Файл: Сисоян, Г. А. Электрическая дуга в электрической печи.pdf

Кроме этого, эффективные значения токов рекомендуется контро­ лировать путем регистрации и пересчета их со стороны высокого напряжения печного трансформатора, где всегда установлены транс­ форматоры тока. На рис. 139 приведена осциллограмма одновре­ менной регистрации тока поясом (2) и плотности тока методом из­ мерения падения напряжения (1).

Как и следовало ожидать, кривая 2 искажена больше, чем кри­ вая 1.

4. Ламповый прибор для измерения напряжения, тока и мощности

Как было отмечено выше, магнитные пояса обладают рядом положительных свойств, но э. д. с., наводимая в поясе, мала и для ее измерения должны быть при­ менены компенсационные методы. Особенно трудно использовать их при малых токах. Вместо компенсаторов для измерений э. д. с. в магнитном поясе можно при­ менять приборы, позволяющие усилить э. д. с. На рис. 116 приведена принципиаль­ ная схема одного из таких приборов [24]. Этим прибором можно выполнять изме­ рения без разрыва цепи тока, напряжения, активной и реактивной мощности; его пределы по току составляют 8; 16; 32 и 40 кА и по напряжению — 5; 10; 30; 60; 120 и 240 В.

162

поэтому ток лампы можно переписать так:

Примем г1 = г2 = г и подставим в это уравнение значение токов «х и i2 из урав­ нения (VI-25); после преобразования для тока в гальванометре получим

Проинтегрировав выражение (VI-29a) за период и разделив полученное выраже­ ние на длительность периода, получим среднее значение тока в гальванометре / г:

Если ток и напряжение сети синусоидальны, то среднее значение / г из урав­

Таким образом, приведенная схема служит для измерения реактивной мощ­ ности приемника. Мы получили реактивную мощность, потому что пояс измеряет величину производной тока приемника, смещенную по отношению к самому току на i/4 периода. Для измерения активной мощности должна быть изменена на V4 фаза либо тока, либо напряжения. Для этой цели авторы прибора использовали мостовую схему (рис. 117), смещающую на 90° напряжение их, пропорциональное напряжению приемника и-

Таким образом, при присоединении к ламповому прибору зажимов а и Ь при­ бор измеряет мощность приемника, а при присоединении зажимов а и k — реактив­ ную.

0-

Рис. 117. Схема измерения ак­ тивной и реактивной мощности

На рис. 118 приведена схема для измерения этим же прибором тока. В этом случае с прибора снимается напряжение, пропорциональное току приемника, и на сетку лампы Л х подается постоянное отрицательное напряжение смещения, необ­ ходимое для установки прибора на нуль. При синусоидальном токе показание галь­ ванометра будет пропорционально квадрату эффективного значения тока:

где

rkk\(i)2

(VI-33a)

Сг= 2г + гг

При измерении напряжения (рис. 119) на сетку лампы подается только напря­ жение uv В этом случае при синусоидальности измеряемого напряжения показание гальванометра будет пропорционально квадрату его эффективного значения:

При измерении силы тока и напряжения шкала прибора получается квадратич­

ной.

Погрешности описанного прибора определяются неидентичностью характери­ стик ламп, отступлением последних от квадратичной зависимости, колебаниями частоты и появлением высших гармоник в кривых силы тока и напряжения. Из всех этих факторов для цепей, содержащих дугу, наибольшее значение имеет по­ следний. Особенно это важно при сильном искажении, когда амплитуды высших гармоник достигают значительных величин.

Как известно, мощность цепи несинусоидального тока при вертикальной сим­ метрии кривых равна:

164

Р а с с м а т р и в а е м ы й ж е п р и б о р и з м е р я е т м о щ н о с т ь :

Отклонение от этих равенств обусловливает погрешности измерения. Как пока­ зывает анализ, при небольшом различии между всей мощностью и мощностью пер­ вой гармоники измерения прибора характеризуются достаточно высокой точностью и погрешность не превышает 2%.

Следует, однако, отметить, что вопрос регистрации формы кривых силы тока не снимается, так как этот прибор регистрирует эффективное значение производной тока. Поэтому для регистрации формы тока предпочтение должно быть отдано ме­ тоду падения напряжения и применению специальных разъемных трансформаторов тока.

