Circuits de forn d'inducció

L'article analitza els esquemes dels forns de fusió per inducció (canal i gresol) i les instal·lacions d'enduriment per inducció accionades per màquina i convertidors de freqüència estàtics.

Esquema d'un forn amb canal d'inducció

Gairebé tots els dissenys de forns d'inducció per conductes industrials estan fets amb blocs d'inducció desmuntables. La unitat d'inducció és un transformador de forn elèctric amb un canal folrat per acomodar metall fos. La unitat d'inducció consta dels següents elements, carcassa, circuit magnètic, revestiment, inductor.

Les unitats d'inducció es produeixen com a monofàsiques i bifàsiques (dobles) amb un o dos canals per inductor. La unitat d'inducció es connecta al costat secundari (costat BT) del transformador del forn elèctric mitjançant contactors amb dispositius de supressió d'arc. De vegades s'inclouen dos contactors amb contactes d'alimentació que funcionen en paral·lel al circuit principal.

A la fig. La figura 1 mostra un diagrama d'alimentació per a una unitat d'inducció de forn de conducte monofàsica. Els relés de sobrecàrrega PM1 i PM2 s'utilitzen per controlar i aturar el forn en cas de sobrecàrrega i curtcircuit.

Els transformadors trifàsics s'utilitzen per subministrar forns trifàsics o bifàsics que tenen un circuit magnètic trifàsic comú o dos o tres circuits magnètics de nucli separats.

Els autotransformadors s'utilitzen per alimentar el forn durant el període de refinació del metall i per mantenir un mode inactiu per a un control de potència més precís durant el període d'acabat del metall fins a la composició química desitjada (amb silenci, sense perforació, mode de fusió), així com pel que fa a la fusió inicial. El forn s'inicia durant les primeres fuses que es realitzen amb un petit volum de metall al bany per assegurar l'assecat i la sinterització graduals del revestiment. La potència de l'autotransformador es selecciona dins del 25-30% de la potència del transformador principal.

Per tal de controlar la temperatura de la refrigeració de l'aigua i l'aire de l'inductor i la carcassa de la unitat d'inducció, s'instal·len termòmetres d'electrocontacte, que donen un senyal quan se supera la temperatura. El forn s'apaga automàticament quan es gira per drenar el metall. Els interruptors de límit connectats a l'accionament del forn elèctric s'utilitzen per controlar la posició del forn. En els forns i mescladors amb funcionament continu, quan el metall s'escorre i es carreguen noves parts de la càrrega, les unitats d'inducció no s'apaguen.

Arròs. 1. Diagrama esquemàtic de la font d'alimentació de la unitat d'inducció del forn de canal: VM - interruptor d'alimentació, CL - contactor, Tr - transformador, C - banc de condensadors, I - inductor, TN1, TN2 - transformadors de tensió, 777, TT2 - transformadors de corrent , R - seccionador, PR - fusibles, PM1, PM2 - relé de sobreintensitat.

Per garantir una alimentació fiable durant el funcionament i en cas d'emergència, els motors d'accionament dels mecanismes d'inclinació del forn d'inducció, el ventilador, l'accionament dels dispositius de càrrega i descàrrega i el sistema de control s'alimenten per un transformador auxiliar independent.

Esquema d'un forn de gresol d'inducció

Els forns industrials de gresol d'inducció amb una capacitat superior a 2 tones i una potència superior a 1000 kW estan alimentats per transformadors reductors trifàsics amb regulació de tensió de càrrega secundària connectats a una xarxa d'alta tensió amb freqüència industrial.

Els forns són monofàsics i, per tal d'assegurar una càrrega uniforme de les fases de la xarxa, es connecta un dispositiu d'equilibri al circuit de tensió secundària, format per un reactor L amb regulació d'inductància canviant l'entrefer del circuit magnètic i un condensador. grup Cc connectat a un inductor de forma triangular (vegeu ARIS a la figura 2). Els transformadors de potència amb una capacitat de 1000, 2500 i 6300 kV -A tenen de 9 a 23 passos de tensió secundària amb control automàtic de potència al nivell desitjat.

Els forns de menor capacitat i potència s'alimenten amb transformadors monofàsics amb una capacitat de 400-2500 kV-A, amb un consum d'energia de més de 1000 kW, també s'instal·len dispositius d'equilibri, però al costat d'HV del transformador de potència. A una potència inferior del forn i subministrament des d'una xarxa d'alta tensió de 6 o 10 kV, és possible abandonar el balun, si les fluctuacions de tensió en encendre i apagar el forn es troben dins dels límits permesos.

