Файл: Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие.pdf

Перечислим аппараты и линии, по которым последо­ вательно движется ток, начиная со сборных шин (см. рис. 46):

/ — высоковольтный разъединитель на фидерной под-

• станции; 2 — главный высоковольтный выключатель печи;

3— реактор (дроссель), если он не встроен в печной

7 — электропечной трансформатор;

8— переключатель для соединения первичной обмот­ ки в треугольник (находится внутри трансфор­ матора);

9 — переключатель для соединения первичной обмот­ ки в звезду (находится внутри трансформатора) ;

10— переключатель витков первичной обмотки; / / — короткая сеть электропечи с электродами, закан­

чивающаяся электрической дугой между электтродом и металлом (на рисунке дуга — расши­ ряющаяся часть цепи между электродом и ме­ таллом) .

Кроме цепей главного тока, на схеме показаны изме­ рительные трансформаторы для питания измерительных приборов и защитных реле:

12 — трехфазный высоковольтный трансформатор напряжения, к которому параллельно подключены вольт­ метры, напряженческие обмотки ваттметров и счетчиков энергии на фидерной подстанции и на пульте управления печью;

13 — высоковольтные трансформаторы тока в каждой фазе; во вторичную цепь трансформатора тока включе­ ны последовательно амперметры, токовые обмотки ватт­ метров и счетчиков на фидерной подстанции и пульте управления;

14 — трансформаторы тока на вторичной стороне трансформатора, на короткой сети; во вторичную цепь

123

этих трансфоріматоров тока включены последовательно амперметры тока в электродах, счетчики среднеквадра­ тичного тока и обмотки реле, защищающих трансформа­ тор от перегрузки.

Для защиты от аварийных замыканий на первичной стороне трансформатора в высоковольтных трансформа­ торах тока (13) имеются дополнительные вторичные об­

фарфора. Фарфоровый корпус изолятора покрывают сна­ ружи глазурью для улучшения электрических и механи­ ческих свойств изолятора. Во время эксплуатации нуж­ но следить за сохранностью глазури, не допуская ее пов­ реждений и царапин.

Назначение опорного изолятора определяется его на­ званием: изоляционная опора токоведущих частей и аппа­ ратов.

Опорный изолятор имеет вверху чугунный колпачок с нарезным отверстием для крепления шины, внизу изо­ лятор входит во фланец с отверстиями для крепления са­ мого изолятора к конструкции. Верхний колпачок и ниж­ ний фланец прочно соединяются специальной замазкой (армируются). Для увеличения поверхностного сопро­ тивления изолятор имеет по окружности одно—два реб­ ра и больше, в зависимости от величины номинального напряжения.

Проходные изоляторы предназначены, не только для опоры, но и для проведения токоведущей шины через сте­ ну, потолок помещения или проводящую поверхность ап­ парата.

У проходного изолятора по длине фарфора имеется центральное отверстие, в котором находится токоведущая шина или стержень, выходящий по обе стороны колпач­ ков изолятора и заканчивающийся по обе стороны нарез­ кой для подключения.

Длина проходного изолятора примерно в два раза больше, чем у опорного, а его опорный фланец находится в средней части.

124

ветствующей длины. У каждого разъединителя делается надпись, соответствующая положению разъединителя в схеме. Устанавливаются лампы безопасности и другие блокировки (электромагнитный замок).

Сборные шины и шины к подключению печного транс­ форматора обычно выполняют из алюминия. Сечение шин выбирают в зависимости от величины тока и проверяют на возможный ток короткого замыкания, при этом выбира­ ют лучший вариант расположе­ ния шин и их крепления на опорных изоляторах. Для луч­ шей ориентировки шины при трехфазном токе окрашивают­ ся в следующие цвета: фаза А — в желтый, фаза В — в зе­

леный, фаза С — в красный.

выключатели с обозначением «печной». Но в эксплуата­ ции находятся также старые выключатели других видов, среди которых следует указать на масляные выключате­ ли с большим объемом масла и водяные выключатели.

Масляные выключатели заполнены до определенного уровня трансформаторным маслом, которое в состоянии покоя является только изолирующей средой, во время работы выключателя — дугогасящей средой. При рас­ хождении контактов (ножей) масляника образующаяся дуга разлагает масло на газы (примерно 70% водорода, остальное этилен и метан), одновременно значительно усиливается давление в образовавшемся газовом пузыре вокруг расходящихся контактов. Водород, обладающий хорошими дугогасящими свойствами, особенно при росте давления, способствует быстрому гашению дуги. Дуга га^

J.S6

сится через несколько полупериодов. Масляный выклю­ чатель включается дистанционно при помощи соленоид­ ного привода, такие выключатели пожаро- ц взрыво­ опасны.

У воздушных выключателей гашение дуги произво­ дится сжатым воздухом. Гасительная камера воздушного выключателя (рис. 48) работает на следующем принци­ пе. При повороте ключа управления на отключение вык­ лючателя ток поступает на соленоид отключения, кото­ рый, втягиваясь, открывает клапан, и сжатый воздух из резервуара-накопителя входит в цилиндр 5 через отвер­ стие /. При этом сжатый воздух под давлением 20 ат, действуя на поршень 6, сжимает пружины 7 и отводит подвижной контакт 4 от неподвижного контакта 2. Воз­ никающая между контактами 4 я 2 дуга гасится пото­ ком сжатого воздуха через щель 3.

Преимущества воздушных выключателей перед мас­ ляными состоят в пожаробезопасности, быстроте дейст­ вия и незначительном обгорании контактов. Для работы воздушных выключателей нужно иметь компрессоры и воздухосборники.

