Biblioteca deschisă - o bibliotecă deschisă de informații educaționale. Controlul tiristorului, principiul de funcționare Controlul cuptorului cu rezistență

Puterea cuptoarelor moderne cu rezistență electrică variază de la fracțiuni de kilowatt la câțiva megawați. Cuptoarele cu o putere mai mare de 20 kW sunt de obicei trifazate și conectate la rețele cu tensiuni de 120, 380, 660 V direct sau prin transformatoare de cuptor. Factorul de putere al cuptoarelor cu rezistență este aproape de 1, distribuția sarcinii între faze în cuptoarele trifazate este uniformă.

Echipamentele electrice utilizate în EPS sunt împărțite în echipamente de putere, control, măsură și pirometrice.

Echipamentele de alimentare includ transformatoare, autotransformatoare de reducere și de reglare, surse de alimentare care antrenează mecanismele de acționare electrică, echipamente de comutare și protecție a puterii, întrerupătoare, contactoare, demaroare magnetice, întrerupătoare de circuitși siguranțe.

Majoritatea cuptoarelor funcționează pe tensiune de rețea: nu necesită transformatoare sau autotransformatoare. Utilizarea transformatoarelor de cuptoare coborâtoare face posibilă creșterea curenților de funcționare și utilizarea conductoarelor cu secțiune transversală mai mare pentru fabricarea încălzitoarelor, ceea ce crește rezistența și fiabilitatea acestora,

Toate cuptoarele industriale cu rezistență funcționează în reglare automată temperatura, care permite ca puterea cuptorului sa fie activata cu regimul de temperatura necesar, iar aceasta, la randul sau, duce la o reducere a consumului specific de energie fata de reglarea manuala. Temperatura de funcționare în cuptoarele cu rezistență electrică este controlată prin schimbarea puterii furnizate cuptorului.

Reglarea puterii de alimentare a cuptorului trebuie făcută în mai multe moduri: oprirea periodică și conectarea cuptorului la rețeaua de alimentare (reglare on-off); comutarea cuptorului de la stea la triunghi sau de la conexiune în serie la paralelă (control cu ​​trei poziții).

Cu controlul poziției în două poziții (Fig. 4.40) sunt prezentate diagrama functionala pornirea cuptorului, modificarea temperaturii și puterii), temperatura din spațiul de lucru EPS este controlată de termocupluri, termometre de rezistență și fotocelule. Cuptorul este pornit de regulatorul de temperatură prin trimiterea unei comenzi către bobina comutatorului HF.

Temperatura din cuptor crește la valoarea , în momentul în care termostatul oprește cuptorul.

Orez. 4.40. Schema funcțională de pornire a cuptorului, schimbare

temperatură și putere cu control în două poziții:

EP - cuptor electric; B - comutator;

RT - regulator de temperatura; KV - bobina comutatoare;

1 - temperatura cuptorului; 2 - temperatura corpului încălzit;

3 - puterea medie consumată de cuptor

Datorită absorbției de căldură de către corpul încălzit și a pierderilor în spațiul înconjurător, temperatura scade la , după care RT dă din nou comanda de conectare a cuptorului la rețea.

Adâncimea pulsațiilor de temperatură depinde de sensibilitatea RT, de inerția cuptorului și de sensibilitatea senzorului de temperatură.

Cu controlul cu trei poziții, puterea furnizată cuptorului se modifică atunci când încălzitoarele sunt comutate de la stea la triunghi. Reglarea temperaturii prin această metodă reduce puterea consumată din rețea.

Din punct de vedere energetic, această metodă de control este destul de eficientă, deoarece nu provoacă influență nocivă la rețeaua de alimentare.

Reglarea puterii cuptorului prin schimbarea tensiunii furnizate ar trebui să se facă în mai multe moduri:

Utilizarea transformatoarelor de control și autotransformatoarelor cu reglare lină fără contact sub sarcină;

Utilizarea potențialilor reglementatori;

Includerea unor rezistențe suplimentare sub formă de șocuri și reostate în circuitul de încălzire;

Reglarea pulsului folosind regulatoare cu tiristoare.

Utilizarea transformatoarelor cu reglare lină fără contact sub sarcină, autotransformatoare și potențiali regulatori este asociată cu costuri de capital semnificative, prezența pierderilor suplimentare și consumul de putere reactivă. Această metodă este rar folosită.

Includerea unei rezistențe inductive sau active suplimentare în circuitul de încălzire este asociată cu pierderi suplimentare și consum de putere reactivă, ceea ce limitează, de asemenea, utilizarea acestei metode de control.

Reglarea impulsurilor bazată pe regulatoare cu tiristoare se realizează folosind supape semiconductoare, a căror frecvență de funcționare este selectată pe baza inerției termice a cuptorului electric.

Există trei metode de bază de control prin impuls al puterii consumate din rețeaua de curent alternativ:

1. Reglarea impulsului la frecvența de comutare ( - frecvența curentului rețelei de alimentare) cu modificarea momentului de deblocare a tiristorului se numește de obicei fază-impuls sau fază (curbele a).

2. Reglarea impulsului cu frecventa de comutare crescuta (curbe b).

3. Reglarea impulsului cu o frecvență de comutare redusă (curbe c).

Prin utilizarea controlului pulsului, este posibil să se obțină un control fluid al puterii pe o gamă largă, aproape fără pierderi suplimentare, asigurându-se că puterea consumată de cuptor se potrivește cu puterea furnizată din rețea.

În fig. Figura 4.41 prezintă o diagramă de control prin impuls al puterii cuptorului.

Orez. 4.41. Schema de control prin impuls al puterii cuptorului:

EP - cuptor electric; RT - regulator de căldură; UT - unitate de control a regulatorului tiristor; TR - regulator tiristor

Parametrii cuptoarelor de rezistență - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Parametrii cuptoarelor de rezistență” 2017, 2018.

