直流冶煉專用特種電源裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種直流冶煉專用特種電源裝置，包括整機箱體，其特征在于：所述整機箱體內還包括變壓器和整流器，所述變壓器與整流器分別設置連通的油腔內，所述油腔外側設有能使的油體進行循環流動的強油循環冷卻器；所述變壓器與電流感應限制器連接，電流感應限制器用于限制變壓器的電流大小；所述整機箱體側部還設有與直流冶煉爐連接的輸出端。
【專利說明】
直流冶煉專用特種電源裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電流整體設備，具體涉及一種直流冶煉專用特種電源裝置。
【背景技術】
[0002]直流電弧爐是現代電爐技術發展的重要趨勢，1885年瑞典ASEA公司設計出世界第一臺直流電弧爐，當時的直流電弧爐容量很小，一般為直流供電、主要是受直流電源，大功率整流元件以及相關技術設備的限制，所以在世界冶金史上，直流電弧爐一直沒有得到普遍應用。當前用于煉鋼和煉鐵合金的三相交流電弧爐成為電弧爐冶金技術之主導設備。然而，在交流電弧爐冶金技術蓬勃發展的同時，其本身存在的一些難以克服的缺點也逐漸暴露出來。交流電弧爐，電弧穩定性差，每當電流過零時，電弧就要熄滅，而后重新點燃。
[0003]直流電弧爐已有應用于冶金工業中，同時也為電力電子技術的應用開辟了一個新的領域。但效果都未能如愿，無論采用晶閘管的直流電弧爐還是硅元件整流電源系統，都難以避免因電流閃變而對直流電源系統的損壞，主要常見故障是因電弧爐內陰極與陽極之間的電阻變化，造成直流電源系統回路電阻降低等因素而出現電流的突變，直流電弧爐的閃變電流問題是大功率大容量直流電弧爐的一大難題，為使閃變電流受到安全可靠的控制，整流電源系統電源線路應設置科學有效的保護功能。根據普遍的經驗，在生產過程中出現的閃變電流的短路容量至少是該變壓器額定功率的20?40倍以上。一旦出現閃變電流的現象，強大的閃變電流會首先沖擊和損壞直流電源設備中的薄弱環節，如硅整流元件、調壓開關、變壓器低壓線圈及高壓線圈等部件，與此同時嚴重的造成整個直流電源系統崩潰和對電網安全的嚴重影響。當前市場上在應用于直流電弧爐的整流設備，無論采用的線路和結構都是傳統結構，在生產工藝及保護線路方案上都難以有效保護和控制直流冶爐在生產過程中所出現的電流突變問題，最終只能造成無法讓設備正常運行的及整個項目生產失敗的結局。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型針對現有的直流冶煉電源設備中，難以有效保護和控制直流冶爐在生產過程中所出現的電流突變問題，本實用新型以創新突破的理念精心設計，是一種能有效解決傳統直流冶煉電源設備難題的直流冶煉專用特種電源裝置。
[0005]本實用新型是這樣實現的:一種直流冶煉專用特種電源裝置，包括整機箱體，所述整機箱體內還包括變壓器和整流器，所述變壓器與整流器分別設置連通的油腔內，所述油腔外側設有能使的油體進行循環流動的強油循環冷卻器及直流傳感器；
[0006]所述變壓器與電流感應限制器連接，電流感應限制器用于限制變壓器的電流大小；
[0007]所述整機箱體側部還設有與直流冶煉爐電極相連接的直流電源輸出正負極端子。
[0008]本實用新型中的理念是:設置一電流感應限制器于變壓器網側線路中，還可根據整機負載運行情況對阻抗進行最佳匹配的調整，達到限制負載引起的短路電流沖擊，增大短路阻抗來限制短路電流的突變，從而達到保護整機直流電源系統運行安全的目的，使整流回路電流不致因負載引起短路而致沖破額定值，確保了整機的直流電源設備運行的安全與穩定性。
[0009]本實用新型中，作為進一步方案，所述油腔包括變壓器油腔和整流器油腔，所述變壓器油腔和整流器油腔之間設有閥門和內隔板，所述電流感應限制器與變壓器設置在同一油腔內。將油腔分開的作用是，減少變壓器和整流器之間的熱流及相互影響，而將電流感應限制器與變壓器設置在一個油腔內，可以使得他們的熱量一致，減少熱流波動、線路聯接路徑變短降低損耗;同時這樣設置便于安裝與維護。
[0010]所述變壓器油腔為“7”字形，整流器油腔為“I”字形，所述變壓器油腔和整流器油腔整體形成一個緊密的長方形。這樣的設計可以使得油箱面積最小，節約成本，減少整體設備的使用面積。
[0011]本實用新型中，作為進一步方案，所述強油循環冷卻器趨勢冷卻油由整流器油腔流向變壓器油腔，使冷卻后的油先進入整流器油腔冷卻整流器再流入變壓器油腔。
[0012]本實用新型中，作為優選方案，所述電流感應限制器與變壓器串聯聯接。
[0013]在本實用新型過程中:
