中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及中频感应炉成套设备在运行过程中意外停电的具体保护领域，特别涉及中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置。包括水冷系统，传动系统，透热炉的清炉料装置、熔炼炉倾炉装置和辅助装置，应急照明，常用电源，应急电源，还包括切换控制装置。本发明控制系统简单、元器件选型方便，价格低廉，简单易行，常规元件的采用更能增加设装置切换的可靠性，增加滤波元件可排除中频感应炉产生谐波的干扰而产生误动作。
【专利说明】中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中频感应炉成套设备在运行过程中意外停电的具体保护领域，特别涉 及中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置。
【背景技术】
[0002] 目前中频感应炉最适宜的散热方式就是用水冷系统进行散热。然而实际工作过程 会遇到厂区的事故断电，或者意外停电，这时就需要把中频感应炉加热的炉料清理出炉膛， 否则金属料的热量会烧损感应器、把冶炼好还没来得及浇铸的金属液及时倾倒出去，否则 等金属液凝固在炉腔内，等中频炉成套设备的主电源恢复正常工作时，会造成再次熔炼的 困难，处理不好也会使密封在炉膛底部的金属液也会产生爆炸。正常停机或意外停电时，辅 助的水冷系统也必须保证正常延时工作30分钟到1个小时左右，对成套设备进行散热而不 致使设备损毁。因而，水冷系统设备及传动设系统设备要保证在意外停电后及时启动恢复 工作就尤为重要。
[0003] 现有技术的双电源切换工作结构原理(如图5)，电源的检测通过电压继电器检测 电压信号、或者是电流互感器检测电流信号，微机检测也是通过其采样来实现的。经过检测 结果进行延时接通(切断）另一电源，其动作的实现需要直流整流桥供电，通过微电机进行 机械切换和连锁。而对于中频感应炉的成套设备的应急处理有明显的缺陷，中频电气在正 常工作时有谐波的存在对于微机控制电路有强干扰，会产生误动作；另外UPS电源工作主 电源常规为AC220V可以作为照明和控制电源的切换，ATS可以满足三相电源的工作，但是 存在谐波干扰问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于克服上述现有技术中的不足，而提供了中频感应炉成套设 备的专用应急电源的切换控制装置。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置，包括水冷系统，传动系统，透 热炉的清炉料装置、熔炼炉倾炉装置和辅助装置，应急照明，常用电源，应急电源，其特征在 于，还包括切换控制装置，其中，所述的切换控制装置由三相电源的时间继电器和中间继电 器组成的检测连锁电路，在电路回路上设置滤波元件，控制回路内设置手动切换元件和自 动切换回路。
[0006] 具体电路连接为常用主电源控制电源由主电相线通过控制电源保护熔断器和零 线端并列连接到滤波器滤波输出，相线通过三位按钮开关选择控制方式；零线通过延时继 电器延时闭合(检测到W12有电时)，同时接通1KM、3KA、KTl的一侧线圈；选择手动(一般选 择自动，自动失败时才应急选择手动）时通过启动按钮（ISB)启动(前提是应急电源处于无 电状态即2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KT1线圈另一侧，KTl首先接通延时接通3KA， 断开应急电源控制线路，IKM接通同时也会断开应急电源控制线路，即常用电源主电接通， 按停止按钮（2SB)可断开常用电源主电；选择自动（常规打在自动位置）控制时相线通过中 间继电器1KA、2KA检测有电时，中间继电器常开点闭合，（前提是应急电源处于无电状态即 2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KT1线圈另一侧，KTl首先接通延时接通3KA，断开应急 电源控制线路；应急主电源控制电源（AC220V)经熔断器（FU4)再分自动手动选择按钮开 关，控制自动位置时通过检测时间继电器（KT3)检测时间继电器（KA2)得电闭合，延时接 通应急主电路接触器（KM2)，应急电源接通主电为负载供电，手动位置通过启动（SB3)停止 (SB4)按钮接通或断开应急电源主电，常用电源若恢复供电时，通过时间继电器（KT3)延时 和中间继电器（KA2)立即断开应急主电源。
