CN212909376U - 一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路 - Google Patents
一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及电弧炉炼钢，属于电弧炉技术领域，一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，包括变压模块，整流模块以及与整流模块相连的阴极电极和阳极电极，所述变压模块包括一次侧与电网相连的变压器B1、B2、B3和B4，所述整流模块包括整流桥组A1、A2、A3和A4，变压模块的输出端与整流模块的输入端相连，所述整流桥组A1、A2、A3和A4的负极输出端共同连接所述阴极电极，所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端共同连接所述阳极电极，具有输出电流均匀，波形整齐的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电弧炉技术领域，涉及到一种应用电路，具体为改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路。
背景技术
在金属和非金属及铁合金冶炼领域中，常用电弧炉作为冶炼设备。与三相交流电弧炉相比，直流电弧炉具有如下诸多优点，对于常规的直流电源，一般都是6脉波整流。6脉波整流电路虽然具有结构简单的优势，但是其输出的直流电压的脉动系数比较大，脉动系数为0.057，不可避免地存在着3、 5、7次高次谐波。
由于整流元器件单体容量的限制，若要使用大功率直流电源，则需要多只整流元件并联工作，然而随着并联只数增多，流过整流元件的电流不均匀的现象则会越严重。
发明内容
本实用新型为了解决上述问题，设计了改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，具有输出电流均匀，波形整齐的特点。
本实用新型的具体技术方案是：
一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，包括变压模块，整流模块以及与整流模块相连的阴极电极和阳极电极，其特征在于，所述变压模块包括一次侧与电网相连的变压器B1、B2、B3和B4，所述整流模块包括整流桥组A1、A2、A3和A4，
所述变压器B1的二次侧连接整流桥组A1的电流输入端，
所述变压器B2的二次侧连接整流桥组A2的电流输入端，
所述变压器B3的二次侧连接整流桥组A3的电流输入端，
所述变压器B4的二次侧连接整流桥组A4的电流输入端，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的负极输出端共同连接所述阴极电极，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端共同连接所述阳极电极。
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端分别经过电抗器R1、R2、 R3和R4与阳极电极相连。
所述变压器B1、B2、B3和B4为三相变压器，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4为三相全桥整流电路。
所述变压器B1、B2、B3和B4所用的铁芯相互独立。
变压器B1、B2、B3和B4的一次侧分别连接有移相电感器组L1、L2、 L3和L4。
所述变压器B1的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-6；
所述变压器B2的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-5；
所述变压器B3的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-8；
所述变压器B4的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-7。
本实用新型的有益效果是：
本申请中24脉的变压器可以保证阴极电极和阳极电极之间的电流更平稳，四组变压器的磁路完全分离，保证了变压器之间不会发生相互干扰，保证了输出电压的稳定，且二次侧电压的有效值偏差小，几乎完全相等。
附图说明
图1为本实用新型的原理图。
图2为变压器B1的Δ/Δ-6连接方式示意图。
图3为变压器B2的Δ/Y-5连接方式示意图。
图4为变压器B3的Δ/Δ-8连接方式示意图。
图5为变压器B4的Δ/Y-7连接方式示意图。
图6为常规6脉波变压器的整流输出直流电压波形图。
图7为等值12脉波变压器的整流输出直流电压波形图。
图8为等值24脉波变压器的整流输出直流电压波形图。
图9为等值6脉波、等值12脉波、等值24脉波变压器的整流输出直流电压波形比较图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此。
具体实施例1，如说明书附图1所示，一种改进型直流电弧炉等值24 脉整流变压器应用电路，包括变压模块，整流模块以及与整流模块相连的阴极电极和阳极电极，其特征在于，所述变压模块包括一次侧与电网相连的变压器B1、B2、B3和B4，所述整流模块包括整流桥组A1、A2、A3和A4，
所述变压器B1的二次侧连接整流桥组A1的电流输入端，
所述变压器B2的二次侧连接整流桥组A2的电流输入端，
所述变压器B3的二次侧连接整流桥组A3的电流输入端，
所述变压器B4的二次侧连接整流桥组A4的电流输入端，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的负极输出端共同连接所述阴极电极，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端共同连接所述阳极电极。
所述变压器B1、B2、B3和B4所用的铁芯相互独立。
常规的24脉波炉用整流变压器只有两组一次侧高压绕组，二次侧电压很低，二次侧绕组匝数很少，二次侧每一匝绕组所承担的电压少则几伏，多则十几伏。在实际绕制过程中，无法做到为了让四组低压绕组的二次电压相等而绕半匝，只能绕成整数匝数，这就导致四组低压绕组的二次输出电压相差几伏甚至十几伏，从而导致四组整流桥的输出直流电压相差几伏甚至十几伏，出现两组出力大两组出力小的情况。由于每两组低压绕组共用一台铁芯，磁路上相互干扰，最终导致两组几乎不出力的现象，使得出力两组的整流元件容易烧毁。
在采用晶闸管作整流元件的结构上，通常是采用增大输入电压高的那一组整流桥的移相角，来人为压制其较高的直流输出电压，以求得让四组整流桥的直流输出电压大小相等，这样会导致被压制的两组整流桥的功率因数严重下降，以至于把整体直流输出的功率因数拖下来，看不到直流电路应有的自然功率因数高的优点。
本方案从根本上解决了上述现象的弊病，解决了经常烧坏相同组别的整流元件的故障，并能够使得自然功率因素达到0.97。在实验中发现等值 24脉波直流电源的电压波形比12脉波更平稳，用示波器观察电压波形中的 3次、5次、7次、9次等高次谐波的含量极低，几乎看不到。