【申請人】發現，由于在直流電弧爐冶煉會出現頻繁的電流閃變過程，造成大量的高次諧波對電網影響巨大，整機功率因數下降等，在發生短路時電流瞬間也會突然增大，但電流感應限制器上的電壓降較大，因此需在整機直流電源系統線路上設置電流感應限制器才能確保設備的安全運行，CSR電流感應限制器的設置還起到了維持母線電壓水平的作用，使母線上的電壓波動變得更小。電流感應限制器串聯于變壓器網側線路中，還可根據整機負載運行的饋電信號通過晶閘管對電壓進行最佳匹配的自動調整，達到限制短路電流沖擊，增大調節短路阻抗來限制整機短路電流的突變，從而達到保護整機直流電源系統運行安全的目的，使整流回路電流不致因整機負載短路而致沖破額定值，確保了整機的直流電源設備運行的安全與穩定性。
[0014]電流感應限制器原理是:電流感應限制器是一個大的電感線圈，根據電磁感應原理，感應電流的磁場總是阻礙原來磁通的變化，如果原來磁通減少，感應電流的磁場與原來的磁場方向一致，如果原來的磁通增加，感應電流的磁場與原來的磁場方向相反。根據這一原理，如果突然發生短路故障，電流突然增大，在這個大的電感線圈中，要產生一個阻礙磁通變化的反向電勢，在這個反向電勢的作用下，必然要產生一個反向的電流，達到限制電流突然增大的變化，起到限制短路電流的作用，從而也維持了母線電壓水平。
[0015]因此，本領域技術人員可以根據上述描述進行設備制作。然而要重要說明的是，本實用新型在只是將其運用在該設備上，并與整流器和變壓器等合成一套整機設備，實現可以降低直流冶煉設備的安全隱患及有利于對電網的安全運行等，從而極大的提升直流冶煉的電流穩定性，更重要的是，只有將權利要求書中的必要技術特征融合在一起，才能夠達到本實用新型的最佳效果，而單獨的分開與配套使用都是無法實現最佳有益效果中的功能的。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1.首先是體現一種切實可行的防過流抗短路的功能;此高效節能直流冶煉專用特種電源裝置對整個直流冶煉行業的整流器設備的應用也是一次技術上的創新和突破，有效的提高了直流冶煉電爐行業電源裝置的安全性和可靠性，本產品的成功應用將能推動國內直流冶煉行業進一步發展，為“中國制造”增添力量。
[0018]2.節能降耗方面；由于整流變壓器與整流器油室連接成本降至極限，接頭電阻降低使連接母排耗能大幅度下降;其次是縮小了設備的體積使占地面積減少1/2，降低附屬配套件耗電功率30%，減少冷卻水用量40%，同時避免了用戶由于安裝水平的不專業造成故障隱患的發生，也減少了因管道和油道過長及多余配套設備進場安裝耗費的人力和財力，消除了龐大的整流柜和其它附件的安裝。
[0019]3、由于硅元件內置于潔凈的油室內；冷卻采用油循環冷卻，散熱面積大效果更好，免除常規整流裝置采用水冷卻造成的水垢堵塞引起硅元件燒壞等造成的諸多安全隱患。
[0020]4、本產品應用于直流冶煉電爐行業中；與交流冶煉電爐相比可提高產量25%以上，降低電耗13 %?25 %，電極消耗下降60 %，產品回收率大幅上升，熱效率提高8 %左右，噪音下降60%等優勢。
[0021 ] 5、高效節能直流冶煉專用特種電源裝置的研制成功，標志著未來我們在這一領域的技術先進性和可行性，打破傳統設備的不足，解決了長期以來在直流冶煉行業中困擾著無法克服的難題。
[0022]6、本實用新型通過利用整機直流輸出饋電信號，有效的控制調整了電流感應限制器的直流繞組及科學合理的整機結構，使本整機在高效節能、自動控制、運行安全可靠方面具有強大的優勢，并且與現有整流設備的單一安全保障或者簡單的變流節能設備相比，還具有可靠的穩定性，是目前與直流冶煉電源相類似的產品在性能上無可比擬的新一代高效節能直流冶煉專用特種電源裝置。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的側面結構示意圖；
[0024]圖2是本實用新型的頂部結構示意圖:
[0025]圖3是本實用新型中電流感應限制器8的原理圖；
[0026]圖中零部件名稱及序號:
[0027]整機箱體1、強油循環冷卻器2、儲油箱3、變壓器4、變壓器油腔5、整流器6、整流器油腔7、電流感應限制器8、鐵芯9、鐵芯10、AC線圈11、AC線圈12、次級繞組13、次級繞組14、直流傳感器15。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖和實施例描述本實用新型，以下實施例以實用新型最優效果進行解釋說明。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1-2，該直流冶煉專用特種電源裝置，包括整機箱體I，整機箱體I內包括“7”字形的變壓器油腔5和“I”字形的整流器油腔7，變壓器油腔5和整流器油腔7形成一個整體的長方形。變壓器油腔5內設有變壓器4和電流感應限制器8，變壓器4和電流感應限制器8