[0007] 相线通过三位按钮开关选择控制方式为自动、手动、和停止。
[0008] 与现有技术相比： 1、 本发明控制系统简单、元器件选型方便，价格低廉，简单易行，常规元件的采用更能 增加设装置切换的可靠性，增加滤波元件可排除中频感应炉产生谐波的干扰而产生误动 作； 2、 本发明完全满足中频感应炉成套设备使用过程中意外停电的冷却系统、传动系统、 其他系统的及时切换恢复供电，减少由于停电带来的中频设备由于散热问题的影响和事故 发生率； 3、 本发明排除中频感应炉成套设备由于意外停电不能及时供水散热和其他传动机构 的不工作问题；解决了高水位水箱只能解决中频感应炉成套设备散热而不能解决其他系统 供电问题； 4、 本发明解决了UPS电源和电压等级问题，完善了ATS双切换开关谐波干扰问题，尤其 是生产成本的降低更适合于客户的选择。对中频感应炉成套设备的保护起到了完全可靠地 保护。
[0009] 5、本发明切换时间短，也可以联锁应急电源（另路电源或者发电机）的主电远程供 电。比如检测和启动发电机。实现了短时切换，照明系统短时供电，切换后只需重新启动水 冷系统和传动系统即可实现对中频感应炉成套设备的切实和及时保护。
[0010] 6、调试简单准确，易于全面实现中频感应炉成套设备的保护切换。
[0011] 7、手动和自动启动的设计完善了比较高的启动率，更容易排除启动的失败率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明具体电路示意图。
[0013] 图2是本发明控制电路示意图。
[0014] 图3是本发明应急控制示意图。
[0015] 图4是本发明切换控制装置结构原理图。
[0016] 图5是本发明现有技术的双电源自动切换（ATS或UPS)开关结构原理图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0018]如图4所示，本发明所述的中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置 的控制电路在电气结构上首先选用强电电气元件作为检测元件，在回路上增加滤波元件， 三相电源的检测元件都可靠的连接在控制回路，避免电气误动作，保证可靠的电气连锁，不 需要辅助的直流整流桥供电。三相的电气检测结构如下图所示。检测电路由AC220V的时 间继电器、中间继电器常规电气元件组成，对切换进行检测和连锁；增加控制回路滤波功 能；控制回路内增加手动切换和自动切换功能，一般打在自动位置，自动失败可以及时调节 成手动节约时间，避免延误中频设备应急工作的进行。装置不需要直流整流桥供电。
[0019] 如图1，本发明的主电路连接包括： ① 、常用电源由三相（AUBUCl)输入至主断路器（QF1)，再经主熔断器（U11、V11、W11) 到常用电源主接触器（IKM)至中频辅助负载(水冷系统、传动系统、清炉或倾炉系统）；连接 示意为：常用电源一断路器（QFl)-熔断器（FUl)-接触器（IKM)-负载； ② 、应急电源由三相（A2、B2、C2)输入至主断路器（QF2)，再经主熔断器（U21、V21、W21) 到常用电源主接触器（2KM)至中频辅助负载(水冷系统、传动系统、清炉或倾炉系统及应急 照明）；连接示意为：应急电源一断路器（QF2)-熔断器（FU2)-接触器（2KM)-负载。
