2.7.5 Оптимальный электрический режим работы печей

Дуговые электрические печи представляют собой очень мощные потребители электроэнергии, характеризуемые сложным характером работы. Процесс плавки при работе по традиционной технологии, обычно складывается из трех периодов, отличающихся друг от друга величиной потребляемой мощности. Мощность трансформатора используется полностью в период плавления. в окислительный период, мощность трансформатора используется примерно, на 70 %, а в восстановительный периоды на 50 % и менее.

Для определения оптимального электрического режима работы на каждой ступени строят так называемые «рабочие» электрические характеристики печи. Для этого опытным путем определяют электрические параметры на печи в режиме холостого хода и короткого замыкания.

Оптимальным является режим, обеспечивающий большое значение мощности дуги (полезной мощности) при достаточно высоких значениях электрического коэффициента полезного действия и коэффициента использования мощности.

Значительную часть периода плавления, когда излучение дуг поглощается стальным ломом, экранирующим стены печи, работают на высших ступенях напряжения и длинных дугах (при относительно небольших токах), что обеспечивает хорошую излучательную способность дуг и их мощность при высоких значениях cos φ (~ 0,9). После сформирования жидкой ванны, чтобы уменьшить облучение стен печи переходят на работу короткими дугами при больших токах и средних ступенях напряжения. Такие дуги в значительной мере заглублены в ванну, что увеличивает передачу тепла жидкому металлу, но из-за больших токов сильно снижается cos φ до (0,7–0,6). Чтобы повысить экономичность электрического режима, разработана технология работы с "пенистыми" шлаками: во время плавления и окислительного периода на шлак загружают порции мелкого кокса, это вызывает вспенивание шлака пузырями оксида углерода, образующимися при окислении углерода кокса. Электрические дуги оказываются погруженными во вспененный шлак, что позволяет несколько увеличить длину дуг, уменьшив силу тока; при этом cos φ возрастает до (0,8–0,85). По такому режиму работают большинство высокомощных печей.

Регулирование подводимой в печь мощности осуществляют двумя способами:

– путем, переключения ступеней вторичного напряжения печного трансформатора в пределах от 110 до (600–900) В;

– изменением силы тока дуги.

Регулирование силы тока дуги производится путем изменения дугового промежутка (при увеличении дугового промежутка его сопротивление растет и поэтому сила тока уменьшается и наоборот).

2.7.5.1 Автоматический регулятор мощности

Поддержание электрического режима на каждой ступени напряжения в пределах, близких к оптимальному, осуществляется автоматическими регуляторами мощности. Мощность дуги при неизменной величине подводимого напряжения можно изменять, регулируя длину дугового промежутка (длину дуги); при увеличении длины дугового промежутка растет его электросопротивление, вследствие чего снижается сила тока дуги и, следовательно, ее мощность. Автоматический регулятор, устанавливаемый на каждой фазе, используя в качестве входных сигналов, пропорциональные силе тока и напряжению короткой сети, поддерживает неизменным заданное соотношение между напряжением и силой тока фазы. Это при постоянном напряжении трансформатора обеспечивает постоянство силы тока, длины и, тем самым, мощности дуги. Если длина и сила тока дуги по какой-то причине изменились, регулятор воздействует на привод, который перемещает электрод до тех пор, пока будет восстановлено заданное соотношение между током и напряжением, т. е. заданная мощность дуги. Предусмотрено также ручное дистанционное управление.