A la fig. La figura 2 mostra el circuit d'alimentació per a un forn d'inducció de freqüència d'inducció.Els forns estan equipats amb reguladors de mode elèctric ARIR, que, dins dels límits especificats, garanteixen el manteniment de la tensió, la potència Pp i el cosfi canviant el nombre de passos de tensió del transformador de potència i connectant seccions addicionals del banc de condensadors. Els reguladors i els instruments es troben als armaris de control.

Arròs. 2. Circuit elèctric d'un forn de gresol d'inducció a partir d'un transformador de potència amb un dispositiu d'equilibri i reguladors de mode de forn: PSN — interruptor de pas de tensió, C — capacitat d'equilibri, L — reactor balun, C -St — banc de condensadors compensadors, I — inductor del forn , ARIS — regulador de dispositiu d'equilibri, ARIR — regulador de mode, 1K — NK — contactors de control de capacitat de la bateria, TT1, TT2 — transformadors de corrent.

A la fig. La figura 3 mostra un diagrama esquemàtic del subministrament de forns de gresol d'inducció des d'un convertidor de màquina de mitjana freqüència. Els forns estan equipats amb reguladors automàtics del mode elèctric, un sistema d'alarma per "empassar" el gresol (per a forns d'alta temperatura), així com una alarma per a una violació de la refrigeració en els elements refrigerats per aigua de la instal·lació.

Arròs. 3.Circuit elèctric d'un forn de gresol d'inducció a partir d'una màquina convertidora de mitjana freqüència amb un diagrama estructural d'ajust automàtic del mode de fusió: M - motor d'accionament, G - generador de mitjana freqüència, 1K - NK - arrencadors magnètics, TI - transformador de tensió, TT - transformador de corrent, IP - forn d'inducció, C - condensadors, DF - sensor de fase, PU - dispositiu de commutació, UVR - amplificador regulador de fase, 1KL, 2KL - contactors de línia, BS - unitat de comparació, BZ - bloc de protecció, OB - bobina d'excitació, RN: regulador de tensió.

Esquema de la planta d'enduriment per inducció

A la fig. La figura 4 és un diagrama esquemàtic de la font d'alimentació de la màquina d'enduriment per inducció des d'un convertidor de freqüència de la màquina. A més de la font d'alimentació MG, el circuit inclou un contactor de potència K, un transformador d'extinció TZ, al bobinat secundari del qual s'inclou un inductor I, un grup de condensadors compensadors CK, transformadors de tensió i corrent TN i 1TT, 2TT, mesurant instruments (voltmetre V, wattmetre W, fasor) i amperímetres de corrent del generador i corrent d'excitació, així com relés de sobreintensitat 1RM, 2RM per protegir la font d'alimentació de curtcircuits i sobrecàrregues.

Arròs. 4. Esquema d'una unitat d'enduriment per inducció: M — motor d'accionament, G — generador, VT, TT — transformadors de tensió i corrent, K — contactor, 1PM, 2PM, ЗРМ — relé de corrent, Pk — pararrayos, A, V , W — aparells de mesura, ТЗ — transformador d'excitació, ОВГ — bobina d'excitació del generador, РП — resistència de descàrrega, РВ — contactes del relé d'excitació, PC — resistència ajustable.

Per alimentar antigues plantes d'inducció per al tractament tèrmic de peces, s'utilitzen convertidors de freqüència de màquines elèctriques -un motor d'accionament de tipus síncron o asíncron i un generador de mitjana freqüència de tipus inductor, a les noves plantes d'inducció - convertidors de freqüència estàtica.

A la fig. 5. El circuit d'un convertidor de freqüència de tiristors està format per un rectificador, un bloc d'obtenció, un convertidor (inversor), circuits de control i blocs auxiliars (reactors, intercanviadors de calor, etc.). Segons el mètode d'excitació, els inversors es fabriquen amb excitació independent (des del generador principal) i amb autoexcitació.

Els convertidors de tiristors poden funcionar de manera estable tant amb un canvi de freqüència en un ampli rang (amb un circuit oscil·lant autoajustable d'acord amb els paràmetres de càrrega canviants) com a una freqüència constant amb una àmplia gamma de canvis en els paràmetres de càrrega a causa d'un canvi en la resistència activa del metall escalfat i les seves propietats magnètiques (per a peces ferromagnètiques).

Arròs. 5. Esquema de circuits de potència del convertidor de tiristors tipus TFC -800-1: L — reactor de suavització, BP — bloc d'arrencada, VA — disjuntor.

Els avantatges dels convertidors de tiristors són l'absència de masses giratòries, baixa càrrega a la base i poc efecte del factor de potència en la reducció de l'eficiència, l'eficiència és del 92 al 94% a plena càrrega i a 0,25 només disminueix 1 - 2%.A més, com que la freqüència es pot variar fàcilment dins d'un determinat rang, no cal ajustar la capacitat per compensar la potència reactiva del circuit oscil·lant.