[0020] 控制电路连接包括： 常用主电源控制电源（AC220V)由主电相线W12通过控制电源保护熔断器（FU3)和零线 端（NI)并列连接到滤波器滤波输出。相线通过三位按钮开关（自动、手动、停止）选择控制 方式；零线（Nil)通过延时继电器（KT3)延时闭合(检测到W12有电时)，同时接通1KM、3KA、 KTl的一侧线圈；选择手动(一般选择自动，自动失败时才应急选择手动）时通过启动按钮 (ISB)启动（前提是应急电源处于无电状态即2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KTl线圈 另一侧，KTl首先接通延时接通3KA，断开应急电源控制线路，IKM接通同时也会断开应急电 源控制线路，即常用电源主电接通，按停止按钮（2SB)可断开常用电源主电；选择自动（常 规打在自动位置）控制时相线通过中间继电器1KA、2KA检测有电时，中间继电器常开点闭 合，（前提是应急电源处于无电状态即2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KTl线圈另一侧， KTl首先接通延时接通3KA，断开应急电源控制线路(控制图示如图2);应急主电源控制电 源（AC220V)(中频主电源不开启没有谐波干扰，故不加滤波器)经熔断器（FU4)再分自动手 动选择按钮开关。控制自动位置时通过检测时间继电器（KT3)检测（常用电源失电时间继 电器（KT3)常闭开店闭合，中间继电器3KA常闭触点闭合）时间继电器KA2得电闭合，延时 接通应急主电路接触器KM2，应急电源接通主电为负载供电，手动位置通过启动（SB3 )停止 (SB4)按钮接通或断开(也需KT3检测常用电源）应急电源主电。常用电源若恢复供电时， 通过时间继电器KT3延时和中间继电器KA2立即断开应急主电源(应急控制示意如图3)。
[0021] 图1中原理图中电气符号的含义： ① 、1KA、2KA、3KA为中间继电器，可根据实际电气要求需要选用（控制大功率设备选用 交流接触器式中间继电器；控制小功率的设备选用小型中间继电器； ② 、QFl、QF2为电源断路器，作为检修和短路保护用； ③ 、FUl、FU2、为电源熔断器，是中频炉辅助系统短路一级保护器件，FU3、FU4为电源控 制线路短路保护器件。
[0022] ④、1KM、2KM为中频炉辅助系统常用电源和应急电源的主分断开关。
[0023] ⑤、SA为控制电路的转换开关，一般接通在自动，在自动有故障电路无法接通时可 转换在手动开启控制电路。1SB、2SB、3SB、4SB分别为常用电源和应急电源在手动切换时的 操作按钮。HL1、HL2为常用电源和应急电源带电指示灯，作为判断两路电源切换指示依据。
[0024]⑥、滤波器为常用电源控制电路中防止中频主电源的干扰滤波器件。
[0025]⑦、KT1、KT2、KT3为时间继电器，作为控制电路中延时切换控制检测用器件； ⑧、ΚΤ3、1ΚΑ、2ΚΑ为常用电源三相的检测，若检测到常用电源的缺相、欠压、过流或是意 外停电，通过自动(或手动）直接切换应急电源。
[0026] 自动工作时： ① 、正常工作时，将断路器QFl和QF2均闭合，常用电源通电时，检测常用电源用中间 继电器1ΚΑ、2ΚΑ线圈得电常开触头闭合，ΚΤ3延时2秒闭合同时切断应急电源的控制线路， IKM通电吸合，其常开主触头闭合，常闭辅助触头断开互锁2ΚΜ接触器使其断开常用电源为 负载供电。（当备用电源带电瞬间，ΚΤ2通电，但在其延时闭合其常开触头接通之前IKM常闭 触头断开，ΚΤ2又自断电使2ΚΜ无法吸合而避免两路电的同时开启而发生事故。）； ② 、当主电(常用电源）因故障停电后，KT3、1KM、3KA、KTl释放，IKM的常开触头断开， ΚΤ3、1ΚΜ、3ΚΑ的常闭接通，使ΚΤ2带电吸合，延时l-2s后闭合其常开触头闭合使2ΚΜ接触 器通电，2ΚΜ的常闭触头断开使IKM接触器无法吸合，常开主触头接通为中频炉辅助系统的 负载(水冷系统、传动系统、其他系统和应急照明）供电； ③ 、当常用电源恢复供电时，ΚΤ3得电，延时l-2s后接通KTl通电计时，延时1分钟后 KTl常开触点闭合，3ΚΑ得电常闭触头断开，使ΚΤ2、2ΚΜ失电，2ΚΜ释放常闭触头，使IKM吸 合，又恢复主电源(常用电源）为负载供电。
[0027]手动工作时：（保护和自动工作原理相同） ① 、在自动工作意外失败时，可人为切换到手动工作，更一步提高切换系统的操作性和 可行性； ② 、把手动自动开关打在手动位置可进行手动启动停止常用电源和备用电源。