[0031]串聯聯接，整流器油腔7內設有整流器6，變壓器4低壓輸出端與整流器6組件母排相連接，母排輸出端經直流正負極導電銅排座輸出連接，直流正負極銅排座的另一端通過整機箱體I可直接與直流冶煉的陰陽極相連。整機箱體I外側設有能使的油體進行循環流動的強油循環冷卻器2及電流直流傳感器15，強油循環冷卻器趨勢冷卻油由變壓器油腔5流向整流器油腔7，變壓器油腔5和整流器油腔7之間設有可關閉的閥體和內隔板。
[0032]操作時，將高壓開關和相關設備與現有的直流冶煉裝置連接，隨后啟動強油循環冷卻器2;在發生過電流短路時，電流感應限制器8通過增大短路阻抗來限制短路電流的突變或突破額定值。
[0033]本實用新型中，電流感應限制器8的原理如下:電流感應限制器8是一個帶鐵心的非線性電路，設有直流和交流繞組。電流感應限制器8由兩組鐵芯繞組串聯形成，副方控制繞組串接方式與原方相反，以相互抵消一次側工頻電壓的影響。通過調整晶閘管的導通角，使控制繞組產生不同的直流勵磁電流，從而改變磁閥的磁飽和強度，導致電抗器的磁阻變化，使電抗值得到調整，從而改變其容量。改變直流電壓及相應的回路控制電流的大小來調節鐵心磁飽和程度，利用直流激磁來改變電流感應限制器8的輸出，達到改變交流繞組電感(感抗)值;稱為電流感應限制器8或飽和電抗器。電流感應限制器8的特點是:穩定、可靠、可根據VT饋電信號與晶閘管線路連接來自動控制DC觸發晶閘管導通角，電源向電路提供直流控制電壓和控制電流，可連續平滑的控制調節電流感應限制器8的直流繞組，達到限制短路電流對整流裝置系統的沖擊的目的。利用電流感應限制器8的特性，可構成適用于大功率自動穩壓和限制短路電流的整流裝置線路的結構完美配置等。
[0034]如圖3所示，舉出一個電流感應限制器8的結構原理圖，這種短路電流可控限制器由飽和電抗器，晶閘管控制線路及直流饋電線路，直流偏置線圈組成。如圖所示:電流感應限制器8由2個鐵心11和鐵心12電抗串聯而成(相應于圖中的AC線圈11和AC線圈12，每個鐵心上的次級繞組13和次級繞組14直流偏置線圈)。偏置線圈產生一個直流磁場，使鐵心處于深度飽和狀態，交流AC線圈串聯在輸電線路中。當額定交流電流通過交流線圈時，由于鐵心處于磁飽和狀態，此時交流線圈在電網中處于低感抗狀態;而當整流裝置系統中出現短路故障時，瞬間增大的電流使DC線圈產生的磁動勢增加至足夠抵消直流超導線圈所產生的磁動勢，限流器的一組鐵心由飽和狀態進入正常態，產生高阻抗，從而自動限制了整流裝置系統中短路電流的增加。選用2級鐵心是為了在正半周和負半周分別限制短路電流。
[0035]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為了清楚的說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施的限定。對于所述領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式子以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種直流冶煉專用特種電源裝置，包括整機箱體，其特征在于:所述整機箱體內還包括變壓器和整流器，所述變壓器與整流器分別設置連通的油腔內，所述油腔外側設有能使的油體進行循環流動的強油循環冷卻器及電流直流傳感器； 所述變壓器與電流感應限制器連接，電流感應限制器用于限制整機輸出的電流大小； 所述整機箱體側部還設有與直流冶煉爐電極相連接的輸出端;所述電流感應限制器是一個帶鐵心的非線性電路，設有直流和交流繞組，電流感應限制器由兩組鐵芯繞組串聯形成，副方控制繞組串接方式與原方相反，以相互抵消一次側工頻電壓的影響。2.根據權利要求1所述的直流冶煉專用特種電源裝置，其特征在于:所述油腔包括變壓器油腔和整流器油腔，所述變壓器油腔和整流器油腔之間設有閥門，所述電流感應限制器與變壓器設置在同一油腔內。3.根據權利要求2所述的直流冶煉專用特種電源裝置，其特征在于:所述強油循環冷卻器趨勢冷卻油由變壓器油腔流向整流器油腔。4.根據權利要求2所述的直流冶煉專用特種電源裝置，其特征在于:所述變壓器油腔為“7”字形，整流器油腔為“I”字形，所述變壓器油腔和整流器油腔整體形成一個緊密的長方形。5.根據權利要求1所述的直流冶煉專用特種電源裝置，其特征在于:所述電流感應限制器與變壓器串聯聯接。
【文檔編號】H05K7/02GK205566091SQ201620021017
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月11日
【發明人】龍國劍
【申請人】廣西桂變整流科技有限責任公司