[发明专利]工频感应电炉平衡调功电路

说明书

本发明是一种不用调压设备调节工频感应电炉运行功率的电路，特别适合于熔化金属及其他运行状态下调节功率之用。

已有工频感应电炉的三相平衡器均为三角形联接（参见附图1）。此接法存在的主要缺点是：主接触器寿命短;合闸困难;容易由于功率因数cosφ变化引起系统过电流;需外加调压设备调节功率。

已有工频感应电炉的功率调节是选用通用电工调压设备来解决。感应调压器的缺点是有旋转部份，制造困难，成本高;抽头变压器的缺点是耗用较多的开关设备，需要维护，电压调节范围受限制;自耦变压器的缺点是调节范围小，接触部份常需维护。这几种调节功率的方法都使感应电炉制造成本较高。

鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是寻求一种不用专门的调压设备而是利用感应电炉本身三相平衡器件实现电炉功率平衡的调节电路。权利要求1给出的技术特征达到了上述目的。本发明是一种用于工频感应电炉的供电平衡调节电路，其特征在于平衡电抗器，平衡电容器和电炉三者以星形接法联接（参见附图2），其中点不接地，通过调节电容来控制加在炉体上的电压，调节过程中始终保持X_C＝X_L。

工频感应电炉在熔化、保温、烘炉、停炉封火等各种运行状态都需要进行温度-功率控制。本发明的功率调节原理参见附图3。电炉在额定负荷功率下运行（电压、电流矢量图参见附图4、5）。此时有X_L＝Xc＝R/3]]>的数量关系。电炉在非额定功率下运行，对负载上的功率调节是通过改变运行中的平衡电抗器的参数X_L及平衡电容器的参数Xc，并保持两者相等来实现的（矢量关系见附图6、7）。由图可看出：浮置的星形接法中点N′在图中位置发生的变化即电压的变化。电压,可根据附图8计算获得。图中：

Z_L=jX_L

Z_C=-jX_C

求得：

以上式可以看出，与同相位，

上式表明加在炉体上的电压是通过调节Xc来控制的。三相平衡时，加在炉端感应器的电压是电源电压的3]]>倍。在调节过程中，三相电流处于不平衡状态，不平衡电流△I可根据附图9计算：

△I＝I_A-I_C

求△I的最大值首先是求解关于角α的参数方程

1/2-sinα+cosαsin（150-α）＝0

求得：α＝65°37′

由α求出的不平衡程度，△I最大时可达电炉额定值的28%，通常在允许范围内。

电炉功率因数角φ变化对系统的影响可根据附图10按下式计算：

其中：Z＝R（cos²φ+jcosφsinφ）

φ＝arctgR/X

本发明与已有技术相比具有的优点是电炉功率调节范围广，不受电源限制，适于保温、烘炉、强炼等工艺生产方面的要求，显示了更大的灵活性;由于X_L，X_C的存在，限制了电炉短路及cosφ失控给系统带来的事故过电流，降低了对电气系统的要求，提高了熔炼设备的可靠性和事故抵御能力;启动冲击小，可直接启动;电路进行了适当简化，易于实现自动调节。

鉴于本平衡调功电路具有上述诸优点，相信本发明在采用工频感应电炉的领域内将有着很好的实用前景。

附图内容如下：

图1为三角形接法的三相平衡器示意图。

图2为星形接法的三相平衡器示意图。

图3为功率调节电原理图。

图4为各相电压在平衡状态下的矢量图。

图5为各相电流在平衡状态下的矢量图。

图6为电炉在非额定功率状态下运行时各相电压矢量图。

图7为电炉在非额定功率状态下运行时各相电流矢量图。

图8为偏离电压的计算图。