Rezumat al disertației pe tema „Creșterea eficienței sistemelor de alimentare pentru cuptoare cu rezistență electrică multizonă cu regulatoare cu tiristoare”

Moscova Ovden Lenin și Ovden OCTOBER Revolution Energy Institute

Pe baza drepturilor manuscrisului RAZGONOV YENGSHIY LVOVICH

creșterea eficienței sistemelor de alimentare cu energie electrică pentru cuptoarele cu rezistență electrică multizonă cu regulatoare cu tiristoare

Specialităţi: 05.09.03 - Complexe Zlaktrotehnice

și sisteme, inclusiv reglementarea și gestionarea acestora;

05.09.10 - Eivktregerdacheskye procese și instalații

Moscova - 1991

Lucrarea a fost efectuată la departamentul „Alimentarea cu energie a întreprinderilor industriale” al Institutului Energetic Alya-Ata.

Conducător științific - Doctor în Științe Tehnice, prof. A.V. BOLOTOV

Oponenți oficiali - doctor în științe tehnice,

Profesor V.V.SHEVCHENKO - Candidat la Științe Tehnice, Asociat Senior Cercetare. .Șeful Laboratorului Școlii Superioare a Federației Ruse

Întreprindere lider - Uzina ceramică Tselinograd

Susținerea disertației va avea loc „ ” ^^ 1991. în clasă timp de o oră. min. pentru intalnire-

Institutul de Cercetare al Consiliului de specialitate K 053.26.06 al Ordinului Lenin din Moscova și al Ordinului Revoluției din octombrie Institutul Energetic.

Vă rugăm să trimiteți feedbackul dumneavoastră (în două exemplare, sigilate) la adresa: 105835, GSP, Moscova, B-250, str. Krasnokazarmennaya 14, Ucheny Soveg MPEI.

Teza poate fi găsită în biblioteca Școlii din Moscova.

Secretar științific al Consiliului de specialitate K 053.16.06

Candidat la științe tehnice, conferențiar ^ AsGeUl T.V.Asharova,

" \ DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRII

■L „CPU i ®

Aruual^t^ că^. Dezvoltarea modernă a economiei naționale este asociată cu utilizarea în creștere a proceselor electrotermale, care asigură o calitate îmbunătățită a materialelor și produselor, apariția de noi tehnologii progresive, creșterea productivității muncii și îmbunătățirea condițiilor de mediu. Instalațiile electrotermale moderne se caracterizează printr-o creștere a puterii unitare, ceea ce ajută la creșterea productivității și la reducerea costurilor de producție și a eficienței.

Cu toate acestea, creșterea puterii și complicarea instalațiilor electrotermale în sine, a modurilor de funcționare și a reglarii acestora duce la faptul că, în calitate de consumator de energie electrică, acestea reprezintă o sarcină neliniară care are un impact semnificativ asupra sistemului de alimentare cu energie. Semnificația influenței instalațiilor electrotermale asupra rețelei de alimentare cu energie electrică devine clară atunci când considerăm că acestea consumă aproximativ o treime din toată energia electrică produsă.

Acest lucru face să fie foarte urgentă rezolvarea problemelor de organizare rațională a alimentării cu energie a instalațiilor tehnologice electrice puternice, îmbunătățirea calității energiei electrice,

În această lucrare, folosind exemplul cuptoarelor puternice cu rezistență electrică continuă, cu controlere de temperatură cu tiristoare, sunt luate în considerare modalități posibile de îmbunătățire a alimentării lor prin reducerea influenței neliniarității sarcinii, care sunt asigurate prin alegerea unor metode de control rațional. Implementarea acestor metode mai subtile de control al unei sarcini neliniare multicanal poate fi realizată în stadiul actual folosind mijloace de microprocesor.

Scopul lucrării este de a dezvolta sisteme de control digital pentru alimentarea cu energie a cuptoarelor electrice puternice cu rezistență multi-zonă cu regulatoare de temperatură cu tiristoare, asigurând o calitate îmbunătățită a energiei electrice.

anergie datorată scăderii nivelului componentelor armonice superioare.

Pentru a atinge acest obiectiv, au fost stabilite și rezolvate următoarele sarcini:

1. Analiza circuitelor de alimentare pentru cuptoare puternice cu rezistență electrică multizonă cu regulatoare ternstor

și identificarea lor ca instalație de alimentare cu energie electrică.

2. Dezvoltarea de modele matematice și fizice pentru alimentarea ratonilor cu o sarcină neliniară multicanal și determinarea caracteristicilor energetice și niveluri superioare. componente armonice generate de regulatoarele de temperatură cu tiristoare ale cuptoarelor cu rezistență electrică cu mai multe zone.

3. Dezvoltarea metodelor pentru controlul sincronizat al unei sarcini multicanal cu controlul puterii fază-impuls și lățimea impulsului și determinarea indicatorilor de calitate a puterii pentru modificări ale sarcinii deterministe și aleatorii.

4.Optimizarea condițiilor de funcționare pentru sistemul de alimentare cu energie electrică a cuptoarelor cu rezistență electrică multizonă cu control sincronizat.

5. Studii experimentale ale sistemelor de alimentare cu cuptoare cu rezistență electrică multizonă la în diverse moduri controlul puterii în vederea verificării funcţionării sistemelor de control dezvoltate.

6. Dezvoltarea sistemelor digitale de control al alimentării cu energie electrică pentru cuptoare cu rezistență electrică multizonă, algoritmi de control și implementare hardware.

Metode de cercetare” Lucrarea a folosit metode teoretice circuite electrice, analiză diferențială, metode de teoria controlului automat, metode numerice de rezolvare a ecuațiilor pe calculator, metode de modelare fizică, metode de planificare a experimentelor și analiză de regresie.

Ideea principală a lucrării este următoarea:

A fost dezvoltat un model matematic simplificat al sistemului.

sursă de alimentare cu o sarcină neliniară multicanal, ceea ce face posibilă determinarea compoziției și nivelurilor componentelor armonice superioare ale curenților și tensiunilor, precum și a indicatorilor de putere totală și de energie integrală, folosind ZSh.

2. A fost dezvoltat un model fizic al unui sistem de alimentare cu rezistență electrică cu mai multe zone cu regulatoare de putere cu tiristoare, ceea ce face posibilă studierea influenței rezistenței interne a sistemului asupra indicatorilor de calitate ai energiei electrice.

