Описание технологического процесса

Одним из основных принципов построения БРПЭ для энергоснабжения мощных электротехнологических приемников энергии следует также считать, по мнению авторов, отказ от использования специальных трансформаторов (печных, преобразовательных и т.д.), которые используют в своем составе механические устройства для широкодиапазонного регулирования напряжения на их выходных зажимах под током нагрузки. Связано это с тем, что габаритная мощность этих трансформаторов весьма существенно превышает их электрическую мощность. Последнее приводит к увеличению потерь электроэнергии в обмотках и магнитопроводе таких трансформаторов и расхода активных материалов на их изготовление. Существенный рост габаритной мощности специальных трансформаторов по сравнению с электрической определяется двумя причинами. Одной из них является необходимость получения широкого диапазона регулирования напряжения на выходных зажимах. Последний, как правило, составляет . Вторая причина связана с использованием для регулирования напряжения механических устройств, которые под током нагрузки переключают отводы регулировочной обмотки трансформатора. Так как электроизнос механических контактов пропорционален квадрату тока нагрузки их, то регулировочная обмотка специальных трансформаторов для энергоснабжения мощных электротехнологических приемников энергии должна быть в составе обмотки высокого напряжения, подключаемой к зажимам питающего трансформатор трехфазной сети 10 или 35кВ. Поэтому при максимальном напряжении (U=U_max) на выходных зажимах трансформатора число витков высоковольтной обмотки его составляет минимальную величину, а магнитный поток в стержне магнитопровода равен номинальной величине. При U=U_min магнитный поток должен быть уменьшен в D раз, а количество витков питающей обмотки соответственно увеличено в D раз. При D=4 габаритная мощность специальных трансформаторов увеличивается по сравнению с электрической примерно в два раза за счет 4-х кратного увеличения числа витков питающей обмотки. Мощность нагрузки специальных трансформаторов на выходных зажимах в режиме их работы с U_min уменьшается примерно в D раз. Если на основе использования ТТМ построить схему электроснабжения согласно рис.1, то можно получить БРПЭ с широким диапазоном мелкоступенчатого регулирования напряжения. В этом случае сетевой трансформатор (СТ) имеет первичную обмотку высокого напряжения 1 и две вторичные обмотки 2 и 3. Один СТ используется для энергоснабжения одновременно нескольких электротехнологических приемников, также как цеховая трансформаторная подстанция питает все электроприемники данного цеха. На рис.1 в качестве примера показана упрощенная схема электроснабжения двух электротехнологических приемников ЭТП1 и ЭТП2. Номинальное напряжение обмотки 2 СТ выбирают на уровне . Уровень напряжения обмотки 3 СТ должен составлять 1000 - 2000 В для лучшего использования тиристоров по напряжению и току. При D=4, U_н =2,5; U_min= 0,625U_max, а следовательно мощность обмотки 2 сетевого трансформатора составляет 0,625 от суммы электрических мощностей потребляемых электротехнологическими приемниками ЭТП1 и ЭТП2.

Рис.1. Упрощенная схема электроснабжения

При управлении технологическим процессом таким образом, что если ЭТП1 работает в режиме с напряжением U_max, а ЭТП2 в это время имеет на своих зажимах напряжение U_min и наоборот, то электрическая мощность обмотки 3 СТ становится равной нулю и ее используют исключительно для возбуждения ВТ. Суммарная электрическая мощность ВТ1 и ВТ2 составляет 0,375 от суммы электрических мощностей потребляемых электроприемниками ЭТП1 и ЭТП2. Следовательно, электрическая и габаритная мощности в схеме по рис.1 совпадают. Поэтому схема по рис.1 дает по сравнению с классической схемой питания ЭТП от специальных трансформаторов выигрыш по затратам активных материалов примерно в два раза. Выигрыш по затратам активных материалов в схеме по рис.1, по сравнению с классической схемой, существенно увеличивается, если электротехнологические приемники требует регулирования от нулевого до номинального напряжения (например, электролизеры цинка). В том случае U_min = 0 и номинальное напряжение обмотки 2 СТ должно быть на уровне . Мощность сетевого трансформатора составит половину от электрических мощностей потребляемых всеми электролизерами. Суммарная мощность всех вспомогательных трансформаторов ТТМ по схеме рисунок 1 также составит половину от вышеуказанной величины. Как было отмечено выше за счет модульного принципа построения БРПЭ по рис.1 обеспечивает на зажимах ЭТП 81 трехфазный уровень напряжения и не имеет в своем составе механических контактов. Последнее резко увеличивает долговечность и надежность схемы электроснабжения. Большое количество дискретных уровней напряжения, которое обеспечивает БРПЭ по рисунке 1 позволяет существенно упростить схемы электроснабжения ЭТП. Например, в электролизных установках можно отказаться от комбинированного регулирования напряжения в преобразовательных трансформаторах и в преобразовательных агрегатах. Для этого необходимо преобразовательные трансформаторы группы электролизеров заменить на схему электроснабжения по рисунку 1, а преобразовательные агрегаты строить на базе обычных неуправляемых выпрямительных мостах.