Динамо-машины  Применение индукционного нагрева 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39

функциональный блок	Размеры, в плане	Высота	Масса, кг
Нагреватель-	800X 800	2200
Инверторный	1600X800	2200	1600
Выпрямитель-	800X800	2200
Контакториый	800X 800	2200
Закалочная	1200X 600
ванна

ного искусственного охлаждения всего помещения, в котором размещен преобразователь.

Наладка тиристорных преобразователей более совершенного типа (ТПЧ-800-1/0,5) также выявила определенные недостатки. Для исключения пробоев и срыва генерации требуется поддерживать сопротивление изоляции между токоведущими высокочастотными частями и нагревателем не ниже 1000 Ом, что сделать не так просто. Большинство силовых токоведущих частей - водоохлаждаемые и имеют склонность к отпотеванию и конденсации на корпус. Установка при т а б л и ц а 19. Справочные данные этом конденсаторов тре- тиристорных преобразователей частоты бует особо надежной изоляции. В схеме включения преобразователя должна быть блокировка от нагревателя для безопасности и удобства обслуживания. Особые трудности создаются при отработке пусковых и рабочих режимов нагрева.

Для широкой номенклатуры деталей потребовалась разработка специального блока пуска инвертора, который вошел одним из основных составных элементов в последующий типаж преобразователей.

Система водоохлаждения тиристоров и конструкция охладителей полностью видоизменены. Эти же трудности сопутствуют разработке и внедрению преобразователей для термообработки и на более высоких частотах.

Преобразователь частоты для закалки сателлита на частоте 10 кГц (рис. 71), разработанный кафедрой электротермических установок Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина, больше всего удовлетворяет требованиям работы на быстропеременной нагрузке с большой цикличностью срабатывания. Он выполнен по схеме мостового последовательного инвертора с ограничительнЬми диодами и имеет комплексное исполнение.

В отличие от электромашинных преобразователей и тиристорных преобразователей частоты, выпускаемых отечественной промышленностью (табл. 19), комплексное исполнение ТПЧ совместно с нагревательным контуром и блоками управления имеет существенные преимущества: снижаются электрические потери, уменьшаются электромагнитные наводки, создаются благоприятные условия для обслуживания, наладки, термообработки, уменьшается производственная площадь, занятая электротермическим устройством, уменьшаются его габаритные размеры (см. рис. 1).

Техническая характеристика некоторых ТПЧ приведена ниже:

Номинальная мощность средней частоты, кВт . . . 200

Рабочая частота, Гц............... 4 000/10 000

Частота питающей сети, Гц .......... 50

Напряжение питающей сети, В (требования к сети по

ГОСТ 13109-67)................ 380

Число фаз.................... 3

Выходное напряжение преобразователя, В..... 800/400

Максимальный расход воды на охлаждение, мч 4,0

Давление охлаждающей воды. Па......... 2-10

Максимальный расход закалочной жидкости, м/ч 15

Давление закалочной жидкости, Па........ 3-10

Виды стабилизации режима работы преобразователя:

точность стабилизации выходного напряжения, %................. plusmn;1

точность стабилизации выходной мощности, % -5

Рис. 71. Тиристорный преобразователь ТПЧ-100/8,0

частоты

21. Линии передачи электроэнергии

Линии транспортирования электроэнергии от источника питания к индукционному нагревателю в условиях плотно нагруженных технологических участков играют немаловажную роль в успешном использовании электротермических устройств. В соответствии с профилем производства (кузнечного, литейного, прокатного или механообрабатывающего) электрические высокочастотные линии передачи имеют свои особенности, но применяемые для них

материалы, способы компоновки и монтажа могут быть обобщены в достаточно большой степени.

В настоящее время в тракторном производстве нашли применение следующие виды токопроводов для выполнения внешних силовых высокочастотных цепей.

В кузнечном производстве индукционные нагреватели к промежуточным контакторным шкафам подключаются с помощью шинопроводов, имеющих естественное или искусственное (в основном водяное) охлаждение, или кабелями и коаксиальными фидерами из медных и алюминиевых труб. Следует отметить, что питание кузнечных нагревателей осуществляется как централизованно (от машинного зала), так и индивидуально (от источников питания, установленных в непосредственной близости от нагревателя). Для централизованного питания нагревателей принята радиальная система подключения нагрузки, при которой каждый нагреватель соединен с преобразователями машинного зала, работающими параллельно, своими линиями передачи через промежуточные контакторные шкафы. При такой системе питания, казалось бы, никаких особенностей не должно проявляться, однако в зависимости от типа принятого кабеля линия передачи работает по-разному.

Для кабелей АСБ и АСБГ, нагруженных параллельными ветвями на мощность 500 кВт и более, отмечается хорошее согласование источника питания с индукторами, но на предельных нагрузках возможен перегрев и выход из строя кабеля. Кроме того, монтаж такого кабеля в местах концевой или промежуточной разделки затруднен и способствует дополнительным потерям. С течением времени электроизоляционный материал кабеля теряет свои свойства, что приводит к его самовозгоранию. Кабель приходится заменять по всей трассе, а с учетом того, что он проложен, как правило, на большой высоте под фермами кузнечного цеха, трудоемкость такой работы высока, а в некоторых случаях требует остановки целой группы электротермических устройств.

