CN210469139U - 一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，包括电炉变压器、变流电源主回路和变流电源控制回路。电炉变压器的二次侧绕组由第一绕组和第二绕组构成；变流电源主回路包括与电炉变压器第一绕组相连接的1#、2#三相全控桥式整流电路，以及与电炉变压器第二绕组相连接的3#、4#三相全控桥式整流电路；变流电源控制回路包括六个电流互感器、触发器、脉冲分配电路、同步变压器和四个脉冲放大电路。本实用新型结构简单，使用操作方便，能够实现两极直流电弧炉正负极性可控的目的，减弱正负极之间热效率和能耗不平衡的现象，提高直流电弧炉炉体使用寿命，实用性强，便于推广使用。

Description

一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流电弧炉的电源装置，具体涉及一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置。

背景技术

现广泛使用的三相交流电弧炉短网长，压降大，电流冲击大，变压器功率因数低，由于大塌料造成短路导致高压开关跳闸，生产效率低，各种消耗指标高。

在后续的技术改进中，采用了单极直流电弧炉，它虽然克服了交流电弧炉的缺点，熔化速度快，效率高，参考《直流电弧炉炼钢技术》一书中的介绍，单极直流电弧炉与交流电弧炉相比，电极消耗降低了53％，电耗下降看5％～10％，耐火材料消耗降低了30％，冶炼时间缩短了5％～10％；但是需要加装底电极，而底电极需要经常维修或更换，并且在冶炼后期，单一极性(不变的正负极)造成了炉内单一的离子运动状态，使得冶炼后期炉内升温慢，工艺上不得不采取一些复杂的措施来克服。

为克服单极直流电弧炉的缺点，一种两极直流电弧炉产生了，两极直流电弧炉是指正负极都从炉体炉口进入炉膛的一种无底电极直流电弧炉；其虽然克服了单极直流电弧炉的一些缺点，但仍是单一的离子运动状态，并且正负极电极对熔池的热效率不平衡，负极的热效率高于正极，导致负极区域炉衬消耗快，负极电极消耗快，炉体寿命受到影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，该电源装置结构简单，使用操作方便，能够实现两极直流电弧炉正负极性可控的目的，减弱正负极之间热效率和能耗不平衡的现象，提高直流电弧炉炉体使用寿命，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，包括电炉变压器、变流电源主回路和变流电源控制回路；所述电炉变压器的二次侧绕组由第一绕组和第二绕组构成；所述变流电源主回路包括与第一绕组相连接的1#三相全控桥式整流电路和2#三相全控桥式整流电路，还包括与第二绕组相连接的3#三相全控桥式整流电路和4#三相全控桥式整流电路；所述变流电源控制回路包括六个电流互感器、控制器、触发器、脉冲分配器、同步变压器和四个脉冲放大电路；所述直流电弧炉电源装置同时与两极直流电弧炉的A相电极和B相电极连接。

优选地，所述1#三相全控桥式整流电路的输出端与2#三相全控桥式整流电路的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路的输出端与1#三相全控桥式整流电路的输入端相接；4#三相全控桥式整流电路的输出端与3#三相全控桥式整流电路的输入端相接，3#三相全控桥式整流电路的输出端与4#三相全控桥式整流电路的输入端相接。

优选地，所述1#三相全控桥式整流电路的输出端通过相互串联的第一电抗器和第四电抗器与4#三相全控桥式整流电路的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路的输出端通过相互串联的第三电抗器和第二电抗器与3#三相全控桥式整流电路的输入端相接；所述第一电抗器和第四电抗器的连接端通过A相短网与两极直流电弧炉的A相电极连接，第二电抗器和第三电抗器的连接端通过B相短网与两极直流电弧炉的B相电极连接。

优选地，所述变流电源控制回路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器、第五电流互感器、第六电流互感器、控制器、触发器、脉冲分配器、同步变压器、第一脉冲放大电路、第二脉冲放大电路、第三脉冲放大电路和第四脉冲放大电路；所述第一绕组包括a1、b1和c1三绕组，第二绕组包括a2、b2和c2三绕组；

