1.4. Полная и упрощенная схемы замещения дсп
Расход электроэнергии на 1 т выплавленной стали и производительность печи зависят не только от технологических факторов (марки выплавляемой стали, качества шихты и электродов, состояния футеровки, умения персонала, длительности простоев), но и от того, насколько правильно выбран электрический режим печи. Регулировать электрический режим можно, изменяя либо питающее напряжение, либо длину, а, следовательно, и токи дуг, Первым способом пользуются обычно лишь несколько раз за плавку, обычно при переходе от одного этапа плавки к другому. Второй способ позволяет регулировать режим печи непрерывно и плавно, опуская и поднимая электроды при помощи системы автоматического регулирования, поддерживающей токи фаз печи на заданном уровне.
Так как регулирование режима ДСП осуществляется в основном путем изменения длины дуги, а с нею и тока, целесообразно выявить зависимость от тока ее основных параметров; полезной к полной (активной) мощности, электрических потерь, электрического КДД и коэффициента мощности. Такого рода зависимости строят на основе схемы замещения печи; они носят название электрических характеристик.
Считая ДСП симметричной трехфазной системой, можно её схему замещения представить в виде однофазной цепочки последовательно включенных на фазное вторичное напряжение U2ф индуктивных и активных сопротивлений: индуктивного сопротивления реактора xр (активное сопротивление rр и сопротивлениями x0 и r0 ввиду их малости пренебрегаем), индуктивного и активного сопротивления трансформатора xm1, xm2, rm1, rm2 индуктивного и активного сопротивления короткой сети x2, r2; сопротивления дуги Rд, принимаемого активным (рис. 2, a); Rд может произвольно меняться, тогда как остальные принимаются неизменными. Поэтому все индуктивные и активные сопротивления можно сложить, обозначив сумму активных сопротивлений через r, а сумму индуктивных – через x (рис. 2, б).
а)
б)
Рис 2. Схема замещения дуговой печи: полная (а) и упрощенная (б)
2. Расчет электрических характеристик дсп
2.1. Круговая диаграмма дсп
Для такой схемы замещения можно построить круговую диаграмму. При К.З. Rд=0, а ток КЗ печи равен
(1)
r = rкс +rтр (2)
x = xкс + xтр (3)
r = 4,1·10-4 + 12·10-4 = 1,61·10-3 Ом;
x = 31,4·10-4 + 56·10-4 = 8,74·10-3 Ом;
кА
Зная r и x, можно построить треугольник напряжений К.З., при этом активные слагающие напряжения принято откладывать по вертикали, реактивные – по горизонтали. Сторона ОА представляет собой индуктивное падение напряжений I2·x, АВ – активное падение напряжения, I2·r, угол к – это сдвиг фаз тока и напряжения печи при К.З., сторона ОВ – фазное напряжение U2. Т.к. при всех других режимах сумма всех активных и индуктивных падений напряжения в схеме д.б. равна U2ф, вершина вектора ОВ должна лежать на окружности, проведенной из точки О радиусом ОВ.
I2к · r = 67,5·10-3 · 1,61·10-3 = 108,69 В;
I2к · x = 67,5·10-3 · 8,74·10-3 = 590,037 В.
В соответствии с допущением о постоянстве индуктивного сопротивления x, падение напряжения на нем I2·x должно быть пропорционально току I2; следовательно, по оси абсцисс можно отложить значение тока I2 в масштабе 1А=ОА/I2k, мм. Если теперь для любого тока I2 = ОС восстановить из С перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения в точки D с окружностью LM , то отрезок ЕС даст в масштабе напряжений падение напряжения на сопротивлении r, равное I2·r, а отрезок ОС – падение напряжения на индуктивном сопротивлении x, равное I2·x, отрезок DE- напряжение на дуге Uд=I2∙Rд, а угол – сдвиг фаз между током I2 и напряжением U2.
Рис. 3. Круговая диаграмма однофазной дуговой установки