Более надежным в работе показал себя кабель КВСП, имеющий улучшенные эксплуатационные характеристики, такие, как плотность тока, потери на единицу длины кабеля и др. Однако и этот кабель имеет некоторыесущественные недостатки. Прежде всего это недостаточная стойкость к температуре перегрева, склонность к взаимно магнитному взаимодействию параллельно проложенных жил кабеля и исключительно ненадежная в эксплуатации и трудоемкая в изготовлении конструкция присоединительных концов. Если последние два из указанных недостатков сравнительно мало отражаются на работе длинных трасс, то недостаточная теплостойкость изоляции такого кабеля является весьма существенным фактором в ограничении его применения. В кузнечных цехах происходит значительное технологическое тепловыделение от горячих заготовок и деталей, поэтому температура

окружающей среды, особенно в местах прокладки кабелей, повышается и достигает 60-70 deg; С. Если учесть, что кабель работает с допустимой температурой оболочки - 80 deg; С, то становится понятным, какой необходимо иметь запас по потерям в кабеле, чтобы обеспечить нормальный длительный технологический процесс с нагревом заготовок в нагревателе, удаленном от источника питания иногда на 200 м и более.

На коротких отрезках линии, не превышающих 10-20 м, кабель КВСП из-за реактивных перекосов в отдельных жилах параллельного пучка и некачественной разделки концов в местах подключения перегревается. Происходит, как правило, электрический пробой между смежными внешними жилами токопровода, и кабель самовозгорается. Если учесть, что такие отрезки кабеля проложены в кабельных каналах между технологическим оборудованием, то замена их также сопряжена с большими трудностями. Иногда выгодно, пренебрегая наличием повышенных потерь по сравнению с кабелем КВСП, отрезки линии на таких участках выполнить из шинопровода в виде двух профилированных водоохлаждаемых трубок. Такой шинопровод исключает перегрев и электрический пробой и надежно работает длительное время. В отдельных случаях, сообразуясь с условиями цеха, когда в кабельных каналах возможно наличие воды и токопроводящей мета1-лизированной пыли, для исключения пробоя на каждую токо-проводящую водоохлаждаемую трубку дополнительно надевают резиновый шланг. Токи рассеяния при этом могут несколько возрасти, увеличивая потери, но надежность такой линии выше обычной и ее применение технологически оправдано.

Как показывают практика и расчет, наиболее надежной и эффективной линией транспортирования высокочастотной энергии в кузнечных цехах для воздушных и напольных трасс является фидер, выполненный из коаксиально расположенных металлических труб. Преимущество следует отдать медным трубам по сравнению, например, с алюминиевыми и иными, так как они обрабатываются технологически легче и имеют более низкие электрические потери. Слабым звеном линий, выполненных из коаксиально расположенных труб, до последнего времени являлись сложность их монтажа в пространственных условиях цеха, а также ограниченные возможности подключения к источнику питания и нагрузке - отсутствовали надежные переходные контактные элементы.

Рассмотрим несколько примеров применения фидеров и разновидностей их сочленения. На обычные многожильные кабели, выпускаемые отечественной промышленностью, имеется достаточно полная нормативная документация их монтажа [15]. Согласно этой документации разработаны способы выполнения соединений жил проводов и кабелей с контактными зажимами выводов электротехнического оборудования, с установочными изделиями и сильноточными токопроводами, В соответствии с конструкцией

контактных зажимов они должны быть плоскими, штыревыми, винтовыми, стержневыми, лепестковыми и другими. Возможно соединение алюминиевой или иной многопроволочной жилы с цилиндрическим зажимом в торец. В этих случаях присоединение двух токопроводов с наконечниками к плоскому зажиму осуществляется с двух сторон зажима, что обеспечивает равномерность токораспределения. При необходимости соединения более двух токопроводов или при несоответствии их габаритных размеров применяются переходные контактные детали. Форма этих переходников зависит от конструкции токопровода и его оконцевателя и выполняется в виде пластины, уголка, косынки и т. п. Все переходные детали желательно присоединять симметрично токо-проводящим жилам. Переходные планки, наконечники, контактные пластины крепятся к токойроводящим жилам преимущественно с помощью пайки, что в условиях действующего основного производства не всегда выполнимо. В некоторых случаях для присоединения кабеля применяют зажимную скобу, не требующую пайки. Скоба имеет П-образную форму с отверстием на полке для вставки токопровода. Для последующего крепежа отрезка токопровода его зажимная соединительная скоба имеет отверстия и на боковых стенках. Скоба развернута своей полкой в торец к примыкающему токопроводу и надета на него вдоль имеющейся канавки. Для присоединения токопровода малого диаметра зажимная скоба имеет подвижной переходный патрон определенной формы с продольными разрезами и выступами, с помощью которых зажимается токопровод. Соединительная скоба расположена со смещением от продольной оси относительно примыкающего и последующего отрезка токопровода. Выполнить соединение токопроводов в этом случае соосно, а тем более коаксиально не представляется возможным, так как провод (кабель) выпадает из скобы или просто не разместится физически. Последующий отрезок токопровода крепится односторонне, с внешней стороны боковых стенок соединительной скобы. Эти ограничения, достаточные и положительные для присоединения токопроводов из одно- или многожильного кабеля, совершенно исключают применение зажимной скобы в коаксиальных токопроводах. Для них применяются другие конструкции. Особенно сложными соединительными элементами являются те, которые связывают отрезки линии, расположенной в пространстве под определенным углом. В кабельных каналах и на высоте фидерные устройства большой мощности сложны по конструктивному исполнению, отражают электромагнитную энергию высокой частоты и имеют повышенные потери из-за неоднородности электрического перехода (соединительных фланцев) между соединяемыми линиями. Особенно значительные различия поперечных сечений в переходах наблюдаются в линиях, выполненных из коаксиально расположенных труб. Они искажают эквивалентное сопротивление нагрузки и затрудняют ее согласование с источником высокочастотной энергии.