3. S-a realizat un studiu pe modele ale compoziției și nivelurilor componentelor armonice superioare generate de regulatoarele tiristor-impuls în timpul controlului fază-impuls și s-au obținut dependențe care permit determinarea nivelurilor și compoziției armonicilor superioare pe puterea stației. autobuze și prezice schimbarea lor în timp.

4. Au fost obținute dependențe analitice ale principalelor indicatori de energie și indicatori de calitate pentru o sarcină activă multicanal controlată de regulatoare de putere cu lățimea impulsului.

5. Au fost obținute dependențe analitice ale principalelor indicatori de energie și ale indicatorilor de calitate a puterii pentru controlul sincronizat al unei sarcini multicanal cu control al puterii fază-impuls și lățime a impulsului.

6. Au fost dezvoltate metode pentru controlul sincronizat al cuptoarelor cu rezistență electrică multizonă, optimizând modul de consum al cuptorului în funcție de criteriul dispersiei minime a puterii.

7. Au fost obținute dependențe care au legat indicatorii tehnologici și energetici ai cuptoarelor cu rezistență electrică cu parametrii de timp ai algoritmului de control sincronizat, în special perioada discretă.

Semnificația practică a lucrării este că noi metode și algoritmi pentru controlul sincronizat al cuptoarelor cu rezistență electrică multizonă sunt propuși, dezvoltați experimental, testați și implementați

pe cuptoare industriale noi sisteme de control digital care reduc nivelul armonicilor superioare și puterea instalată a stațiilor de alimentare.

Citirea rezultatelor lucrării Au fost elaborate metode pentru calcularea indicatorilor energetici ai nivelului și compoziției componentelor armonice superioare ale curenților și tensiunilor în zonele individuale ale unui cuptor cu mai multe zone și a unei substații de alimentare cu fază-puls, impuls și lățime. control sincronizat, utilizat la fabrica de celuloză și hârtie pentru modernizarea substației de alimentare. Sistemul digital dezvoltat pentru controlul sincronizat al unui cuptor cu rezistență electrică multizonă cu regulatoare de putere cu tiristoare a fost implementat la cuptorul de ardere a piesei ceramice TsKK. Au fost transmise Comisiei Centrale de Control recomandări pentru implementarea unui sistem cu microprocesor pentru controlul integrat al regimului tehnologic și al consumului de energie al cuptoarelor cu rezistență electrică multizonală pentru arderea produselor ceramice, elaborat pe baza IISE. Efectul economic așteptat din punerea în aplicare a rezultatelor lucrării este de aproximativ 30 de mii de ruble. pe an pe instalare.

Lucrarea Drro^atsir Principalele prevederi şi rezultate ale lucrării de disertaţie au fost raportate şi discutate la conferinţele ştiinţifice şi tehnice ale Republicii şi All-Union: Alma-Ata (1978 + 1988), Pavlodar (1989). Svepdlovsk, ODyuss (1984,1987) „Kiev, Chernigov (1985), Riga (1987,1988), Tallinn (1981), precum și la o serie de seminarii și reuniuni științifice și tehnice ale departamentului AZGUS!Sh (Moscova) 1991.).

Publicaţii Au fost publicate 12 lucrări tipărite pe tema tezei de doctorat. S-a primit o decizie pozitivă de eliberare a unui certificat de autor pentru cererea de invenție.

Aspectul și domeniul de activitate. Teza constă dintr-o introducere, patru capitole, o concluzie, o listă de referințe și anexe. Conține 193 de pagini de text principal dactilografiat, 36 de figuri și 12 tabele pe 4 6 pagini, o bibliografie de 7 7 titluri

și aplicații pe pagini.

În introducere se ia în considerare starea problemei, se fundamentează relevanța acesteia și se determină principalele direcții de cercetare.

Capitolul analizează sistemele de alimentare cu energie și metodele de reglare a temperaturii cuptoarelor cu rezistență electrică continuă. Sunt investigate proprietățile, modurile de funcționare electrice și tehnologice ale cuptoarelor cu rezistență electrică continuă ca obiecte de control și alimentare.

Folosind exemplul cuptoarelor cu rezistență electrică pentru arderea produselor ceramice la Uzina de ceramică din Tselinograd (TsKK), se arată că învățarea particularităților procesului tehnologic al cuptoarelor și a modurilor de funcționare electrice ale regulatorilor este principalul motiv care împiedică organizarea rațională a alimentare cu energie electrică, determinând o scădere a calității energiei electrice și conducând la o eficiență scăzută în utilizarea echipamentelor electrice.

Se arată că organizarea alimentării cu energie a cuptoarelor puternice cu rezistență electrică cu mai multe zone (Y1S) este o problemă complexă de optimizare, care include alegerea amplasării raționale a stațiilor și a nivelurilor de tensiune, a circuitelor de alimentare, o metodă de reglare a puterii de intrare. în cuptor și luarea în considerare obligatorie a caracteristicilor procesului tehnologic al cuptoarelor. Ca criterii de optimizare, se propune utilizarea unor indicatori precum dispersia minimă a puterii, pierderile minime de putere în sistem, asigurând indicatorii necesari de calitate a puterii, în special nivelul minim al componentelor armonice superioare.

Analiza lucrărilor privind organizarea alimentării cu energie și reglarea modurilor de funcționare ale AL a arătat că aceste probleme au primit o mare atenție atât din partea oamenilor de știință, cât și din partea oamenilor de știință.

care se ocupă de problemele de alimentare cu energie și calitatea energiei electrice: Venikov V.A., 1edorov A.A., Khezhelekko I.V., Shevchenko V.V., Kudrin B.I. și alții, precum și oameni de știință din domeniul controlului instalațiilor electrotermale: Svenchansky A.D., Altgauzen A.P., Polishchuk Ya.A și colab., reprezentând școlile științifice ale MPEI și VNIIZGO. Astfel de lucrări nu conțin soluții gata făcute pentru alegerea schemelor și metodelor raționale de control al cuptoarelor electrice cu mai multe zone care oferă performanțe energetice îmbunătățite.

Pe baza rezultatelor analizei, lucrarea conturează principalele metode de control al multizonelor<ПС, базирующие на жесткой синхронизации периодов работы каддой зоны. Сформулированы цель и задачи исследования.