优选地，所述第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器、第五电流互感器、第六电流互感器的输入端分别对应与a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组连接，用于对a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组的电流进行检测，第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器、第五电流互感器、第六电流互感器的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端同时连接脉冲封锁电路的输入端和触发器的输入端，脉冲封锁电路的输出端连接触发器的输入端，触发器的输出端连接脉冲分配器的输入端，所述触发器上连接有用于使主回路的电压相位与触发器发出的触发脉冲的相位同步的同步变压器，所述控制器的输入端还连接有按键操作电路，控制器的输出端接有液晶显示屏。

优选地，第一脉冲放大电路、第二脉冲放大电路、第三脉冲放大电路和第四脉冲放大电路的输入端均与脉冲分配器的输出端连接，第一脉冲放大电路的输出端连接1#三相全控桥式整流电路的控制端，第二脉冲放大电路的输出端连接2#三相全控桥式整流电路的控制端，第三脉冲放大电路的输出端连接3#三相全控桥式整流电路的控制端，第四脉冲放大电路的输出端连接4#三相全控桥式整流电路的控制端，四个脉冲放大电路用于对四个三相全控桥式整流电路的脉冲信号进行控制。

优选地，A相短网连接用于对A相电极进行电流测量的第一霍尔电流传感器的输入端，B相短网连接用于B相电极进行电流测量的第二霍尔电流传感器的输入端，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出端接入控制器的输入端。

优选地，本实用新型能够控制各个三相全控桥式整流电路以轮流导通或固定导通的方式工作。当各个三相全控桥式整流电路以轮流导通的方式工作时，就能够实现对直流电弧炉的A相、B相电极的极性转换控制，在A相和B相电极上轮换出现正极和负极，根据实际情况任选A相和B相电极的极性；当各个三相全控桥式整流电路以固定导通的方式工作时，直流电弧炉的A相、B相电极的极性也就固定，即普通的两极直流电弧炉工作状态。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，使用操作方便，能够实现两极直流电弧炉正负极性可控的目的，减弱正负极之间热效率和能耗不平衡的现象，提高直流电弧炉炉体使用寿命，较小生产消耗，提高经济指标，实用性强，便于推广使用。

2、本实用新型能够使直流电弧炉的A相、B相电极的极性以一定的规律切换，使A相和B相电极轮换作为正极和负极或负极和正极，能够使两电极直流电弧炉的电极差异现象得到平衡，平衡两根电极的输出效率，在炉料熔化以后形成一定的搅拌作用，对产品的品质有所提高。

3、本实用新型能使电弧炉在起弧阶段电极极性有可认定的特性，可以避免电极折断；由于正负极的平衡作用，电极的消耗同样平衡，避免了一根电极消耗过快的缺陷，起弧电流冲击可以降低至理想值，起弧快、稳弧快，稳弧时间可以缩短3～5分钟，为直流电弧提供恒定电流，减少弧流飞溅的损失，冶炼时间可以减少10％以上。

4、本实用新型能够为电弧炉在化料初期提供低电压大电流，充分利用直流长电弧、热辐射大的特点，缓慢变换阴阳极，实现快速穿井、快速熔化炉料，节约时间、节省电能，还能在炉料有一定熔池时，配合吹氧可以控制直流电弧炉的两极的正负变换时间，可针对冷料区调整电极间电流方向的变化，加速炉料的熔化，降低吹氧量、缩短熔化时间。

5、本实用新型能够在炉料形成熔池时，针对不同冶炼情况，为直流电弧炉提供高电压小电流或中电压合适电流，充分利用直流短电弧的特点，避免电弧长的热辐射损耗，提高热效率，降低因电弧长对炉体的热辐射，提高直流电弧炉炉体寿命，还可以利用直流电弧炉两电极的正负变换时间，调整电极间电流方向的变化，在熔池中形成一定的搅拌，加速局部冷料的熔化、提高炉料的温度交换速度、缩短升温时间。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路图。