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端分别经过电抗器R1、R2、 R3和R4与阳极电极相连。
所述电抗器R1、R2、R3和R4起到整流的作用，可以滤除杂波，是正极电极的输出波形更稳定。
所述变压器B1、B2、B3和B4为三相变压器，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4为三相全桥整流电路。
如说明书附图1所示变压器B1、B2、B3和B4的一次侧分别连接有移相电感器组L1、L2、L3和L4。
如说明书附图2-5所示，所述变压器B1的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-6；
所述变压器B2的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-5；
所述变压器B3的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-8；
所述变压器B4的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-7。
每组整流桥均包括六个二极管，电极位于炉体内，每组整流桥形成独立的6脉波整流电路。变压器B1、B2、B3和B4在一次侧接入相同电源的条件下，二次绕组侧产生的电压大小相同、相位相差15°，构成等值24 脉波，波形图如6-8所示。
具体实施例2，首先，把四组低压绕组从磁路上分开，让四组低压绕组工作时不相互干扰；其次，由于二次侧绕组匝数很少，二次侧每一匝绕组所承担的电压很高，依靠调二次侧绕组匝数来调整输出电压的平衡不可行，我们做了四组高压绕组，高压绕组由于匝数多，每匝所承担的电压很低，在高压绕组上若差一匝，在低压绕组上的输出差别不大于1V，这样，我们就可以把两台变压器的二次侧绕组匝数做成能输出相同电压值的整数匝数，让四组高压绕组匝数的匝数略有区别，在四台变压器的二次侧绕组上就得到了几乎完全相等的二次电压。
变压器线圈绕制匝数，只能是整数，不能为分数。
制作一套输入电压10KV、输出电压50V的等值24脉波变压器，设计步骤如下：
第一步，画出变压器接线原理图；
第二步，假设变压器B1的结构为Δ/Δ-6连接组别，其一次绕组为一万匝、二次绕组为50匝；变压器B2的结构为Δ/Y-5连接组别，其一次绕组为1万匝、那么变压器B2二次绕组的理论值为50÷1.732＝28.868匝；
第三步，假设变压器B3的结构为Δ/Δ-8连接组别，其一次绕组为一万匝、二次绕组为50匝；变压器B4的结构为Δ/Y-7连接组别，其一次绕组为1万匝、那么变压器B4二次绕组的理论值为50÷1.732＝28.868匝；
调整设计参数：由于变压器B1的变比＝10000÷50＝200，将变压器B2 的二次绕组按四舍五入的原则设为29匝，那么变压器B2的一次绕组匝数＝29×1.732×200＝10045.6匝，将变压器B2的一次绕组设计为10046匝；
又由于变压器B3的变比＝10000÷50＝200，将变压器B4的二次绕组按四舍五入的原则设为29匝，那么变压器B4的一次绕组匝数＝29×1.732× 200＝10045.6匝，将变压器B4的一次绕组设计为10046匝；
第四步，验证结果：给变压器B2的一次绕组施加10KV电压时，变压器B2的二次绕组输出的
与变压器B1二次绕组输出的50V电压相差值＝50V-49.998V＝0.002V，该差值与50V基准值的比例关系＝0.002V÷50V＝0.004％，几乎可以忽略不计；
给变压器B4的一次绕组施加10KV电压时，变压器B4的二次绕组输出的
与变压器B3二次绕组输出的50V电压相差值＝50V-49.998V＝0.002V，该差值与50V基准值的比例关系＝0.002V÷ 50V＝0.004％，几乎可以忽略不计。
第五步，通过线圈L1、L2的参数调整，令B1组、变压器B2的相位后移7.5°。
第六步，通过线圈L3、L4的参数调整，令B3组、变压器B4的相位前移7.5°。
结论：将4台独立铁芯的变压器制作成等值24脉波整流变压器是可行的，其四组二次输出电压的误差能控制到0.004％的水平。
具体实施例3，
在实施例1的基础之上，4台整流变压器采用750KVA的容量，所述整流变压器一次进线电压10KV，二次电压具有93V、103V、113V、123V、133V、 143V、153V、163V、173V九个档；4组整流桥内的整流元件采用ZP型大功率整流二极管。
Claims (6)
1.一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，包括变压模块，整流模块以及与整流模块相连的阴极电极和阳极电极，其特征在于，所述变压模块包括一次侧与电网相连的变压器B1、B2、B3和B4，所述整流模块包括整流桥组A1、A2、A3和A4，
所述变压器B1的二次侧连接整流桥组A1的电流输入端，
所述变压器B2的二次侧连接整流桥组A2的电流输入端，
所述变压器B3的二次侧连接整流桥组A3的电流输入端，
所述变压器B4的二次侧连接整流桥组A4的电流输入端，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的负极输出端共同连接所述阴极电极，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端共同连接所述阳极电极。
2.根据权利要求1所述的一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，其特征在于：
所述整流桥组A1、A2、A3和A4的正极输出端分别经过电抗器R1、R2、R3和R4与阳极电极相连。
3.根据权利要求2所述的一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，其特征在于：所述变压器B1、B2、B3和B4为三相变压器，
所述整流桥组A1、A2、A3和A4为三相全桥整流电路。
4.根据权利要求1所述的一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，其特征在于：所述变压器B1、B2、B3和B4所用的铁芯相互独立。
5.根据权利要求3所述的一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，其特征在于：变压器B1、B2、B3和B4的一次侧分别连接有移相电感器组L1、L2、L3和L4。
6.根据权利要求3所述的一种改进型直流电弧炉等值24脉整流变压器应用电路，其特征在于：
所述变压器B1的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-6；
所述变压器B2的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-5；
所述变压器B3的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Δ-8；
所述变压器B4的一次侧和二次侧的连接方式为Δ/Y-7。
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