книги из ГПНТБ / Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов

оьэг

Рис, 49. Электродная лебедка:

1 — рама; 2 — электродвигатель; 3 — двухколодочный тормоз; 4 — редуктор; 3 — цилиндрические шестерни; 5 — звездочки

101

является система перемещения электродов с помощью электрических лебедок.

Как уже отмечалось, электрический ток к контактным щекам электрода подводится по водоохлаждаемым медным трубам (рис. 51). Верхние концы труб закреплены в гнездах медного башмака тра­ версы, которая прикреплена к мантелю. Башмак траверсы соединен с шинами, идущими от трансформатора, гибкими голыми много-

токопровода выполнен неохлаждаемым. Плотность тока в нем до­ пускается около 1 А/мм2, а в водоохлаждаемых токоведущих'трубах 6—7 А/мм2. К траверсе мантеля прикреплена также гибкая часть шлангов системы водяного охлаждения электрододержателя.

Эта система должна обеспечить нормальную работу деталей элек­ трододержателя и токопровода в условиях высокой температуры (600—700° С), которая создается при выбивании пламени и раска­ ленных газов в кольцевой зазор между сводом и электродом.

Вода для охлаждения контактных щек электродов, бугеля и токо­ провода поступает из распределительной колонки через водоподаю- ,щие трубы. Каждая труба подает воду на .одну пару щек. На рис. 52 изображена схема водооохлаждения контактных щек. Подающая труба, как и отводящая, на участке гибких шин соединена с токо­ ведущей трубой резиновым шлангом, обмотанным шнуровым асбе-

102

стом. Вода из токоведущей трубы поступает в одну щеку, затем по лирообразной перемычке в другую. Пройдя по щекам, вода через токоведущую трубу, резиновый шланг и отводящую трубу поступает в коробку водосборника. Кольцо электрододержателя имеет само­ стоятельную подводку воды. Каждая подающая ветвь снабжена вен­ тилем, позволяющим регулировать подачу воды. Чтобы легче было наблюдать за температурой отходящей воды, концы отводящих тру-

Рис. 52. Схема охлажде­ ния контактных щек электрода

бок расположены на некоторой высоте над коробкой водосборника. Расход воды на охлаждение всех электрододержателей шестиэлек­ тродной печи составляет 30—40 м3/ч; температура отходящей воды не должна превышать 50° С.

Г л а в а УI

Э Л Е К Т Р О О Б О Р У Д О В А Н И Е П Е Ч Е Й Д Л Я П Л А В К И

М Е Д Н О -Н И К Е Л Е В Ы Х Р У Д

ИК О Н Ц Е Н Т Р А Т О В

§17. Электрическая схема питания печи

Электропечи для плавки медно-никелевых руд и концентратов — крупные потребители электрической энергии. Мощность отдельных электропечей достигает 50 000 кВт. Источниками питания рудных электропечей служат гидроэлектрические и тепловые станции, за­ кольцованные обычно в единую территориальную энергетическую систему (например, на Кольском полуострове система «Колэнерго»). В большинстве случаев электроэнергию для печей приходится пере­ давать на дальние расстояния. В целях снижения потерь энергии в проводах и уменьшения массы проводов передачу электроэнергии на дальние расстояния выгодно осуществлять при высоком напря­ жении и небольшом токе. Ток, вырабатываемый на электростанциях, имеет напряжение 6000—18 000 В. Для передачи электроэнергии на большие расстояния на электростанциях имеются повышающие транс­ форматорные подстанции, которые повышают напряжение до 110 000 В и больше.

От электростанции до центральной заводской понизительной под­ станции ток высокого напряжения передается по высоковольтным воздушным линиям. На подстанции его напряжение понижают до

103

10 000—35 000 В. При таком напряжении ток подземными кабель­ ными или воздушными линиями подается на печные понизительные

ключение печи производится вы­ соковольтными выключателями.

Трансформаторы, установлен­ ные на печной подстанции, пре­ образуют ток высокого напряже­ ния в рабочий ток низкого напря­

разбить на две основные части: си­ ловую и вспомогательную. Силовая цепь служит для питания электро­ печей, вспомогательная — для за­ щиты, контроля и управления печью, а также для питания элек­ трооборудования печи. В силовую цепь электросхемы входят высоко­ вольтный и низковольтный участ­ ки. Высоковольтная цепь электро­ схемы состоит из разъединителя, высоковольтного выключателя, высоковольтной обмотки печного трансформатора с переключате­ лем ступеней напряжения транс­ форматора (считая от распреде­ лительного устройства главной подстанции). Низковольтная цепь включает низковольтную обмотку печного трансформатора, корот­ кую сеть, электроды и токопро­ водящую зону расплавленной ванны.