图2是本实用新型中变流电源控制回路的电路原理框图。

附图标记说明：

1—电炉变压器； 2—变流电源主回路； 3—变流电源控制回路；

4—1#三相全控桥式整 5—3#三相全控桥式整 6—4#三相全控桥式整

流电路； 流电路； 流电路；

7—2#三相全控桥式整 8—第一电流互感器； 9—第二电流互感器；

流电路；

10—第三电流互感器； 11—第四电流互感器； 12—第五电流互感器；

13—第六电流互感器； 14—第一霍尔电流传感 15—第二霍尔电流传感

器； 器；

16—直流电弧炉； 17—a1绕组； 18—b1绕组；

19—c1绕组； 20—a2绕组； 21—b2绕组；

22—c2绕组； 23—第一电抗器； 24—第二电抗器；

25—第三电抗器； 26—第四电抗器； 27—A相电极；

28—B相电极； 29—控制器； 30—脉冲封锁电路；

31—触发器； 32—脉冲分配器； 33—同步变压器；

34—第一脉冲放大电 35—第二脉冲放大电 36—第三脉冲放大电

路； 路； 路；

37—第四脉冲放大电路； 38—按键操作电路； 39—液晶显示屏。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括电炉变压器1、变流电源主回路2和变流电源控制回路3；所述电炉变压器1的二次侧绕组由第一绕组和第二绕组构成；所述变流电源主回路2包括与第一绕组相连接的1#三相全控桥式整流电路4和2#三相全控桥式整流电路7，还包括与第二绕组相连接的3#三相全控桥式整流电路5和4#三相全控桥式整流电路6；所述变流电源控制回路3所述包括六个电流互感器、控制器29、触发器31、脉冲分配器32、同步变压器33和四个脉冲放大电路；所述直流电弧炉电源装置同时与两极直流电弧炉16的A相电极27和B相电极28连接。

本实施例中，所述1#三相全控桥式整流电路4的输出端与2#三相全控桥式整流电路7的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路7的输出端与1#三相全控桥式整流电路4的输入端相接；4#三相全控桥式整流电路6的输出端与3#三相全控桥式整流电路5的输入端相接，3#三相全控桥式整流电路5的输出端与4#三相全控桥式整流电路6的输入端相接。

本实施例中，所述1#三相全控桥式整流电路4的输出端通过相互串联的第一电抗器23和第四电抗器26与4#三相全控桥式整流电路6的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路7的输出端通过相互串联的第三电抗器25和第二电抗器24与3#三相全控桥式整流电路5的输入端相接；所述第一电抗器23和第四电抗器26的连接端通过A相短网与两极直流电弧炉16的A相电极27连接，第二电抗器24和第三电抗器25的连接端通过B相短网与两极直流电弧炉16的B相电极28连接。

本实施例中，所述变流电源控制回路3包括第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10、第四电流互感器11、第五电流互感器12、第六电流互感器13、控制器29、触发器31、脉冲分配器32、同步变压器33、第一脉冲放大电路34、第二脉冲放大电路35、第三脉冲放大电路36和第四脉冲放大电路37；所述第一绕组包括a1绕组17、b1绕组18和c1绕组19，第二绕组包括a2绕组20、b2绕组21和c2绕组22；

本实施例中，所述第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10、第四电流互感器11、第五电流互感器12和第六电流互感器13的输入端分别对应与a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组连接，用于对a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组的电流进行检测，第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10、第四电流互感器11、第五电流互感器12和第六电流互感器13的输出端连接控制器29的输入端，所述控制器29的输出端同时连接脉冲封锁电路30的输入端和触发器31的输入端，脉冲封锁电路30的输出端连接触发器31的输入端，触发器31的输出端连接脉冲分配器32的输入端，所述触发器31上连接有用于使变流电源主回路2的电压相位与触发器31发出的触发脉冲的相位同步的同步变压器33，所述控制器29的输入端还连接有按键操作电路38，控制器的输出端接有液晶显示屏39。