Bgdrad g/gava este dedicat studiului circuitelor de alimentare și a calității energiei atunci când alimentează 31C de la convertoare tiristoare cu control fază-impuls. Pe baza analizei circuitelor de alimentare cu energie electrică pentru încălzitoarele cu rezistență multizonală pentru arderea produselor ceramice în raport cu fabricile de celuloză și hârtie, se arată că, ținând cont de natura neliniară a sarcinii variabile, se recomandă trecerea de la un trei -nivel la un sistem cu două nivele cu o intrare adâncă de PO/O, 4 kV, cu canalizarea energiei electrice către regulatoarele tiristoare folosind fire ъ folosind blocul „bar-pack”. Ca soluție intermediară, se poate recomanda un sistem de alimentare la trei nivele de tensiune 110/10/0,4 kV.

Determinarea și predicția compoziției armonice și a nivelului componentelor armonice superioare ale curentului și tensiunii generate de regulatoarele de tensiune cu hisistor care furnizează<ПС. Предложена эквивалентная схема замещения многозонной ШС с тиристорными регуляторами и питающей подстанцией, приведенная на рис.1. Показано, что схема рис.1 является инвариантной к способу управления тиристорными регуляторами и определяет многозоннув aiC как объект электроснабжения. Токи и напряжения в элементах схемы рис.1 для любой гармонической составляю-

sunt determinate de sistemul de ecuații:

Тс = "Uc/Zc; 7Р = Uc/Xcj

Zi -- ($> -Ш/^Hi ;

el = im/Ha>;

¿/f = £c-I(Zc~£r; * /лг + Лс = ,

unde £ este curentul din ramura a-lea (zona a cuptorului), creat de prima componenta armonica, i.e. EMF a rețelei Ec i

Ie este prima componentă armonică a curentului de rețea;

1е - prima componentă armonică a curentului capacitiv al rețelei;

Uc este tensiunea (potenţialul) unităţii de circuit echivalent la care sunt conectate zonele cuptorului; /l" - curent în ramura L-a creată de componenta armonică $-a) J os - ¡) a-a componentă a curentului rețelei;

1/е - i> -a componentă a curentului capacitiv al rețelei;

Tensiunea nodului pentru componenta armonică Y.

Sistemul (I) permite o soluție analitică care determină curenți și tensiuni în orice punct al circuitului, dar o soluție numerică ar fi mai potrivită, pentru care

a fost dezvoltat un program.

Studiile sistemului RKSLna ESh și folosind modelul fizic dezvoltat care reproduce sistemul real de alimentare cu energie au arătat că influența rezistenței interne a substației de alimentare pentru parametrii actuali ai cuptoarelor este mică, nu depășește 5% * Aceasta a făcut este posibil să se analizeze în continuare baza unui circuit echivalent simplificat în care alimentarea Stația are putere nelimitată.

A fost determinată compoziția armonică a curenților și tensiunilor din sistem în timpul controlului fază-impuls al regulatoarelor cu tiristoare. Se arată că în sistem acționează doar componente armonice impare, dintre care a 3-a trece în rețeaua de alimentare, iar cele mai semnificative sunt a 5-a, a 7-a și a Cth. Modul tehnologic al cuptorului cu rezistență și puterea instalată a încălzitoarelor în fiecare zonă sunt astfel încât regulatoarele de putere a tiristoarelor în stare staționară funcționează mult timp cu punctul de control d ь 010 conducând la nivelul componentelor armonice superioare indicate mai multe ori mai mari decât valorile admise de GOST.

În urma cercetărilor efectuate asupra unui model fizic al sistemului, s-a obținut o ecuație de regresie a formei folosind metoda de planificare experimentală

* 0,34- + 0,55 XcU - (2)

Pl x" - 0,05 *сХнСС, Xcd Xtf ХМ5 ^S

unde următoarele valori sunt luate ca valori de bază: ■

Xc$ = 0,158 Ohm, Xnе = 0,282 Ohm, ir = 40°. Rezultatul obţinut confirmă dependenţele analitice şi

este în concordanță cu rezultatele experimentelor efectuate direct pe stata.

Sarcina, care este un AL cu mai multe zone cu regulatoare de temperatură cu giratori, este aleatorie în timp. Prin urmare, lucrările au efectuat studii ale sarcinilor probabilistice și ale nivelurilor componentelor armonice superioare. Aceste studii au fost efectuate și pe un model fizic folosind metode de proiectare experimentală, iar rezultatele au fost prezentate sub formă de ecuații de regresie.

Acest capitol examinează proprietățile de bază ale sistemului propus pentru controlul sincronizat al alimentării cu energie electrică a AL-urilor cu mai multe zone cu regulatoare cu histor.

Controlul sincronizat al cuptoarelor cu mai multe zone cu regulatoare de temperatură cu tiristoare poate fi utilizat atât cu reglarea tensiunii fază-impuls, cât și pe lățime a impulsului. anumite grupuri (Fig. 2) Posibilitatea unei astfel de organizări a controlului sarcinii multicanal se datorează faptului că, în cuptoarele cu rezistență, rezerva de putere a cuptoarelor cu mai multe zone cu regulatoare cu tiristoare face posibilă eliminarea pauzelor „Boston”. în rețeaua de alimentare și astfel nivelați curba de sarcină și minimizați nivelul componentelor armonice superioare.

Cu control sincronizat al regulatoarelor tiristoare cu control fază-impuls, unghiul de control

оС în modul stabilit poate fi redus de la сА* la = ¿¡г. unde Y este numărul de cicluri de ceas, per

Care descompune perioada de comutare a fiecărei zone de cuptor. Este recomandabil să alegeți numărul ^ proporțional cu numărul de zone ale cuptorului, dar nu mai puțin de 10. În acest caz, trecerea de la controlul simplu fază-impuls la controlul sincronizat duce la o scădere a unghiului de control la

valoarea * la care coeficientul de non-sinusoidalitate scade de la 22 la 5% (adică nu depășește

valorile permise de GOST), iar factorul de putere crește de la 0,7 la 0,95. Din comparația de mai sus rezultă că trecerea la controlul sincronizat al cuptoarelor cu rezistență multifazică cu regulatoare de tiristoare cu control fază-impuls face posibilă reducerea puterii instalate a echipamentelor electrice cu aproximativ 25% și renunțarea la utilizarea friteuzei de compensare. dispozitivele de la substație.

