1.11. Энергетический баланс индукционной плавильной установки

Активная мощность , Вт, забираемая ИПУ в течение плавки из сети, расходуется так, как показано на энергетической диаграмме (рис. 1.26) [1, c.245 – 246, 256 – 257; 2, с. 196 – 197].

Рис. 1.26. Энергетическая диаграмма системы

электрическая сеть – садка печи:

– электрические потери мощности в источнике питания, Вт; – мощность, которую отдает источник питания, Вт; , – электрические потери активной мощности соответственно в токопроводе и КБ, Вт; – активная мощность печи, т.е. активная мощность, поступающая в индуктор, Вт; – электрические потери активной мощности в индукторе, Вт; – активная мощность, передаваемая в садку печи, Вт; – тепловые потери активной мощности, поступившей в садку печи, Вт; – полезная тепловая мощность печи, потребляемая садкой на её нагрев, расплавление и перегрев (НРП), Вт

В результате расчёта получен энергетический баланс ИПУ, указанный в табл. 1.1. Согласно табл. (1.1) активная мощность, Вт, отдаваемая преобразователем печной установке,

, (1.10)

,

что составляет, %,

, (1.11)

Таблица 1.1

Расчётный энергетический баланс ИПУ со сталеплавильной

тигельной печью ёмкостью 0,391 т

Статья баланса	Обозначения показателя	Расчётная мощность, кВт	Количественная доля в балансе, %
1	2	3	4
Приход
Активная мощность, потребляемая из сети, кВт		338,5	100
Расход
Потери в преобразователе, кВт		82,8	24,46
Потери в токопроводе, кВт		32,2	9,51
Потери в конденсаторной батарее, кВт		9,0	2,66

Продолжение табл. 1.1

1	2	3	4
Потери в индукторе, кВт		49,5	14,62
Тепловые потери в садке, кВт		16,2	4,79
Полезно используемая мощность, (пренебрегая потерями на лучеиспускание), кВт		148,8	43,96
Общий расход активной мощности, кВт	–	338,5	100,00

В учебнике [2, c. 197] представлен примерный энергетический баланс ИПУ с тигельной печью ёмкостью 1т (табл. 1.2).

Активная мощность, Вт, поступающая в индуктор,

, (1.12)

,

или, в процентном отношении,

, (1.13)

Активная мощность, Вт, поступающая в садку,

, (1.14)

,

, (1.15)

Автор книги [1, c. 256] обращает внимание на то, что при номинальной мощности преобразователя 250000 Вт отдаваемая им мощность доходит до (см. формулу (1.10)), т.е. больше номинальной на

Таблица 1.2

Примерный энергетический баланс ИПУ с тигельной

печью ёмкостью 1 т

Статья баланса	Доля в балансе, %
Приход
Электрическая энергия, кВт	94 – 96
Экзотермические реакции, кВт	6 – 4
Итого:	100 – 100
Расход
Электрические потери, кВт:
в преобразователе	23 – 26
в токопроводе	1 – 2
в конденсаторах	2 – 4
в индукторе	7 – 9
Тепловые потери в садке, кВт	19 – 23
Полезно используемая энергия, кВт	48 – 36
Итого	100 – 100

Это не создает опасного перегрева преобразователя, так как номинальную мощность преобразователь может отдавать длительное время при установившейся температуре обмоток и магнитной системы. В данном же случае из полного расчётного цикла работы период нагрева составляет лишь полного времени цикла, поэтому средняя мощность за цикл

,

т.е. ниже номинальной мощности.

Соотношение статей баланса зависит от ёмкости и мощности ИТП, рабочей частоты тока, типа основного и вспомогательного электрооборудования, технологического процесса выплавки стали, умения в течение плавки поддерживать оптимальный электрический режим. Для ИТП вследствие относительно малого теплового сопротивления футеровки тигля затяжка плавки вызывает особенно значительное увеличение тепловых потерь и удельного расхода электроэнергии [2, c. 197].

Улучшению технико-экономических показателей ИПУ способствуют указанные ниже факторы [2, c. 198]:

– правильная подготовка шихты, т.е. использование кусков определённых размеров и электротехнически рациональная и плотная укладка шихты в тигле, обеспечивающая максимум подводимой к металлу мощности и максимальный электрический КПД;

– максимальное уменьшение тепловых потерь печи и простоев на ремонт и смену тигля; во избежание простоев обычно у одного источника питания устанавливают две печи: когда одну ремонтируют, вторая работает; этот способ общеупотребительный и доступный, так как стоимость самой печи по сравнению со стоимостью ИПУ невелика;

– максимальное использование мощности преобразователя частоты.