专利名称：单相电炉三相供电自动平衡调压器的制作方法
技术领域：
本实用新型单相电炉三相供电自动平衡调压器，适用于各种单相电加热炉因耗电容量大造成对电力网络干扰的三相严重不平衡的场合，特别是适于有色金属加工中熔铸纯铜的工频有芯感应炉。
目前国内、外采用的单相感应电炉经常引起三相不平衡供电问题。目前国内从芬兰引进国际上先进的上引连铸法生产无氧铜杆生产线上的熔化炉，保温炉虽采用了三相电抗器平衡线路，变压器抽头，用分级开关调节，但调节断续，调压过程中由暂态阶跃电脉冲产生的电磁力冲击对炉衬粘合材料有破坏作用降低炉衬寿命，这种三相电抗器仍然解决不了在自动分压调节过程中的平衡电抗匹配问题、不能达到自动平衡，而且变压器本身电耗大。
本实用新型的目的是提供一种单相电炉三相供电自动平衡调压器，解决了单相电炉三相供电平衡问题，能在自动调节单相电炉温度过程中，实现三相供电的自动平衡问题。
单相电炉三相供电自动平衡调压器主要有三台单相变压器、可控硅直流调压器、XWZE－402型仪表组成。主要部件装配在控制柜内组成一体，便于操作使用。三台单相变压器组成三倍频变压器。1SB(或2SB)每台单相变压器有三个绕组一个初级绕组1a1(或2a1)、一个次级绕组1a2(或2a2)、一个励磁绕组1a3(或2a3)，三台单相变压器的三个初级绕组1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)连成星形接线后投入A、B、C三相电力网络，三个次级绕组1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)串联接线后成开口三角形引接至电炉变压器1LB、2LB的初级绕组，三个励磁绕组1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)也串接成开口三角形接至可控硅调压器1KTs(或2KTs)输出端子。可控硅直流调压器1KTs(或2KTs)的控制极输出极分别与仪表XWZE－402仪表y2(或y3)的PID输出端子“＋”、“－”极相连，仪表y2(或y3)PID输出端子另二个端子与装在电炉内的热电偶K2(或K3)连接。控制屏上还装有温度显示器由热电偶测得的炉内溶液温度经仪表XWZE－402处理后即能显示出来。靠在直流可控调压器控制屏上还装有电位器旋钮W1、W2，当可控直流调压器不与仪表y2、y3的PID输出端子连接时，可调节W1、W2来进行手动调节输出电压。
单相电炉三相供电自动平衡调压器当三倍频变压器各初级绕组施加对称的三相平衡电压时，根据三相平衡三角形原理分析，次级绕组的输出电压为零，此时调节可控硅调压器的导通角，使1SB、2SB的铁芯达到磁性饱和，则在铁芯中将产生平顶波磁通，该磁通波形按富氏级数分析得，无偶次谐波，而却有基波和三次谐波及奇次谐波磁通，由于三次谐波电流方向相同、大小相等，在星形连接的初级绕组中是流不通的，瞬时值为零，而平顶波磁通在1SB、2SB的次级绕组中感应出的三次谐波和其它奇次谐波，由于次级绕组是接成开口三角形的，故在开口处对称的一、五、七……次等奇次谐波矢量和为零，仅剩下有相同相序的三次谐波和三的奇数倍的奇次谐波，其中三次谐波幅值最大，合成的三次谐波幅值是每相中三次谐波幅值的三倍，其余谐波很弱，故在电炉变压器1LB、2LB的初级绕组内通过的主要是三次谐波电流，三次谐波电流使熔沟的热电效率得到很大提高，加快了熔化速率。由于此变压器使变压后的电流频率为原电力网络供电频率基波的三倍，故称其为三倍频变压器。以上所述即是三倍频变压器将三相电源转换成对单相电炉供电而又达到三相自动平衡的基本原理。
为了调节三倍频变压器的输出电压以适应加热对象不同温度的需要，就不须改变1SB、2SB的铁芯磁通饱和深度，也即不须改变励磁绕组1a3、1b3、1c3和2a3、2b3、2c3的直流电流值，这项功能由调节可控硅调压器1KTS、2KTS的输出直流电压来实现，当其不与仪表y2、y3的PID输出端子连接时即切除XWZE－402型仪表输入信号时，可调节安装在图2控制屏上的电位器旋钮W1、W2来进行手动调节，而当接入仪表y2、y3的PID输出端子时，则可用仪表来实现PID规律的铜液温度自动控制。
当铜液温度过高时，由热电偶K2、K3传送入仪表y2、y3的热电势值增大，使仪表指针偏转角度增大，达到接近或超过仪表设定值位置，使其输出的PID信号电流减小，也即使可控硅调压器1KTS、2KTS的输入信号减弱，使1KTS、2KTS的直流输出电压、输出电流减小，从而使三倍频变压器的铁芯磁通饱和深度降低，使供给1LB、2LB的三倍频电压值、电流值减小，使铜液温度上升速度减慢或逐渐降低。反之，当铜液温度过低时，则整个过程恰与上述相反，如此不断反复，不仅实现了单相电炉三相供电自动电压平衡，而且也达到了铜液温度在三相供电平衡条件下的自动控制的要求。