трансформаторы

Трансформатор служит для преобразования переменного элек­ трического тока одного напряжения в ток другого напряжения. На рис. 54 изображена принципиальная схема однофазного трансфор­ матора. Трансформатор состоит из сердечника — магнитопровода и двух обмоток. Одна обмотка, соединенная с питающей линией, на­ зывается первичной обмоткой трансформатора, другая обмотка, со­

104

единенная с приемником тока, — вторичной обмоткой. Принцип действия трансформатора заключается в следующем: переменный ток, проходящий по виткам первичной обмотки трансформатора, создает в сердечнике магнитопровода переменное магнитное поле, которое, проходя через вторичную обмотку трансформатора, возбуждает (ин­ дуктирует) в ней ток.

При трансформации электрического тока первичное и вторичное напряжение прямо пропорционально числам витков соответствую­ щих обмоток:

ние. Из равенства отношений (2) и (4) получим:

Следовательно, первичная и вторичная силы тока обратно про­ порциональны числам витков соответствующих обмоток. ~

Трансформатор называется понижающим, если число витков или напряжение первичной обмотки будет больше числа витков или.на­ пряжения вторичной обмотки. При обратном соотношении витков трансформатор называется повышающим. Сердечник (магнитопровод трансформатора) изготовляют из трансформаторной стали, которая теряет мало энергии при перемагничивании. Для сокращения потерь электроэнергии от токов Фуко сердечник изготовляют не сплошным, а из отдельных пластин толщиной 0,35—0,5 мм. Для изоляции друг от друга пластины покрыты специальным теплостойким лаком. Об­ мотки трансформатора выполнены из медных проводников круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной

105

тканью или специальной бумагой. Обмотка высокого напряжения (В. Н.) состоит из большого количества витков, изготовленных из проводников малого сечения. Обмотка низкого напряжения (Н. Н.) имеет немного витков и выполнена из проводников большего сечения.

Для трансформации трехфазного тока применяют три однофаз­ ных или один трехфазный трансформатор. Трехфазный трансфор­

тают в значительно более тяжелых условиях, чем обычные силовые. Печные трансформаторы должны отвечать следующим требованиям:

1) выдерживать без ущерба для изоляции обмотки -кратковре­ менные большие перегрузки по току;

2) иметь повышенную прочность всех элементов, так как при мгновенных увеличениях силы тока и коротких замыканиях в печных трансформаторах возникают большие механические усилия;

Рнс. 56. Типы трансформа­ торов:

а — стержневоП; б — бро­ невой; 1 — магннтопровод; 2 — первичная обмотка; 3 — вторичная обмотка

3)иметь в соответствии с требованиями технологического про­ цесса электроплавки несколько ступеней вторичного напряжения;

4)иметь высокий коэффициент трансформации, так как к печной установке подводится ток высокого напряжения, а в печь подается

ток низкого напряжения; 5) иметь сравнительно небольшое значение вторичного напря­

жения и очень большую силу вторичного тока (нескольких десятков тысяч ампер).

106

Для мощных печей рудной плавки применяют трансформаторы броневого типа, так как они более устойчивы против динамических воздействий тока и охлаждение обмоток у них лучше, чем у стержне­ вых.

Обмотки трех однофазных трансформаторов, образующих трех­ фазную группу, или обмотки трехфазного трансформатора могут быть соединены «звездой» или «треугольником». Схема соединений обмоток трансформатора «звездой» и «треугольником» показана на

Рис. 57. Схема соединений обмоток трансформатора: а — звездой; б — треугольником

концы трех обмоток трансформатора (Ки Кг, Кз) соединены в одну общую точку, называемую «нулевой». При соединении «треуголь­ ником» конец обмотки трансформатора первой фазы Кі соединен с началом Я 2 обмотки второй фазы, конец Кг второй фазы — с на­ чалом Н 3 третьей фазы, конец Кз третьей фазы — с началом первой фазы Н г.