[0028]本装置采用电器元件都为常规电器元件，经济适宜，可靠性能好，选型方便。
[0029]①、断路器（QF1、QF2)选型可根据中频感应炉成套设备的水却系统、传动系统、透 热炉的清炉料装置、熔炼炉倾炉装置和辅助装置，及其照明的总功率进行选型(一般功率不 超过 200kW)。
[0030]②、接触器、熔断器选型可选断路器相同或接近电流等级进行选型； ③ 、滤波器选型一般按IOA?20内选型即可； ④ 、按钮、中间继电器、时间继电器控制线路元件按5A、AC220V选型，一般要求即可，如 按钮可选LAY37-A;中间继电器可选HP54 220V;时间继电器选，DH48S220V，0?99秒即 可。
[0031]⑤、控制线路电线可选I. 0 mm2?I. 5 mm2。
[0032]本发明切换控制装置检测电路由AC220V的时间继电器、中间继电器常规电气元 件组成，对切换进行检测和连锁；增加控制回路滤波功能；控制回路内增加手动切换和自 动切换功能，一般打在自动位置，自动失败可以及时调节成手动节约时间，避免延误中频设 备应急工作的进行，装置不需要直流整流桥供电。
[0033]以上是对本发明的具体说明，本方案不仅仅局限在以上实施例中，针对在本方案 发明构思下所做的任何改变都将落入本发明保护范围内。
【权利要求】
1. 中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置，包括水冷系统，传动系统， 透热炉的清炉料装置、熔炼炉倾炉装置和辅助装置，应急照明，常用电源，应急电源，其特征 在于，还包括切换控制装置，其中，所述的切换控制装置由三相电源的时间继电器和中间继 电器组成的检测连锁电路，在电路回路上设置滤波元件，控制回路内设置手动切换元件和 自动切换回路。
2. 根据权利要求1所述的中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置，其特 征在于，具体电路连接为常用主电源控制电源（AC220V)由主电相线（W12)通过控制电源保 护熔断器（FU3)和零线端（N1)并列连接到滤波器滤波输出，相线通过三位按钮开关选择控 制方式；零线（Nil)通过延时继电器（KT3)延时闭合(检测到W12有电时)，同时接通1KM、 3KA、KT1的一侧线圈；选择手动（一般选择自动，自动失败时才应急选择手动）时通过启动 按钮（1SB)启动（前提是应急电源处于无电状态即2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KT1 线圈另一侧，KT1首先接通延时接通3KA，断开应急电源控制线路，1KM接通同时也会断开 应急电源控制线路，即常用电源主电接通，按停止按钮（2SB)可断开常用电源主电；选择自 动(常规打在自动位置）控制时相线通过中间继电器1KA、2KA检测有电时，中间继电器常开 点闭合，（前提是应急电源处于无电状态即2KM辅助接点闭合)，接通1KM、3KA、KT1线圈另一 侧，KT1首先接通延时接通3KA，断开应急电源控制线路；应急主电源控制电源（AC220V)经 熔断器（FU4)再分自动手动选择按钮开关，控制自动位置时通过检测时间继电器（KT3)检 测时间继电器（KA2)得电闭合，延时接通应急主电路接触器（KM2)，应急电源接通主电为负 载供电，手动位置通过启动（SB3 )停止（SB4 )按钮接通或断开应急电源主电，常用电源若恢 复供电时，通过时间继电器（KT3)延时和中间继电器（KA2)立即断开应急主电源。
3. 根据权利要求1所述的中频感应炉成套设备的专用应急电源的切换控制装置，其特 征在于，所述相线通过三位按钮开关选择控制方式为自动、手动、和停止。
【文档编号】H02J9/06GK104426231SQ201310402736
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月7日 优先权日:2013年9月7日
【发明者】袁博, 李林 申请人:西安司坤电子科技有限公司