Анализ систем управления активной мощностью печей сопротивления для производства карбида кремния, страница 3

2. Плавное регулирование переменного напряжения можно осуществить с помощью потенциал-регулятора, авто­трансформатора со скользящими контактами, которые пере­двигают вручную или с помощью специального моторного привода. Регулирование напряжения оказывается практиче­ски плавным.

В действующих электротермических установках применя­ются индукционные регуляторы напряжения [39]. Конструктивно индукционные регуляторы представляют собой вертикальные асинхронные машины с заторможенным фазным ротором. Вторичное напряжение изменяется плавно путем поворота ротора относительно - статора, в результате чего изменяется разность фаз ЭДС, индуктированных в обмотках ротора и статора. Регуляторы типа ИР имеют первичное напряжение 6 кВ, совмещая функции силового трансформатора и регулятора мощности [69]. Однако использование трансформаторов с плавным бесконтактным регулированием под нагрузкой, автотрансформаторов и потенциал-регуляторов связано со значительными капитальными затратами, наличием дополнительных потерь и потреблением реактивной мощности. Этот способ применяется редко, а для промышленных печных трансформаторов мощностями до 5500 кВ∙А примеров использования ИР не найдено.

3. Включение в цепь нагревателей дополнительного индуктивного или активного сопротивления связано с дополнительными потерями и потреблением реактивной мощности, что также ограничивает применение этого способа регулирования.

4. Наиболее перспективным является импульсное регулирование мощности на базе тиристорных регуляторов, которое осуществляется с помощью полупроводниковых вентилей, периодичность работы которых выбирают в зависимости от тепловой инерционности электропечи [57].

Этот способ регулирования основан на том, (что при изме­нении формы кривой тока изменяется действующее значение тока и меняется мощность, выделяющаяся в нагревателях печи, в соответствии с формулой:

Форма кривой тока может быть изменена за счет бесконтакт­ных переключений с помощью управляемых электрических вентилей.

Путем импульсного регулирования можно получить плавное регу-лирование мощности в широких пределах почти без дополнительных потерь, обеспечивая соответствие мощности, потребляемой печью, и мощности, подводимой из сети.

На рис. 1.2 показана схема импульсного регулирования мощности печи.

            Рисунок 1.2 − Схема импульсного регулирования мощности печи: ЭП - электропечь; РТ - теплорегулятор; УТ - блок управления тиристорным регулятором; ТР - тиристорный регулятор.

Рисунок 1.3 − Силовые схемы регуляторов переменного напряжения

Встречно-параллельное включение тиристоров (рис. 1.3, а) позволяет осуществить наиболее экономичное регулирование по сравнению с другими схемами. В одни полупериод пропус­кает ток тиристор V1, в другой — тиристор V2.

В схеме рис. 1.3, б в один полупериод пропускают ток ди­од V1 и тиристор V4, в другой полупериод—диод V2 и тири­стор V3. Достоинства схемы заключаются в следующем. К ти­ристорам не прикладывается обратное напряжение, а значит, в систе­ме управления может отсутствовать импульсный трансформа­тор для подачи сигналов на управляющие электроды. Однако ток нагрузки протекает через два последовательно включённых вентиля, что снижает КПД источника питания.

В схеме рис. 1.3, в используется один управляемый вентиль. В положительный полупериод ток проходит по диодам V1, V4 и тиристору V5, в отрицательный — по диодам V2, V3 и тиристору V5. КПД такого источника еще ниже.

Дроссели насыщения (рис. 1.3, г) выполняют функции, аналогичные функциям тиристоров VI, V2 в схеме рис. 1.3, а. В момент υ₁ (рис. 1.4, б) насыщается дроссель A и к нагрузке прикладывается напряжение сети U_c. В момент υ = π напряже­ние сети меняет полярность, диод VIзапирается и нагрузка отключается от сети. В момент υ₂ насыщается сердечник Б и к нагрузке вновь прикладывается напряжение сети. КПД дрос­селей насыщения ниже тиристорных усилителей, так как потери определяются потерями напряжения не только на диодах V1, V2, но и на активных сопротивлениях рабочих обмоток [69].