則整個(gè)過程恰與上述相反，如此不斷反復(fù)，不僅實(shí)現(xiàn)了單相電爐三相供電自動(dòng)電壓平衡，而且也達(dá)到了銅液溫度在三相供電平衡條件下的自動(dòng)控制的要求。
單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)器采用了1KTS、2KTS可控硅調(diào)壓，配以XWZE－402型中圓圖自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)儀表，進(jìn)行PID(比例、積分、微分調(diào)節(jié))調(diào)節(jié)，較之國內(nèi)外通常采用的抽頭自耦變壓器配電壓分接開關(guān)的電壓調(diào)節(jié)方式具有供電簡單、節(jié)約電能、使用方便、操作自如優(yōu)點(diǎn)；尤其是這種特有的另觸發(fā)式連續(xù)無級的調(diào)壓方式，避免了在調(diào)壓過程中由暫態(tài)階躍電脈沖產(chǎn)生的電磁力沖擊對爐襯的材料粘合筑實(shí)的震散破壞作用，提高了爐襯壽命，減少了箱爐費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本，采用了三相供電自動(dòng)平衡的三倍頻平衡變壓器，較之國內(nèi)自建和從芬蘭引進(jìn)的生產(chǎn)線，不僅可以解決單相感應(yīng)電爐三相供電出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)自動(dòng)平衡問題，而且對采用柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源的企業(yè)可減少裝機(jī)容量 1/3 － 1/2 ，因而降低了投資成本。
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的電氣原理圖。
圖2是本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型用于控制熔鑄純銅的工頻有芯感應(yīng)爐保溫室熔溝溫度示意圖。
圖4是本實(shí)用新型用于控制熔鑄純銅的工頻有芯感應(yīng)爐熔化室雙熔溝溫度示意圖。
參照附圖1、2、單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器具有三臺單相變壓器、可控硅直流調(diào)壓器、XWZE－402型儀表組成，裝成控制柜。三臺特殊的單相變壓器組成三倍頻變壓器1SB(或2SB)；每臺單相變壓器有三個(gè)繞組一個(gè)初級繞組1a1(或2a1)、一個(gè)次級繞組1a2(或2a2)、一個(gè)勵(lì)磁繞組1a3(或2a3)、三臺單相變壓器的三個(gè)初級繞組1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)連成星形接線后，投入A、B、C三相電力網(wǎng)絡(luò)。三相電源A、B、C按圖1分別按星形接線接入三倍頻變壓器1SB、2SB的初級繞組1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)，而其次級繞組1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)則分別串接成開口三角形后與電爐變壓器1LB(或2LB)的初級繞組相連，同樣勵(lì)磁繞組1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)分別串接成開口三角形，但其出線端子是接入可控硅直流調(diào)壓器1KTs(或2KTs)的直流電壓輸出回路?？煽毓柚绷髡{(diào)壓器1KTs(或2KTs)的控制極、輸出極分別與儀表XWZE－402儀表y2(或y3)的PID輸出端“＋”、“－”極相連。儀表y2(或y3)PID輸出端另二個(gè)端子與裝在電爐內(nèi)的熱電偶K2(或K3)連接用于測量電爐內(nèi)溶液溫度反饋給可控硅直流調(diào)壓器以便自動(dòng)控制溫度?？刂乒竦目刂破辽隙诉€裝有溫度顯示器，由熱電偶測得的爐內(nèi)溶液溫度經(jīng)儀表XWZE－402處理后即能直觀顯示出來。在可控調(diào)壓器控制屏旁邊還裝有用于手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓的電位器W1、W2，此時(shí)可控直流調(diào)壓器不與儀表y2，y3的PID輸出端相連時(shí)采用。
參照圖3、4分別是單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器用于移動(dòng)式多用組合爐控制熔鑄純銅的工頻有芯感應(yīng)爐保溫室熔溝溫度、和純銅熔化室二個(gè)熔溝溫度的示意圖，從實(shí)際使用情況看已達(dá)到本實(shí)用新型的目的解決了單相電爐三相供電平衡問題，能自動(dòng)調(diào)節(jié)工頻有芯感應(yīng)電爐保溫室和熔化室熔溝溫度，避免了在調(diào)壓過程中由暫態(tài)階躍電脈沖產(chǎn)生的電磁力沖擊對爐襯破壞作用，提高了爐襯壽命，降低了生產(chǎn)成本，使用方便比目前國內(nèi)外使用的控制裝置節(jié)約電能。
權(quán)利要求1.一種具有三臺單相變壓器，可控硅直流調(diào)壓器、XWZE-402型儀表組成的單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，其特征是三臺單相變壓器組成三倍頻變壓器，每臺單相變壓器有三個(gè)繞組一個(gè)初級繞組1a1(或2a1)、一個(gè)次級繞組1a2(或2a2)、一個(gè)勵(lì)磁繞組1a3(或2a3)；三臺單相變壓器的三個(gè)初級繞組1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)連成星形接線后投入A、B、C三相電力網(wǎng)絡(luò)，三個(gè)次級繞組1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)串聯(lián)接線后成開口三角形引接至電爐變壓器1LB、2LB的初級繞組，三個(gè)勵(lì)磁繞組1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)也串聯(lián)成開口三角形接至可控硅調(diào)壓器1KTs、2KTs的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，其特征是每臺單相變壓器正常工作在磁性飽和區(qū)，用調(diào)節(jié)飽和深度的手段調(diào)節(jié)輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，其特征是在切除XWZE－402型儀表輸入信號時(shí)，用1KTs、2KTs的W1、W2可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓。
專利摘要本實(shí)用新型單相電爐三相供電自動(dòng)平衡調(diào)壓器，適用于各種單相電加熱爐因耗電容量大，造成對電力網(wǎng)絡(luò)干擾的三相嚴(yán)重不平衡的場合，特別是適于有色金屬加工中熔鑄純銅的工頻有芯感應(yīng)爐。該調(diào)壓器主要由三臺單相變壓器、可控硅直流調(diào)壓器、XWZE-402型儀表組成。單相變壓器組成三倍頻變壓器，每臺單相變壓器各有三個(gè)初級繞組、三個(gè)次級繞組、三個(gè)勵(lì)磁繞組。能在自動(dòng)調(diào)節(jié)單相電爐溫度過程中，實(shí)現(xiàn)三相供電的自動(dòng)平衡問題，避免在調(diào)壓過程中電脈沖產(chǎn)生的電磁力沖擊對爐襯破壞作用，使用方便、節(jié)約電能。
文檔編號H02M5/02GK2035546SQ88219240
公開日1989年4月5日 申請日期1988年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月15日
發(fā)明者胡洪圣 申請人:胡洪圣