本实施例中，第一脉冲放大电路34、第二脉冲放大电路35、第三脉冲放大电路36和第四脉冲放大电路37的输入端均与脉冲分配器32的输出端连接，第一脉冲放大电路34的输出端连接1#三相全控桥式整流电路4的控制端，第二脉冲放大电路35的输出端连接2#三相全控桥式整流电路7的控制端，第三脉冲放大电路36的输出端连接3#三相全控桥式整流电路5的控制端，第四脉冲放大电路37的输出端连接4#三相全控桥式整流电路6的控制端，四个脉冲放大电路用于对四个三相全控桥式整流电路的脉冲信号进行控制。

本实施例中，A相短网连接用于对A相电极27进行电流测量的第一霍尔电流传感器14的输入端，B相短网连接用于B相电极28进行电流测量的第二霍尔电流传感器15的输入端，第一霍尔电流传感器14和第二霍尔电流传感器15的输出端接入控制器29的输入端。

本实施例中，本实用新型能够控制各个三相全控桥式整流电路以轮流导通或固定导通的方式工作。当各个三相全控桥式整流电路以轮流导通的方式工作时，就能够实现对直流电弧炉的A相电极27和B相电极28的极性转换控制，在A相电极27和B相电极28上轮换出现正极和负极，根据实际情况任选A相电极27和B相电极28的极性；当各个三相全控桥式整流电路以固定导通的方式工作时，直流电弧炉的A相电极27和B相电极28的极性也就固定，即普通的两极直流电弧炉工作状态。

本实用新型提供的电源装置在使用过程中根据实际工况的不同，可能同时出现或者单独出现以下四种工作状况：

第一种工作状况：通过第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10、第四电流互感器11、第五电流互感器12和第六电流互感器13分别对电炉变压器1的第一绕组和第二绕组的a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组的电流进行检测，并输出信号给控制器29。控制器29控制液晶显示屏39对各绕组电流进行显示；并将各绕组电流信号输出给脉冲封锁电路30，脉冲封锁电路30在各绕组电流信号超过各三相全控桥式整流电路的晶闸管工作电流时，输出封锁信号给触发器31；触发器31停止输出触发信号，对应脉冲放大电路停止工作，对应三相全控桥式整流电路不导通。

第二种工作状况：通过第一霍尔电流传感器14和第二霍尔电流传感器15分别对直流电弧炉16的A相电极27和B相电极28的电流进行测量，并输出信号给控制器29。控制器29控制液晶显示屏39对各电极电流进行显示，同时对各电极电流信号进行反馈控制。

第三种工作状况：控制器29根据按键操作电路38输入的控制信号和各个电流互感器输出的信号，通过触发器31、脉冲分配器32至各脉冲放大电路控制各三相全控桥式整流电路，以轮流导通或固定导通的方式工作。通过改变各个三相全控桥式整流电路中晶闸管触发脉冲的相位能够改变各个三相全控桥式整流电路输出电压，从而改变直流电弧炉16A相电极27和B相电极28中电流的大小；通过改变各个三相全控桥式整流电路之间的切换频率，能够改变直流电弧炉A相电极27和B相电极28中电流的频率。

第四种工作状况：当各三相全控桥式整流电路以轮流导通的方式工作时，就能够实现对直流电弧炉A相电极27和B相电极28极性的转换控制，在A相电极27和B相电极28上轮换出现正极和负极，根据实际需求任选A相电极27和B相电极28的极性。