Следует еще остановиться на измерении мощности при малых коэффициентах мощности. Как известно, эта проблема возникает при определении параметров под­ водящей сети. Особенное значение этот вопрос имеет для мощных печей, у которых реактивное сопротивление значительно выше активного. В этом случае обычные ваттметры дают очень большие погрешности. Л. Р. Нейман разработал метод из­ мерения этой мощности описанным ламповым прибором. Сущность его заключается в том, что в измерительной схеме реактивная составляющая измеряемого напря­ жения компенсируется вспомогательным реактивным напряжением. Благодаря этому на измерительный прибор подается только активное напряжение и, следовательно, измерение осуществляется при коэффициенте мощности, близком к единице. Благо­ даря использованию этого метода резко уменьшается погрешность измерения.

Глава VII

Электрическая дуга

вдуговой сталеплавильной печи

1.Введение

Сталеплавильные печи работают в периодическом режиме — загрузка, расплавление, рафинирование и выпуск.

Основная часть электроэнергии расходуется в период расплавле­ ния шихты. В самом начале расплавления дуга горит между элек­ тродом и кусками холодной шихты. Поскольку температура шихты низкая, процесс горения дуги затруднителен.

По мере проплавления шихты электроды прорезают под собой колодцы, диаметр которых на 30—50% превышает диаметр самого электрода. Электроды углубляются в шихту, так как автоматические регуляторы, сремясь поддержать заданный электрический режим, опускают электроды. Расплавленный металл стекает вниз и накапли­ вается на подине печи. После проплавления этой толщи шихты конец электрода выходит в крайнее положение и дуга начинает гореть на поверхности жидкого металла. Иногда после достижения элек­ тродами предельного положения их поднимают и прорезают вторую

165

серию колодцев. Благодаря этому ускоряется процесс расплавления шихты.

В период проплавления колодцев в межэлектродное пространство подают известь или известняк. Благодаря низкому потенциалу ио­ низации извести дуга стабилизируется и начинает гореть спо­ койнее.

По мере проплавления шихты зеркало жидкого металла увели­ чивается и дальнейшее расплавление шихты происходит в резуль­

на периферии ванны у откосов и приходится их сталкивать к жид­ кой поверхности.

К этому времени на поверхности расплава находится уже доста­ точно толстый слой шлака и дуга горит на шлаке или на поверх­ ности металла внутри лунки, образующейся в шлаке благодаря ак­ сиальному давлению столба дуги.

После образования колодцев металл расплавляется вблизи элек­ тродов в зоне расплавления излучения дуги. Чем больше длина дуги, тем больше и поверхность активного излучения и, следовательно, зона расплавления.

Так как с увеличением напряжения длина дуги увеличивается, то целесообразно в этот период вести работу печи на высших сту­ пенях напряжения.

Процесс рафинирования распадается на два периода — окис­ лительный и восстановительный. Оба они являются ответственными и с технологической точки зрения. Но расход энергии на техноло­ гические процессы в эти периоды незначителен и основное количество энергии, подводимой к печи в это время, затрачивается на покрытие тепловых потерь печи.

Условия горения дуги в эти периоды более благоприятны. Ко­ роткие замыкания между электродом и твердой шихтой из-за рас­ плавления последней отсутствуют.

В течение всего времени рафинирования зеркало расплава за­ крыто достаточно толстым слоем шлака. Благодаря этому вокруг дуги создаются весьма благоприятные тепловые условия. Кроме того, газовую атмосферу дуги составляют пары металлов, характе­ ризуемых низким потенциалом ионизации.

В это время нет надобности и в высоких напряжениях, так как необходимая мощность (небольшая по сравнению с периодом рас­ плавления) должна передаваться металлу с большей равномерностью через шлак.

На рис. 120 представлен электрический режим 100-т дуговой печи [35]. Как видно из графика, весь процесс плавки длился 5 ч, а рас­ плавление заняло 3 ч 30 мин. Максимальная мощность 25 000 кВт; расход энергии 50 000 кВт-ч. В период расплавления печь работала на ступени 417 В, а в конце периода на ступени 365 В. Окислитель­ ный период занял — 0,5 ч. На это время электроэнергию отключали и проводили продувку кислородом.

166