În plus, utilizarea controlului sincronizat vă permite să nivelați graficul consumului de energie selectând numărul și puterea zonelor cuptorului pornite simultan.

Lucrarea a obținut dependențe care determină principalele caracteristici energetice, puterea totală și nivelul componentelor armonice superioare pentru sarcini deterministe și aleatorii în timpul controlului sincronizat al cuptoarelor cu rezistență multizonă cu regulatoare tiristoare echipate cu control fază-impuls.

Lucrarea arată că cea mai bună performanță energetică și calitate a energiei electrice este asigurată prin utilizarea controlului sincronizat în combinație cu controlul puls-tensiune al tiristoarelor. Pe baza relațiilor cunoscute care determină caracteristicile energetice ale unui regulator de curent alternativ cu control al lățimii impulsului, munca a obținut dependențe pentru caracteristicile energetice, consumul total de energie sub sarcini deterministe și aleatorii create de cuptoarele cu rezistență multizonă cu control sincronizat al zonelor din care se folosește controlul lățimii-lățimii pulsului. Reglarea clară a tiristoarelor.

Cu lățimea impulsului și controlul sincronizat al cuptoarelor cu rezistență, problema alegerii perioadei de cuantizare este importantă. Este direct legată de analiza procesului tehnologic în care este utilizat cuptorul cu rezistență și de caracteristicile sale dinamice ca obiect de control al temperaturii. În muncă:. De-

Se pare că perioada permisă de cuantificare a timpului, de ex. perioada de comutare a zonei cuptorului trebuie să satisfacă inegalitatea

",еГ s-i-s/г* p t-SJaj * о)

unde Tc este constanta de timp a cuptorului; 8 - acuratețea controlului temperaturii; j> - excesul puterii instalate a cuptorului Pnoy peste puterea medie Psr necesară pentru menținerea valorii temperaturii setate. Se arată că perioada de cuantificare T pentru cuptoarele din clasa în cauză este mai mică de 30 de minute.

A patra secțiune tratează implementarea metodelor propuse pentru controlul sincronizat al cuptoarelor cu rezistență multizonă cu regulatoare de temperatură cu tiristoare și prezintă metodologia și rezultatele studiilor experimentale ale sistemelor de alimentare cu control fază-impuls și lățime a impulsului cuptoarelor cu tiristoare. pe cuptoare industriale multi-zone. Particularitatea metodologiei de determinare experimentală a nivelurilor și compoziției componentelor armonice superioare ale curenților și tensiunilor pe diverse zone sistemele de alimentare cu energie includ oscilografia și înregistrarea magnetică a curbelor de tensiune și curent. Pe lângă aceste metode, s-au folosit analizoare care oferă o evaluare integrală a calității energiei electrice - coeficientul de sinusoidalitate.

Figura 3 prezintă spectrograme de curenți și tensiuni la pinii stației de alimentare a unui cuptor cu rezistență multizonă, obținute la funcționarea regulatoarelor cu tiristoare în modul de control fază-impuls. În fig. Figura 4 prezintă histogramele coeficientului nesinusoidal Kns, luate în aceleași condiții simultan cu spectrogramele. Studiile experimentale confirmă rezultatele studiilor teoretice și ale modelării fizice cu o precizie a erorii de măsurare care nu depășește 2 USD. ÎN

o g 4 b g du-te im

o g 4 b a (o /b /z

5£ 7,0 $.2 9,4 ¿0,5 Fig. 4

kon / e i e r

■în special, validitatea ipotezei adoptate în capitolul P a fost confirmată experimental că rezistenţa staţiei de alimentare nu poate fi luată în considerare la analiza calităţii energiei electrice iar puterea sistemului poate fi presupusă nelimitată.

Studiile experimentale au confirmat probabilitatea mare de apariție a unei componente de curent continuu în rețeaua de alimentare dacă sistemul de control fază-impuls al tiristoarelor este configurat incorect (asimetric).

Studiile experimentale ale unui sistem de control sincronizat pentru un cuptor cu mai multe zone cu regulatoare tiristoare controlate dintr-un sistem fază-impuls au fost efectuate la o fabrică de celuloză și hârtie, unde regulatoarele cuptorului au fost completate cu o unitate special concepută. Trecerea la controlul sincronizat îmbunătățește caracteristicile energetice ale sistemului de alimentare cu energie. De exemplu, puterea totală consumată de cuptor a scăzut de la 1660 kVA la 1170 kVA, puterea activă de 980 kW a rămas practic neschimbată, iar factorul de putere a crescut de la 0,51 la 0,85. Curentul armonic mai mare a scăzut de la 500 A la o valoare medie de 200.A. Acest lucru face posibilă evitarea instalării dispozitivelor de filtrare și reducerea semnificativă a puterii băncilor de condensatoare. Experimentele au arătat că cuantificarea timpului nu are un efect vizibil asupra preciziei controlului temperaturii în zonele cuptorului.

Implementarea metodei de control sincronizat al unui EOS cu mai multe zone propusă în lucrare sub forma unității suplimentare menționate mai sus care comută setările regulatoarelor tiristoare cu control fază-impuls este recomandată numai pentru operarea cuptoarelor echipate cu fază- regulatoare de puls. Pentru cuptoarele nou proiectate, este recomandabil să utilizați regulatoare de tiristoare mai simple și mai fiabile, cu control sincronizat cu lățimea impulsului. O diagramă a unui astfel de sistem de control pentru un cuptor cu rezistență electrică multicanal a fost dezvoltată de autor și analizată în lucrare.

Pe baza legii acestor studii s-a stabilit că

Ideea controlului sincronizat al unui PS cu acțiune continuă cu mai multe zone poate fi implementată cel mai complet într-un sistem cu microprocesor pentru controlul integrat al procesului tehnologic în care este utilizat cuptorul. Figura 5 prezintă o diagramă funcțională a sistemului dezvoltat de control integrat al procesului tehnologic de ardere a produselor ceramice.

