Механика ISSN 2-82 Транспорт том 2, брой /2, 204 г Комуникации атия 06 Научно списание ОСОБЕНОСТИ ПРИ ДИРЕКТНО РЕГУЛИРАНЕ НА НАПРЕЖЕ- НИЕТО НА ТРАНСФОРМАТОРИ ЗА ЗАХРАНВАНЕ НА ЕЛЕКТРО- ДЪГОВИ ПЕЩИ Кирил Стойков, Симона Филипова-Петракиева _stoyov@tu-sofiabg, petraievas-te@tu-sofiabg Технически университет София, Електротехнически факултет, Факултет Автоматика Бул Климент Охридски 8, бл 2, 797, София, БЪЛГАРИЯ http://wwwmtc-ajcom Ключови думи: директно регулиране на напрежение, трансформатори за електродъгови пещи Резюме: Всички трансформатори за захранване на електродъгови пещи трябва да удовлетворяват изискванията на технологичния процес и да имат висока надежно, тъй като всяка повреда на трансформатора води до спиране на работа на електродъговата пещ Ето защо, едно от основните изисквания на този тип трансформатори е да допускат регулиране на вторичното напрежение в широки граници и претоварване по ток в продължение на,5 2 часа (докато продължава разтопяването на материала) В наоящата работа е програмно реализирана в среда на Matlab същевуваща методика за изчисляване на това напрежение Въведение Същевуват различни начини за регулиране на вторичното напрежение на трансформатори, захранващи електродъгови пещи По същево всички те се основат на зависимота: w2 2, w където и 2 са ефективните ойнои на фазовите напрежения съответно на първичната и вторична рани на трансформатора, а w и w2 - броя на навивките на първичната и вторична намотки От горния израз ава ясно, че изменението на вторичното напрежение може да се реализира чрез изменение на броя на навивките на намотка ниско или високо напрежение при конантни оанали величини; или чрез изменение на първичното (захранващо) напрежение При първите два начина регулирането на напрежението е директно с една електромагнитна единица, те един трансформатор, а при третия начин индиректно (с няколко електромагнитни единици) В зависимо от типа и характерииките на електропещната уредба, захранващите трансформатори се изпълняват с различни схеми на регулиране [, 2, ] X-76
В работата са разглеждани само някои особенои на директното регулиране на напрежението на трансформатори, използвани за захранване на електродъгови пещи От техническата литература ава ясно, че най-широко приложение намират схемите за регулиране на напрежението чрез изменение броя на навивките на намотка високо напрежение, те чрез изменение индукцията в магнитопровода В практиката такова регулиране се нарича индукционно регулиране на напрежението Чрез изменение на броя на навивките на намотка високо напрежение се поига изменение на вторичното напрежение, те налице е директна трансформация на напрежението при пооянно захранващо напрежение 2 Аналитично определяне на вторичното напрежение на трансформатора Нека броят на навивките на намотка високо напрежение е w осн (без регулационната намотка), а броят на регулационните ъпала -, като всички ъпала са с еднакъв брой навивки w (това е възможно при регулационни намотки тип винтови или цилиндрични) При такава поановка на задачата броят на навивките на намотка високо напрежение е w BH woch + w Вторичното напрежение за то ъпало се изменя по закона: w2 2 w w OCH + При изменение на от 0 до пълния брой ъпала, зависимота ( ) 2 f има хиперболичен вид Това означава, че разликата между ойноите на вторичните напрежения за съседните ъпала ще бъде голяма в облата на максималните вторични напрежения и малка - в облата на минималните вторични напрежения От практиката е