Реактор1 (чок)
Реактор1 (чок2)
Реактор, чок или DC-связь3, на самом деле, является связующим элементом между синхронными блоками и инвертором индукционной печи. Его основной функцией в параллельных индукционных печах является создание источника постоянного тока на входе инвертора. Во время запуска печи он предотвращает рывковые токи, генерируемые витком впереди, и во время эксплуатации сглаживает колебания тока. Также важным воздействием использования DC-связи является фильтрация выходного тока синхронизатора от высокочастотных гармоник, что значительно влияет на качество потребляемой от катушки мощности и эффективно предотвращает электрические повреждения на электрической инфраструктуре печи.
Три основные характеристики при конструировании и проектировании DC-связей — индуктивность, ток (мощность) и напряжение на её выводах. Индуктивность является ключевым электрическим параметром, оценивающим мощность её катушки, и в начальный момент старта она наивысшая, постепенно снижаясь по мере насыщения ядра.
DC-связи классифицируются по уровню изменчивости своей индуктивности на два типа — простые (без ступеней) и ступенчатые. Индуктивность простой DC-связи в момент старта самая высокая, затем она полностью убывает, и в конечном итоге стремится к нулю. В то время как у ступенчатой DC-связи после старта индуктивность постепенно уменьшается, затем на какое-то время стабилизируется в определенном диапазоне тока, и после увеличения тока за пределами этого диапазона снова продолжает своё уменьшение.
Структурно основное различие между двумя типами DC-связей заключается в дизайне их ядер.
Звено постоянного тока со ступенчатым зазором (двухступенчатое)
Звено постоянного тока с равномерным зазором
Вне зависимости от разделения DC-ссылок на два типа — простые и ступенчатые, их можно разделить на несколько групп с точки зрения структуры и метода монтажа. Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки каждой из них.
В линках DC внутри витков, структура витков линка состоит из двух колонн и двух углов, а воздушные зазоры встроены в путь колонн. Колонны линка проходят внутри витков катушек. В этой конструкции катушки также спиралевидно скручиваются в один или два слоя, и от определенных точек из них выходят входы и выходы воды. Основным преимуществом этого типа линков является низкая стоимость материалов и их производства. Однако отсутствие возможности их разборки и проведения ремонтных работ при поломке одной из частей колонны и катушек является одним из основных недостатков этого типа, и фактически использование эксплуататора может прекращаться при непредвиденных поломках.
Большинство линков DC, производимых компаниями Турции и индийской компанией Электротерм, принадлежат к этому типу.
Линки DC вне ядра с катушкой перекрестного скручивания представляют собой намотанные катушки сложной формы, размещенные отдельно, так что нет физического контакта и сопряжения между ядром, катушкой и колонной.
Основным преимуществом этих линков является возможность замены поврежденной катушки на резервную в случае неисправности, что существенно сокращает время ремонтных работ и повторного запуска линка при возникновении проблем. Этот аспект обладает большим значением, поскольку в большинстве случаев полная работоспособность целого комплекта кузовов кольцевой индукции (включая две или несколько бушующих) полностью зависит от наличия одного устройства линка DC.
Вместе с указанным преимуществом у этого вида линков также есть недостатки, такие как большой объем используемых материалов, включая медь, ядро и изоляцию, а также высокие затраты на производство, и, конечно же, большие размеры и объемы линка, что является недостатком использования линков DC вне ядра с катушкой перекрестного скручивания. Возможность использования этих линков привлекает производителей немецких плавильных печей.
Линки DC внутри ядра с перекрестной катушкой представляют собой сочетание многолинейных перекрестных катушек и внутреннего ядра. Этот тип линков DC объединяет два предыдущих дизайна.
В этом дизайне линков DC, из-за сложной структуры катушек, возможны поломки в области катушки из-за наличия слабого места или износа в области изоляции. В случае возникновения проблем с частью катушки, вероятность поломки увеличивается из-за физической связи между катушкой и ядром, что делает ремонт и замену поврежденного узла более трудоемкими.
Наравне с упомянутым недостатком в отношении этого типа линков DC структура многоклеточной катушки позволяет заменять поврежденную часть катушки резервной частью в случае неисправности, что существенно сокращает время на техническое обслуживание и повторный запуск линка при возникновении проблем. Этот аспект важен, поскольку в большинстве случаев полная работоспособность комплекта индукционных обручей (включая два или несколько бушующих) полностью зависит от наличия одного устройства линка DC.
Помимо упомянутого преимущества, этот вид линков также обладает недостатками, такими как больший объем используемых материалов, включая медь, ядро и изоляцию, а также более высокие затраты на производство, и, конечно же, более крупные размеры и объемы линка. В связи с этим производители китайских плавильных печей предпочитают использование линков DC внутри ядра с перекрестной катушкой.