În această lucrare, au fost dezvoltați algoritmi de control al subsistemului:

management modul electric conform criteriului de calitate a puterii;

Controlul vitezei transportorului de alimentare placi ceramice;

Controlul setărilor de temperatură în zonele cuptorului.

Pe baza unei analize a operațiunilor de calcul ale algoritmilor dezvoltați și a timpului necesar implementării acestora, se arată că sistemul de control integrat poate fi implementat pe baza unui complex de instrumente cu microprocesor IISE (sistem de alimentare cu energie de informare și măsurare), construit pe microprocesorul K580. Acest complex nu este în prezent potrivit pentru creșterea sarcinilor de gestionare a sursei de alimentare și oferă doar măsurarea, procesarea intermediară și înregistrarea parametrilor electrici. Cu toate acestea, așa cum se arată în lucrare, funcționalitatea sa poate fi extinsă pentru a rezolva problemele de control

datorită modificării software-ului și hardware-ului pentru comunicarea cu obiectul de control.

PRINCIPALELE CONCLUZII ASUPRA LUCRĂRII

1. Pe baza unor studii analitice, modelări fizice și experimente, se arată că regulatoarele de putere de munte Tiris cu control fază-impuls în sistemele de control al temperaturii cuptoarelor cu rezistență electrică multizonă generează componente armonice mai mari de curent și tensiune în stațiile de alimentare cu un tensiune de 0,4 kV, în timp ce coeficientul de non-shusoidalitate

pentru curent este de cel puțin 0,25, pentru tensiune mai mică de 0,1, ceea ce duce la o scădere a factorului de putere la 0,7 și o creștere a puterii instalate a echipamentelor electrice cu 20 + 30%.

2. S-a dezvăluit că transferul regulatorilor de putere a giroscopului de la controlul autonom de fază a impulsului la controlul autonom pe lățimea impulsului elimină practic apariția componentelor armonice mai mari de curent și tensiune în rețeaua de alimentare, dar duce la apariția oscilațiilor subarmonice și nu nu îmbunătăți performanța energetică a sistemului de alimentare.

3. Analitic și prin experiment pe un cuptor industrial cu mai multe zone, s-a dovedit fezabilitatea utilizării metodei și sistemului dezvoltat pentru controlul sincronizat al regulatoarelor de temperatură cu hyristor ale cuptoarelor cu rezistență electrică cu mai multe zone, atât cu fază-puls cât și cu făină-Ishul reglare, iar în raport cu acesta din urmă, armonicile de curent mai mari pot fi complet excluse din rețeaua de alimentare și tensiune.

4. Se determină algoritmi de control neliniar multicanal care sunt optimi după criteriul dispersiei minime a puterii. o sarcină semnificativă, care sunt cuptoarele cu rezistență electrică shogozonală, și parametrii lor de timp, în funcție de caracteristicile tehnologice și energetice ale zonelor individuale ale cuptoarelor.

5. Pe baza IISE a fost dezvoltat un sistem cu microprocesor pentru controlul integrat al procesului tehnologic de ardere a plăcilor ceramice și al consumului de energie al unui cuptor cu rezistență electrică cu mai multe zone, oferind o calitate îmbunătățită a energiei electrice, consum redus de energie și putere instalată de echipamente electrice, calitate îmbunătățită a plăcilor ceramice și productivitatea instalării.

6. Pe baza rezultatelor lucrării s-a primit o decizie pozitivă.

Principalele prevederi ale lucrării de disertație sunt reflectate în următoarele publicații.

1. Razgonov E.L. Întocmirea unui algoritm și program de calcul a nivelurilor armonicilor superioare în rețelele electrice pe baza metodelor de planificare experimentală // Procese de lucru și îmbunătățire a dispozitivelor de inginerie termică și sisteme electrice. Alma-Ata: KazPTI. 1979. Culegere interuniversitară de lucrări ştiinţifice. pp. 16-20.

2. Rossman D.M., Razgonov E.L., Trofimov G.G.

Estimarea erorii în prezicerea nivelurilor de armonici superioare în rețelele electrice // Procese de lucru și îmbunătățire a dispozitivelor de inginerie termică și a sistemelor electrice. Alma-Ata: KazPTI. 1979. Culegere interuniversitară de lucrări ştiinţifice. pp. 20-26.

3. Razgonov E.JI., Trofimov G.G. Schimbarea circuitului unui regulator de tensiune tiristor pentru a minimiza armonicile superioare și a îmbunătăți indicatorii tehnici și economici // Electrofizică, electromecanică și electrotehnică aplicată. Alma-Ata: KazPTI. 1980. Culegere interuniversitară de lucrări ştiinţifice. S. 173179.

4. Trofimov G.G., Vagonov V.L. Metodă de calcul și predicție a nivelurilor armonicilor superioare în rețelele electrice cu convertoare de supapă // Reducerea distorsiunilor în circuitele cu convertoare semiconductoare de putere. Tallinn: Institutul de Termofizică și Fizică Electrică. 2981. p. 33-40,

5. Kats A.M., Razgonov E.L., Gatsenko N.A. Îmbunătățirea fiabilității și calității energiei electrice în sistemul de alimentare cu energie electrică a unei uzine ceramice // Îmbunătățirea fiabilității și calității furnizării energiei electrice și termice/ M.: ShchShP. IS83.

6. Aplicarea teoriei planificării experimentelor pentru rezolvarea problemelor de îmbunătățire a calității energiei electrice / Trofimov G.G., Razgonov E.L., Markus A.S. si altele // Alma-Ata: KazPTI. 1964. Culegere interuniversitară de lucrări ştiinţifice. pp. 89-92.

7. Trofimov G.G., Razgonov E.L „Prognoza nivelurilor armonicilor superioare în rețelele electrice cu convertoare vectoriale. M.g. MPEI. .¿985. Tr. MPEI. Numărul 59 p. 8895.

8. Razgonov E.L. Experiență în legarea, implementarea și operarea

Gadii sisteme automate de contorizare pentru consumul de energie electrică la întreprinderile industriale // Calitatea și pierderile de energie electrică în rețelele electrice. / Alma-Ata: KazPTI. 1986. Culegere interuniversitară de lucrări ştiinţifice. pp. 12-17.