根据实际工况的不同，本实用新型提供的电源装置在使用过程中上述四种工作特征可能同时出现或者单独出现。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，包括电炉变压器(1)、变流电源主回路(2)和变流电源控制回路(3)；所述电炉变压器(1)的二次侧绕组由第一绕组和第二绕组构成；所述变流电源主回路(2)与变流电源控制回路(3)相互连接，所述变流电源主回路(2)包括与第一绕组相连接的1#三相全控桥式整流电路(4)和2#三相全控桥式整流电路(7)，还包括与第二绕组相连接的3#三相全控桥式整流电路(5)和4#三相全控桥式整流电路(6)；所述变流电源控制回路(3)包括六个电流互感器、控制器(29)、触发器(31)、脉冲分配器(32)、同步变压器(33)和四个脉冲放大电路；所述直流电弧炉电源装置同时与两极直流电弧炉(16)的A相电极(27)和B相电极(28)连接；所述1#三相全控桥式整流电路(4)的输出端与2#三相全控桥式整流电路(7)的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路(7)的输出端与1#三相全控桥式整流电路(4)的输入端相接；4#三相全控桥式整流电路(6)的输出端与3#三相全控桥式整流电路(5)的输入端相接，3#三相全控桥式整流电路(5)的输出端与4#三相全控桥式整流电路(6)的输入端相接。

2.根据权利要求1所述的一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，所述1#三相全控桥式整流电路(4)的输出端通过相互串联的第一电抗器(23)和第四电抗器(26)与4#三相全控桥式整流电路(6)的输入端相接，2#三相全控桥式整流电路(7)的输出端通过相互串联的第三电抗器(24)和第二电抗器(25)与3#三相全控桥式整流电路(5)的输入端相接；所述第一电抗器(23)和第四电抗器(26)的连接端通过A相短网与两极直流电弧炉(16)的A相电极(27)连接，第二电抗器(24)和第三电抗器(25)的连接端通过B相短网与两极直流电弧炉(16)的B相电极(28)连接。

3.根据权利要求1所述的一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，所述变流电源控制回路(3)包括第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、第三电流互感器(10)、第四电流互感器(11)、第五电流互感器(12)、第六电流互感器(13)、控制器(29)、触发器(31)、脉冲分配器(32)、同步变压器(33)、第一脉冲放大电路(34)、第二脉冲放大电路(35)、第三脉冲放大电路(36)和第四脉冲放大电路(37)；所述第一绕组包括a1绕组(17)、b1绕组(18)和c1绕组(19)，第二绕组包括a2绕组(20)、b2绕组(21)和c2绕组(22)。

4.根据权利要求3所述的一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，所述第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、第三电流互感器(10)、第四电流互感器(11)、第五电流互感器(12)、第六电流互感器(13)的输入端分别对应与a1、b1、c1、a2、b2、c2绕组连接，第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、第三电流互感器(10)、第四电流互感器(11)、第五电流互感器(12)、第六电流互感器(13)的输出端连接控制器(29)的输入端，所述控制器(29)的输出端同时连接脉冲封锁电路(30)的输入端和触发器(31)的输入端，所述脉冲封锁电路(30)的输出端连接触发器(31)的输入端，触发器(31)的输出端连接脉冲分配器(32)的输入端，所述触发器(31)上连接有用于使变流电源主回路(2)的电压相位与触发器(31)发出的触发脉冲的相位同步的同步变压器(33)，所述控制器(29)的输入端还连接有按键操作电路(38)，控制器(29)的输出端接有液晶显示屏(39)。

5.根据权利要求3所述的一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，第一脉冲放大电路(34)、第二脉冲放大电路(35)、第三脉冲放大电路(36)和第四脉冲放大电路(37)的输入端均与脉冲分配器(32)的输出端连接，第一脉冲放大电路(34)的输出端连接1#三相全控桥式整流电路(4)的控制端，第二脉冲放大电路(35)的输出端连接2#三相全控桥式整流电路(7)的控制端，第三脉冲放大电路(36)的输出端连接3#三相全控桥式整流电路(5)的控制端，第四脉冲放大电路(37)的输出端连接4#三相全控桥式整流电路(6)的控制端。

6.根据权利要求2所述的一种两极可控极性的直流电弧炉电源装置，其特征在于，A相短网连接用于对A相电极(27)进行电流测量的第一霍尔电流传感器(14)的输入端，B相短网连接用于B相电极(28)进行电流测量的第二霍尔电流传感器(15)的输入端，第一霍尔电流传感器(14)和第二霍尔电流传感器(15) 的输出端接入控制器(29)的输入端。

Images