Линки DC ядра I с перекрестной катушкой представляют собой катушки, организованные в перекрестную форму I на неполной магнитной цепи. Термин «неполная магнитная цепь» означает магнитный флукс, создаваемый катушками, проходящими через две параллельные стальные магнитные цепи в форме I и воздух. Присутствие магнитной цепи в части пути магнитного потока приводит к увеличению индуктивности линка по сравнению с линками, где вся магнитная цепь полностью воздушная. Также наличие воздушного пути в проходном магнитном потоке через ее часть способствует увеличению насыщения магнитного ядра по сравнению с линками DC с полностью магнитной цепью, и можно сказать, что в этом типе линков DC находится своеобразный баланс между высокой индуктивностью линка и максимальным насыщением магнитного потока по сравнению с другими типами линков.
Помимо упомянутых особенностей линков DC ядра I с перекрестной катушкой, который в некотором роде сочетает в себе преимущества и недостатки, аналогичные линкам DC внутри ядра с перекрестной катушкой, часто возникают поломки и соединения в области катушек этого типа линков.
Линки DC, используемые в структуре индукционных печей, производимых компанией Megatherm в Индии, в основном принадлежат к этому типу.
Реакторы с воздушным ядром и перекрестной катушкой (часто известные как ограничивающие реакторы тока — CLR) состоят из многозавиточной перекрестной катушки без магнитного сердечника и обычно устанавливаются между выпрямителем и инвертером, обычно в цепи отрицательного напряжения. Поскольку назначение и причины использования этих реакторов отличаются от линков постоянного тока, используемых в параллельных индукционных печах, для этого типа чаще используется термин «реактор» вместо «линк DC», чтобы подчеркнуть различия между ними.
Эти реакторы, в сравнении с линками DC, используемыми в параллельных индукционных печах, имеют значительно меньшую индуктивность (обычно менее одного миллигенри) и, помимо снижения риппель-напряжения выходного тока выпрямителя, блокируют потоки мгновенного тока, проходящего через чувствительные элементы электроники и электротехники печи, вызванные коротким замыканием на стороне нагрузки, отключением тиристоров по команде. Кроме того, эти реакторы способствуют сбросу сохраненной энергии в конденсаторах силового узла печи.
Для повышения надежности в изоляции этого типа реакторов после изготовления катушек они полностью изолируются электрически путем проведения процесса смоления. Также, иногда, для увеличения индуктивности этих реакторов без использования магнитного сердечника, используются обогащенные магнитом катушки, встроенные в их смолу.
Эти реакторы в основном используются в силовых схемах серийных индукционных печей, производимых компанией.
Коммутационная катушка, иногда также называемая катушкой di/dt, обычно представляет собой короткую, однорядную, геликальную катушку, изготовленную из медной проволоки. Эта катушка используется для защиты оборудования силового узла индукционной печи от внезапных переходных токов.
Катушки коммутации, имеющие очень простую структуру, устанавливаются в различных точках силовой схемы печи и используются в большинстве индукционных печей как средство защиты от внезапных токов, учитывая их мощность.
Трансформаторы высокой частоты (HF), используемые в индукционных печах, действуют как увеличивающие трансформаторы на выходе инвертора и как промежуточные трансформаторы усилителя индукции. Обычно они применяются в низкомощных печах с низким напряжением для увеличения напряжения на обмотках катушек и, следовательно, уменьшения тока, протекающего через силовую цепь печи.
Трансформаторы HF, помимо уменьшения тока через усилитель, обеспечивают электрическую изоляцию между аппаратными средствами индукционной печи по стороне нагрузки и по стороне источника питания для предотвращения распространения электрических сбоев в сторону силовой цепи. Это в некоторой степени аналогично функции части DC-ссылки в защите от внезапных токов.
Хотя применение трансформаторов HF не полностью аналогично DC-ссылкам, но с точки зрения структуры и составляющих элементов они очень похожи на DC-ссылки. В общем трансформаторы HF состоят из двух водяных катушек на первичной и вторичной сторонах, подобных сложным катушкам вокруг обечайки трансформаторов троидального типа, и для укрепления структуры и создания задней изоляции, также как и в случае реакторов воздушного сердечника с катушкой переменного тока, после изготовления они изолируются с использованием процесса смоления.
8- Inner Core & Crossover Type Coil
9- I” Core & Crossover Type Coil“
10- Air Core & Crossover Type Coil
11- Commutation Coil
12- High Frequency
13- Toroidal
1- Choke
2- Reactor
3- DC Link
4- Inductance
5- Stepped Air Gap (DC Links)
6- Inner Core & Helical Type Coil
7- Outer Core & Crossover Type Coil