E.Vazgonov E.L. .Gadenko N.A. Automatizarea contabilitatii si controlul consumului de energie electrica // Sticla si ceramica. 1986. Nr. 8. P. 25.

Yu Dvornikov N.I., Kruchinin S.N., Razgonov E.D. IISE complex - Electronics for modeling electric power modes // Modelarea sistemelor electrice power. Riga: Tr. A IX-a Conferință științifică a întregii uniuni. 1987. p. 405-406.

P. Japarova R.K., Markus A.S., Razgonov E.JI. Automatizarea modurilor electrice de îngropare și control procese tehnologice bazat pe complexul IISE-calculator. // Probleme curente ale ingineriei mecanice. Alma-Ata: Știință. 1989. p. 16-17.

12.Utilizarea complexului ShZE-8VM pentru controlul instalațiilor electrotermale / Dzhaparova R.K., Markus A.S., Razgonov E.L. si altele // Tr.Mosk.ekergin-t. 1991. Problemă. 634. p. 104-109.

Înscris pentru a trata L - "

N.ch l /Jó Circulaţie /СО 3at¡u Ü9Q

Tya№*g)t4>mi M/>il, Xf)4rMoha.Mß.cHHa..

• Lucrări similare
  

  • Creșterea eficienței sistemelor de alimentare cu energie electrică pentru întreprinderile ceramice din industria materialelor de construcții
  • Creșterea eficienței sistemelor de alimentare cu energie electrică pentru întreprinderile ceramice din industria materialelor de construcții
  • Instalații electrofizice și dispozitive electrice supraconductoare

În cuptoarele cu rezistență electrică, în marea majoritate a cazurilor este utilizat cea mai simpla forma controlul temperaturii - control pornit/oprit, în care elementul executiv al sistemului de control - contactorul - are doar două poziții extreme: „pornit” și „oprit”.

Când cuptorul este pornit, temperatura crește, deoarece puterea sa este întotdeauna selectată cu o rezervă, iar temperatura de echilibru corespunzătoare depășește semnificativ temperatura de funcționare. Când este oprit, temperatura cuptorului scade conform unei curbe exponențiale.

Pentru un caz ideal, când nu există nicio întârziere dinamică în sistemul controler-cuptor, funcționarea unui controler cu două poziții este prezentată în Fig. 1, în care dependența temperaturii cuptorului de timp este dată în partea superioară, iar modificarea corespunzătoare a puterii sale în partea inferioară.

Orez. 1. Schema de funcționare idealizată a unui regulator de temperatură cu două poziții

Când cuptorul este încălzit la început, puterea acestuia va fi constantă și egală cu cea nominală, astfel încât temperatura sa va crește până la punctul 1, când atinge valoarea t setată + ∆ t1.În acest moment, regulatorul va funcționa, contactorul va opri cuptorul și puterea acestuia va scădea la zero. Ca urmare, temperatura cuptorului va începe să scadă de-a lungul curbei 1-2 până când se atinge limita inferioară a zonei moarte. În acest moment, cuptorul se va porni din nou, iar temperatura acestuia va începe să crească din nou.

Astfel, procesul de reglare a temperaturii cuptorului folosind principiul celor două poziții constă în modificarea acesteia de-a lungul unei curbe cu dinte de ferăstrău în jurul unei valori date în intervale +∆ t1, -∆t1 determinată de zona moartă a controlerului.

Puterea medie a cuptorului depinde de raportul dintre intervalele de timp dintre starea de pornire și starea oprită. Pe măsură ce cuptorul se încălzește și se încarcă, curba de încălzire a cuptorului va deveni mai abruptă, iar curba de răcire a cuptorului va deveni mai plată, astfel încât raportul perioadelor de ciclu va scădea și, prin urmare, puterea medie Pav va scădea.

Cu controlul în două poziții, puterea medie a cuptorului este întotdeauna ajustată la puterea necesară pentru a menține o temperatură constantă. Zona moartă a termostatelor moderne poate fi făcută foarte mică și adusă la 0,1-0,2°C. Cu toate acestea, fluctuațiile reale ale temperaturii cuptorului pot fi de multe ori mai mari din cauza decalajului dinamic din sistemul regulator-cuptor.

Sursa principală a acestei întârzieri este inerția senzorului - termocuplu, mai ales dacă este echipat cu două capace de protecție, ceramică și metalică. Cu cât această întârziere este mai mare, cu atât fluctuațiile temperaturii încălzitorului depășesc zona moartă a controlerului. În plus, amplitudinile acestor oscilații depind foarte mult de puterea în exces a cuptorului. Cu cât puterea de comutare a cuptorului depășește puterea medie, cu atât sunt mai mari aceste fluctuații.

Sensibilitatea potențiometrelor automate moderne este foarte mare și poate satisface orice cerință. Inerția senzorului, dimpotrivă, este mare. Astfel, un termocuplu standard într-un vârf de porțelan cu capac de protecție are o întârziere de aproximativ 20-60 s. Prin urmare, în cazurile în care fluctuațiile de temperatură sunt inacceptabile, ca senzori se folosesc termoelementele neprotejate cu un capăt deschis. Acest lucru, însă, nu este întotdeauna posibil din cauza posibilelor deteriorări mecanice ale senzorului, precum și a curenților de scurgere care intră în dispozitive prin termocuplu, provocând funcționarea lor incorectă.

Este posibil să se obțină o reducere a rezervei de putere dacă aragazul nu este pornit și oprit, ci comutat de la un nivel de putere la altul, iar cel mai înalt nivel ar trebui să fie doar puțin mai mare decât puterea consumată de aragaz și cel mai scăzut - nu cu mult mai putin. În acest caz, curbele de încălzire ale cuptorului și răcirea acestuia vor fi foarte plate și temperatura aproape că nu va depăși zona moartă a dispozitivului.