извено, че тези разлики на вторичните напрежения са приемливи за оманодобивните пещи, тъй като в процеса на топене са необходими високи вторични напрежения (голям ток) с по-груби ъпала, а в процеса на рафинация ниски вторични напрежения с по-фино изменение на ъпалното напрежение Обаче, в същото време този режим е неблагоприятен за ъпалния регулатор, тъй като той ще работи с повишени ъпални напрежения в облата на високите вторични напрежения, които се овладяват много трудно Това налага броят на навивките на отделните ъпала да се избере така, че вторичното напрежение да се изменя по-равномерно и ъпалните напрежения в момента на превключването да бъдат приблизително еднакви Освен това, за да се разшири диапазонът на регулиране на напрежението без да се увеличава разхода на активни материали, те да се използва една и съща конрукция, в практиката се налага превключване на намотка високо напрежение от електрическо съединение триъгълник в електрическо съединение звезда и обратно За да се определят ойноите на 2 при регулационни намотки с еднакъв брой навивки за всички ъпала, е удобно да се съавят универсални графики и таблици За тази цел 2 се изразява в относителни единици, а като променливи се въвеждат следните величини: дълбочината на регулиране K (отношението на максималното вторично напрежение към минималното такова), номерът на включеното ъпало и общият брой на ъпалата Изразява се броят на навивките за ъпало като функция на променливите K, и X-77
Ако намотка високо напрежение не се превключва от електрическо съединение триъгълник в електрическо съединение звезда и обратно, за броя на навивките на ъпало е в сила следната зависимо []: woch w ( K ) Респективно - ако намотка високо напрежение се превключва от електрическо съединение триъгълник в електрическо съединение звезда и обратно, за броя на навивките на ъпало е в сила следната зависимо []: woch K w Тогава броят на навивките за намотка високо напрежение при включени ъпала за двете анализирани схеми е : K wbh woch + ( K ) и wbh woch + Вторичните напрежения за схемата без превключване и за схемата с превключване при включено ъпало са съответно: Φw2 Φw2 2 и 2 woch + ( K K ) woch + В този случай съответните относителни ойнои на вторичните напрежения са: 2OTH и 2OTH + ( K K ) + Резултати от изчисленията На базата на получените аналитични изрази са изчислените вторични напрежения (в относителни единици) са предавени таблично и графично, както следва: / 2 4 2 отн 5 Таблица, + ( ) 6 7 8 9 0 2 0 0,72 0,80 0,845 0,872 0,89 0,905 0,96 0,924 0,9 0,97 0,942 0,946 2 0,577 0,672 0,72 0,77 0,80 0,827 0,845 0,860 0,872 0,882 0,89 0,898 0,577 0,645 0,694 0,72 0,76 0,784 0,80 0,89 0,8 0,845 0,855 4 0,577 0,60 0,672 0,705 0,72 0,754 0,77 0,789 0,80 0,86 5 0,577 0,62 0,656 0,686 0,70 0,72 0,750 0,766 0,780 6 0,577 0,64 0,645 0,672 0,694 0,74 0,72 0,747 7 0,577 0,609 0,67 0,66 0,682 0,700 0,77 8 0,577 0,605 0,60 0,652 0,672 0,689 X-78
9 0,577 0,602 0,625 0,645 0,664 0 0,577 0,600 0,62 0,640 0,577 0,598 0,67 2 0,577 0,596 0,577 2 отн Таблица2, 2,5 K + / 5 7 9 ϒ ϒ ϒ ϒ ϒ ϒ 0 0,87 0,50 0,98 0,50 0,940 0,542 0,95 0,550 0,96 0,552 0,964 0,556 2 0,77 0,445 0,849 0,490 0,887 0,52 0,90 0,525 0,925 0,50 0,9 0,57 0,692 0,400 0,789 0,455 0,840 0,485 0,87 0,502 0,892 0,509 0,900 0,59 4 0,78 0,426 0,779 0,460 0,85 0,482 0,86 0,490 0,87 0,502 5 0,692 0,400 0,759 0,48 0,802 0,46 0,82 0,472 0,844 0,487 6 0,724 0,48 0,77 0,445 0,805 0,455 0,88 0,472 7 0,692 0,400 0,74 0,428 0,779 0,440 0,794 0,458 8 0,79 0,4 0,756 0,426 0,77 0,445 9 0,692 0,400 0,7 0,42 0,750 0,4 0 0,72 0,400 0,70 0,420 0,692 0,7 0,40 2 0692 0,400 / 2 отн Таблица, 2,5 K + 2 4 6 8 0 2 ϒ ϒ ϒ ϒ ϒ ϒ 0 0,88 0,472 0,900 0,59 0,9 0,57 0,947 0,546 0,957 0,552 0,964 0,556 2 0,692 0,400 0,88 0,472 0,87 0,502 0,900 0,59 0,98 0,50 0,9 0,57 0,750 0,4 0,88 0,472 0,857 0,494 0,882 0,509 0,900 0,59 4 0,692 0,400 0,77 0,445 0,88 0,472 0,849 0,490 0,87 0,502 5 0,70 0,42 0,78 0,452 0,88 0,472 0,844 0,487 X-79