单相电炉三相供电自动平衡调节器采用了1KTS、2KTS可控硅调压，配以XWZE－402型中圆图自动温度调节仪表，进行PID(比例、积分、微分调节)调节，较之国内外通常采用的抽头自耦变压器配电压分接开关的电压调节方式具有供电简单、节约电能、使用方便、操作自如优点；尤其是这种特有的另触发式连续无级的调压方式，避免了在调压过程中由暂态阶跃电脉冲产生的电磁力冲击对炉衬的材料粘合筑实的震散破坏作用，提高了炉衬寿命，减少了箱炉费用，降低了生产成本，采用了三相供电自动平衡的三倍频平衡变压器，较之国内自建和从芬兰引进的生产线，不仅可以解决单相感应电炉三相供电出现的动态自动平衡问题，而且对采用柴油发电机组作备用电源的企业可减少装机容量 1/3 － 1/2 ，因而降低了投资成本。
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电气原理图。
图2是本实用新型安装结构示意图。
图3是本实用新型用于控制熔铸纯铜的工频有芯感应炉保温室熔沟温度示意图。
图4是本实用新型用于控制熔铸纯铜的工频有芯感应炉熔化室双熔沟温度示意图。
参照附图1、2、单相电炉三相供电自动平衡调压器具有三台单相变压器、可控硅直流调压器、XWZE－402型仪表组成，装成控制柜。三台特殊的单相变压器组成三倍频变压器1SB(或2SB)；每台单相变压器有三个绕组一个初级绕组1a1(或2a1)、一个次级绕组1a2(或2a2)、一个励磁绕组1a3(或2a3)、三台单相变压器的三个初级绕组1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)连成星形接线后，投入A、B、C三相电力网络。三相电源A、B、C按图1分别按星形接线接入三倍频变压器1SB、2SB的初级绕组1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)，而其次级绕组1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)则分别串接成开口三角形后与电炉变压器1LB(或2LB)的初级绕组相连，同样励磁绕组1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)分别串接成开口三角形，但其出线端子是接入可控硅直流调压器1KTs(或2KTs)的直流电压输出回路。可控硅直流调压器1KTs(或2KTs)的控制极、输出极分别与仪表XWZE－402仪表y2(或y3)的PID输出端“＋”、“－”极相连。仪表y2(或y3)PID输出端另二个端子与装在电炉内的热电偶K2(或K3)连接用于测量电炉内溶液温度反馈给可控硅直流调压器以便自动控制温度。控制柜的控制屏上端还装有温度显示器，由热电偶测得的炉内溶液温度经仪表XWZE－402处理后即能直观显示出来。在可控调压器控制屏旁边还装有用于手动调节输出电压的电位器W1、W2，此时可控直流调压器不与仪表y2，y3的PID输出端相连时采用。
参照图3、4分别是单相电炉三相供电自动平衡调压器用于移动式多用组合炉控制熔铸纯铜的工频有芯感应炉保温室熔沟温度、和纯铜熔化室二个熔沟温度的示意图，从实际使用情况看已达到本实用新型的目的解决了单相电炉三相供电平衡问题，能自动调节工频有芯感应电炉保温室和熔化室熔沟温度，避免了在调压过程中由暂态阶跃电脉冲产生的电磁力冲击对炉衬破坏作用，提高了炉衬寿命，降低了生产成本，使用方便比目前国内外使用的控制装置节约电能。
权利要求1.一种具有三台单相变压器，可控硅直流调压器、XWZE-402型仪表组成的单相电炉三相供电自动平衡调压器，其特征是三台单相变压器组成三倍频变压器，每台单相变压器有三个绕组一个初级绕组1a1(或2a1)、一个次级绕组1a2(或2a2)、一个励磁绕组1a3(或2a3)；三台单相变压器的三个初级绕组1a1、1b1、1c1(或2a1、2b1、2c1)连成星形接线后投入A、B、C三相电力网络，三个次级绕组1a2、1b2、1c2(或2a2、2b2、2c2)串联接线后成开口三角形引接至电炉变压器1LB、2LB的初级绕组，三个励磁绕组1a3、1b3、1c3(或2a3、2b3、2c3)也串联成开口三角形接至可控硅调压器1KTs、2KTs的输出端。
2.根据权利要求1所述的单相电炉三相供电自动平衡调压器，其特征是每台单相变压器正常工作在磁性饱和区，用调节饱和深度的手段调节输出电压。
3.根据权利要求1所述的单相电炉三相供电自动平衡调压器，其特征是在切除XWZE－402型仪表输入信号时，用1KTs、2KTs的W1、W2可实现手动调节输出电压。
专利摘要本实用新型单相电炉三相供电自动平衡调压器，适用于各种单相电加热炉因耗电容量大，造成对电力网络干扰的三相严重不平衡的场合，特别是适于有色金属加工中熔铸纯铜的工频有芯感应炉。该调压器主要由三台单相变压器、可控硅直流调压器、XWZE-402型仪表组成。单相变压器组成三倍频变压器，每台单相变压器各有三个初级绕组、三个次级绕组、三个励磁绕组。能在自动调节单相电炉温度过程中，实现三相供电的自动平衡问题，避免在调压过程中电脉冲产生的电磁力冲击对炉衬破坏作用，使用方便、节约电能。
文档编号H02M5/02GK2035546SQ88219240
公开日1989年4月5日 申请日期1988年8月15日 优先权日1988年8月15日
发明者胡洪圣 申请人:胡洪圣