Напряжение и силу тока между началом (Нъ Я 2, Я 3) и концом (Кі, Кг, Кз) обмоток-одной фазы трансформатора называют фазовым напряжением или фазовым током и обозначают Яф и / ф. Напряже­ ние и ток между началами фаз называются соответственно линейным напряжением U„ и линейным током /л.

При соединении «звездой» сила фазового тока, протекающего по обмоткам трансформаторов, равна силе линейного тока сети, т. е.

При соединении обмоток трансформатора «треугольником» ли­ нейное напряжение, приложенное к каждой обмотке, как это следует

107

из рис. 57, будет равно фазовому, т. е. U„ = Дф. Но при соединении «треугольником» происходит распределение силы линейного тока по обмоткам двух фаз трансформатора. В этом случае ток в линии будет

в ]/3 = 1,73 раза больше силы тока в обмотках каждой фазы, т. е. /л = 1,73/ф, или /ф = - ^ .

В трансформаторах для мощных печей рудной плавки вторичные обмотки соединяют обычно «треугольником». Поскольку через вторич­ ную обмотку трансформатора протекает ток силой в десятки тысяч ампер, то обмотку вторичного напряжения изготовляют из массивных

при соединении вторичных об­ моток «треугольником» ток однофазного короткого замыкания между электродом и штейном распределяется на две фазы транс­ форматора, что снижает токовые толчки в обмотках и уменьшает их нагрев по сравнению с соединением обмоток на «звезду».

Первичные обмотки печных трансформаторов соединяют «тре­ угольником», причем для изменения вторичного напряжения преду­ сматривается возможность переключения первичных обмоток на «звезду». Возможные схемы соединения обмоток печного трехфазного трансформатора показаны на рис. 58.

Величина вторичного напряжения трансформатора оказывает су­ щественное влияние на показатели электроплавки (см. § 24). Для работы электропечей на оптимальном электрическом режиме печные трансформаторы имеют ряд ступеней напряжения, величина которых определяется требованиями технологии электроплавки.

Согласно формуле (2), при постоянном первичном напряжении величину вторичного напряжения можно, изменять, изменяя отно­ шение числа витков обмоток трансформатора (Wі : W2). В печных трансформаторах вторичное напряжение регулируют только путем изменения числа витков первичной обмотки. Изменять число витков во вторичной обмотке трансформатора нельзя, так как там проте­ кают токи большой силы. Для изменения числа витков первичная обмотка трансформатора выполнена с дополнительными выводами. На рис. 59 показана схема изменения вторичного напряжения печ­ ного трансформатора. При помощи переключателя напряжение из линии может быть подведено к любому из выводов обмотки. Когда ползун переключателя находится в положении 1, напряжение вторич­ ной обмотки наибольшее, так как ток обтекает все витки первичной

108

обмотки. Когда ползун переключателя находится в положении 2, из работы выключается часть витков первичной обмотки, и, следо­ вательно, снижается напряжение во вторичной обмотке.

В однофазных трансформаторах мощностью 11 000—16 000 кВА ступени напряжения переключаются под нагрузкой. Переключение с «треугольника» на «звезду» и обратно для всех трансформаторов производится при снятой нагрузке. Коэффициент полезного действия трансформатора 98%; теряемые в трансформаторе 2% мощности пре­ вращаются в тепло, которое выделяется в стальном сердечнике и меди обмоток. Для сохранения изоляции обмоток температура их не

устанавливают дополнительный бачок, называемый «консерватором»

исоединенный трубой с баком.

Вмощных печных трансформаторах для охлаждения обмоток используют принудительное охлаждение масла в маслоохладитель­ ных колонках, расположенных вне трансформатора (рис. 60). При этом насос непрерывно выкачивает горячее масло из верхней части

бака, направляя его в охладитель. В охладителе циркулируют два встречно направленных потока масла и воды. Воду подают в охла­ дитель насосом, и она проходит через систему медных труб. Масло снаружи омывает медные трубы, охлаждается и возвращается в ниж­ нюю часть бака трансформатора. Попадание воды в бак трансфор­ матора совершенно недопустимо, так как это снижает изоляционные свойства масла. Для предотвращения попадания воды в масло при нарушении целости труб и их соединений давление масла поддержи­ вают на 1— 1,5 ат выше давления воды. В трансформаторах с водо­ масляным охлаждением температура верхних слоев масла должна быть не выше 55° С.

Характеристика трансформаторов рудных электропечей, при­

тремя однофазными трансформаторами, чем одним трехфазным. При-

109

Таблица 15

ПО