6 0,692 0,400 0,750 0,4 0,789 0,455 0,88 0,472 7 0,720 0,45 0,76 0,440 0,794 0,458 8 0,692 0,400 0,78 0,426 0,77 0,445 9 0,74 0,42 0,750 0,4 0 0,692 0,400 0,70 0,420 0,7 0,40 2 0,692 0,400 Посочените в таблици, 2 и резултати от изчисленията могат да бъдат предавени графично по следния начин: 4 Програмна реализация на предложената методика за определяне на вторичните напрежения на трансформатора Предложената в наоящата атия методика за определяне на относителните вторични напрежения при дълбоко регулиране на трансформатор, захранващ електродъгова пещ, е реализиран в среда на програмно за изчисляване на Matlab Разработени са следните програми за извършване на изчисленията: X-80
% tr_star_u2m % RELATIVE SECONDARY VOLTAGE u2 uu/sqrt(); 2_RELATIVE[]; for 0:: for 2:: ; ; 2_rel/(+*(u-)/); 2_RELATIVE[2_RELATIVE; 2_rel]; ed ed Програмата изчислява ойнота, дефинирано съгласно на 2 отн формулата, 2 отн K + е където варирането на и организирано чрез два вложени един в друг цикъла съответно по и по, 2_RELATIVE2_RELATIVE % volt_cotrol_u2m % RELATIVE SECONDARY VOLTAGE u2 2_RELATIVE[]; for 0:: for 2:: ; ; 2_rel/(+*(u-)/); 2_RELATIVE[2_RELATIVE; 2_rel]; ed ed Програмата изчислява ойнота, дефинирано съгласно на 2 отн формулата, 2 отн + е ( K ) където варирането на и организирано чрез два вложени един в друг цикъла съответно по и по, 2_RELATIVE2_RELATIVE 5 Заключение Разработени са универсални таблици и графики за относителните ойнои на вторичните напрежения с помощта на които може да се избере схема на регулиране на напрежението при приблизително равномерни ъпални напрежени, с което се подобрява работният режим на ъпалния регулатор ЛИТЕРАТУРА [] Дачев А Оразмеряване на ъпалата на регулационната намотка на трансформатори с голям диапазон на регулиране Доклад на І- ва Национална конференция Елпром 76 София 976 [2] Дачев А, Стойков К Анализ и сравнение на някои схеми за директно регулиране на напрежението при електропещни трансформатори Втори младежки симпозиум с международно учаие СИЕЛТ 8 Пловдив 98 [] Стойков К Специални проблеми при проектирането на захранващи уройва за електрически пещи Дисертация ТУ-София 20 X-8
SOME FEATRES IN DIRE VOLTAGE CONTROL OF THE TRANSFORMERS IN SPLLYING THE ELERIC FRNANCES Kiril Stoyov, Simoa Filipova-Petraieva _stoyov@tu-sofiabg, petraievas-te@tu-sofiabg Techical iversity of Sofia, Electrical Faculty, Faculty of Automatio 8 Klimet Ohridsi, blvd, bl 2, 797, Sofia, BLGARIA Key words: direct voltage cotrol, trasformers for electric furaces Abstract: All trasformers for supplyig the electric furaces have to satisfy the requiremets of the techological process ad to have high reliability, because each breadow of the trasformer leads to stop the wor of the electrical furace Thus, oe of the mai requiremets for these trasformers is to allow cotrol of the secodary voltage i large itervals ad curret overloadig for,5 2 hours (util the metal melt up) I the paper, a methodology for calculatig this voltage is programmed i Matlab eviromet X-82