Pentru a efectua o astfel de comutare de la un nivel de putere la altul, este necesar să se poată regla puterea cuptorului fără probleme sau în trepte. O astfel de reglementare poate fi efectuată în următoarele moduri:

1) comutarea încălzitoarelor cuptorului, de exemplu, de la „triunghi” la „stea”. O astfel de reglementare foarte aspră este asociată cu o încălcare a uniformității temperaturii și este utilizată numai în dispozitivele de încălzire electrică de uz casnic,

2) conectare în serie cu un cuptor cu activă sau reactanță reglabilă. Această metodă este asociată cu pierderi foarte mari de energie sau cu o scădere a factorului de putere al instalației,

3) alimentare cu energie a cuptorului printr-un transformator de control sau autotransformator cu comutarea cuptorului la diferite niveluri de tensiune. Aici reglarea este, de asemenea, treptat și relativ aspră, deoarece tensiunea de alimentare este reglată, iar puterea cuptorului este proporțională cu pătratul acestei tensiuni. În plus, există pierderi suplimentare (în transformator) și o scădere a factorului de putere,

4) controlul fazei folosind dispozitive semiconductoare. În acest caz, cuptorul este alimentat prin tiristoare, al căror unghi de comutare este modificat de sistemul de control. În acest fel, este posibil să se obțină un control lin al puterii cuptorului pe o gamă largă, fără pierderi suplimentare aproape, folosind metode de control continuu - proporțional, integral, proporțional-integral. În conformitate cu aceste metode, pentru fiecare moment de timp trebuie să existe o corespondență între puterea absorbită de cuptor și puterea eliberată în cuptor.

Cea mai eficientă dintre toate metodele de reglare a temperaturii în cuptoarele electrice este reglarea pulsului folosind regulatoare cu tiristoare.

Procesul de control prin impuls al puterii cuptorului este prezentat în Fig. 2. Frecvența de funcționare a tiristoarelor este selectată în funcție de inerția termică a cuptorului cu rezistență electrică.

Orez. 2. Controler de temperatură puls tiristor cuptor cu rezistență electrică

Există trei metode principale de reglare a pulsului:

Reglarea impulsului la o frecvență de comutare - f к = 2f с (unde f с este frecvența curentului rețelei de alimentare) cu o modificare a momentului de deblocare a tiristorului se numește fază-impuls sau fază (curbele 1),

Reglarea impulsului cu frecvență de comutare crescută f to

Reglarea impulsurilor cu frecvența de comutare redusă de la f la f c (curbele 3).

Există 2 abordări fundamental diferite ale controlului puterii:

Control continuu, în care orice putere necesară poate fi introdusă în cuptor.

Controlul în trepte, în care doar o gamă discretă de puteri poate fi introdusă în cuptor.

Primul necesită o reglare lină a tensiunii pe încălzitoare. O astfel de reglare poate fi efectuată folosind orice tip de amplificatoare de putere (generator, redresor cu tiristoare, EMU). În practică, cele mai comune sunt tiristoarele surse de alimentare, construit conform schemei TRN. Astfel de regulatoare se bazează pe proprietățile unui tiristor conectat într-un circuit de curent alternativ în serie cu rezistența activă a încălzitorului. Sursele de alimentare cu tiristoare conțin tiristoare conectate spate la spate, echipate cu SIFU.

Unghiul de control și, prin urmare, tensiunea efectivă pe sarcină, depinde de tensiunea externă aplicată sursei. Pentru a reduce efectul opririi tensiunii de alimentare asupra condițiilor termice ale cuptorului, sursele de alimentare cu tiristoare oferă de obicei feedback negativ asupra tensiunii de ieșire. Sursele de alimentare cu tiristoare au o eficiență ridicată (până la 98%). Factorul de putere depinde liniar de adâncimea reglării tensiunii de ieșire, la un unghi  mai mic de 0 - la M = 1, la  = 180 la M = 0. Factorul de putere este determinat nu numai de defazajul tensiunii și prima armonică a curentului, dar și prin valoarea armonicilor superioare ale curentului . Prin urmare, utilizarea condensatoarelor compensatoare nu permite nicio creștere semnificativă a M.

În a doua metodă, tensiunea de pe încălzitor este schimbată, făcând o comutare în circuitele de alimentare ale cuptorului. De obicei, există 2-3 trepte de tensiune posibilă și puterea încălzitorului. Cea mai comună este metoda de control în două poziții. Conform acestei metode, cuptorul este fie conectat la rețea la puterea sa nominală, fie complet deconectat de la rețea. Valoarea necesară a puterii medii de intrare în cuptor este furnizată prin modificarea raportului dintre timpul stării de pornire și oprire.

Temperatura medie în cuptor corespunde puterii medii introduse în cuptor. Schimbările bruște ale puterii instantanee duc la fluctuații de temperatură în jurul nivelului mediu. Mărimea acestor oscilații este determinată de mărimea abaterilor lui P MGNOV de la valoarea medie și de mărimea inerției termice a cuptorului. În majoritatea cuptoarelor industriale generale, magnitudinea inerției termice este atât de mare încât fluctuațiile de temperatură datorate controlului în trepte nu depășesc precizia necesară pentru menținerea temperaturii. Din punct de vedere structural, controlul on-off poate fi asigurat fie printr-un contactor convențional, fie printr-un comutator cu tiristor. Comutatorul tiristor conține contra-paralel cu
tiristoare conectate care funcționează cu=0.

Dacă contactul de curent scăzut S este deschis, circuitul de control VS1, VS2 este întrerupt, tiristoarele sunt închise și tensiunea pe sarcină este zero. Dacă S este închis, sunt create circuite pentru curgerea curenților de control. Catodul este pozitiv, anodul VS1 este negativ. În acest caz, curentul de control circulă prin catodul circuitului VS1 – VD1 – R – S – electrodul de control VS2 – catodul VS2. VS2 pornește și conduce curentul electric pe toată durata semiciclului. În următoarea jumătate de ciclu, VS1 este pornit în mod similar.

CU
Există și întrerupătoare trifazate. Ei folosesc două blocuri de tiristoare spate în spate. Circuitele de alimentare ale unor astfel de întrerupătoare sunt construite conform următoarei diagrame:

Există modificări ale comutatoarelor cu tiristoare care nu folosesc deloc contacte.

Comutatoarele cu tiristoare sunt mai fiabile decât contactoarele, sunt rezistente la scântei și explozii, funcționează silențios și puțin mai scumpe.

Controlul pasului are o eficiență apropiată de 1, la M 1.