§3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА

Вдуговых сталеплавильных печах превращение элект­ рической энергии в тепловую происходит главным обра­ зом в электрической дуге. Электрическая дуга была отк­ рыта русским ученым В. В. Петровым в 1802 г., который предвидел возможность использования электрической ду­ ги для плавления металлов. Теоретические основы горе­ ния мощной электрической дуги разработаны русским

ученым — академиком В. Ф. Миткевичем, профессором С. И. Тельным, Г. А. Сисояном и др.

Для возникновения электрической дуги и ее поддер­ живания должна быть эмиссия (вырывание, выбрасыва­ ние) электронов из катода к аноду (катод — отрицатель­ ный полюс тока, анод — положительный). Эмиссия элект­ ронов возможна при весьма высоких температурах като­ да, точнее той части поверхности катода, из которой выб­ расываются электроны. Эту часть поверхности называют «катодным пятном».

Явление вырывания электронов при высокой темпера­ туре называется термоэлектронной эмиссией. Термо-

127

электронная эмиссия резко возрастает с увеличением температуры и напряженности электрического поля меж­ ду электродом и металлом. Электроны, движущиеся от катода к аноду с большой кинетической энергией, на своем пути сталкиваются с нейтральными молекулами и расщепляют их па частицы — ионы, а высокая темпе­ ратура дуги способствует ионизации газов и паров. Сле­ довательно, между графитированным электродом и ме­ таллом возникает ионизированный проводящий газовый промежуток, но одновременно под действием высокой температуры дуги расплавляется шихта с образованием паров элементов плавления. Следовательно, дуга в печи горит преимущественно в парах элементов расплавляе­ мого сплава. При рассмотрении электрической дуги на

данным исследователей, может достигать нескольких ты­ сяч ампер на 1 см2.

Весь ток проходит через столб дуги. Столб дуги окру­ жен «ореолом» (раскаленными газами). При перемен­ ном токе дуга изменяет свою полярность, катод непре­ рывно чередуется, переходя с графитированного электро­ да на металл. Дуга горит лучше, когда катодом являет­ ся графит, поэтому при подготовке шихты к новой плавке сверху в бадье следует укладывать кокс и чугун, если они предусмотрены в составе шихты.

Электрическая дуга является нелинейным сопротив­ лением, которое обладает свойством изменять свою вели­ чину в зависимости от величины тока и искажать сину­ соидальность кривых тока и напряжения. Поэтому мгно­ венные значения тока и напряжения дуги представляются несинусоидальными кривыми, значительно отличаю­ щимися от синусоиды. Форма кривых напряжения и тока дуги изменяется в широких пределах и зависит от темпе­ ратуры металла, температуры конца электрода и печи, наличия шлака и его состава, соотношений между вели­ чинами индуктивного и активного сопротивлений конту­ ра, в котором находится дуга, соотношений между вели­ чинами тока и напряжения дуги, качеством работы ав­ томатического регулирования и другими факторами.

В начале периода расплавления напряжение на дуге

128

исключительно несинусоидально (рис. 49). Затем с воз­ растанием температуры, появлением шлака несинусои­ дальность кривых напряжения и тока уменьшаете-! (рис 50). В конце периода расплавления кривая напря'- жения дуги уже приближается к синусоиде.

В период энергичного кипения и в начальный период рафинирования, когда наводится шлак, напряжение и ток на дуге снова несипусоидальны. После наводки шлака

t

в восстановительный период напряжения и ток на дуге синусоидальны. При коротком замыкании электродов шихтой или жидким металлом напряжение и ток синусои­ дальны. Очень важно отметить, что несинусоидальность напряжения и тока дуги снижает коэффициент мощности и активную мощность, т. е. влияет на технико-экономиче­ ские показатели печи, поэтому очень важно принимать все возможные меры по уменьшению несинусоидальности напряжения и тока дуги, особенно в период расплавле­ ния шихты. Эти меры рассматриваются ниже.

§ 4. ПЕЧНОЙ ТРАНСФОРМАТОР. ДРОССЕЛЬ

Печной трансформатор необходим для преобразова­ ния подведенной к печной подстанции электроэнергии высокого напряжения в электроэнергию низкого напря­ жения.

Трансформаторы для питания дуговых сталеплавиль­ ных печей имеют ряд особенностей, которые вызваны осо-

быми условиями работы сталеплавильных агрегатов. Эти условия следующие:

1)частые эксплуатационные короткие замыкания электродов печи на металл;

2)необходимость ступенчатого регулирования вторич­

ного напряжения в большом диапазоне;

3)большие значения вторичного тока (десятки тысяч ампер) и частые перегрузки по току против номиналь­ ных значений;

4)наличие дуги во вторичной цепи трансформатора. Печной трансформатор имеет следующие особенности

перед силовым:

а) повышенную механическую прочность обмоток, вы­ водов обмоток и их крепление, чтобы выдержать значи­

в) весьма большой номинальный вторичный ток, до­ стигающий десятков тысяч ампер; в связи с этим вторич­ ная обмотка имеет большое число параллельных ветвей со специальным исполнением отводов;

г) меньше по сравнению с силовым трансформатором допустимые превышения температуры обмоток и сердеч­ ника;

д) вторичное напряжение регулируется в больших пределах с большим числом ступеней;

е) возможность перегрузки по току больше, чем у силовых трансформаторов.

Вторичная обмотка печного трансформатора соединя­ ется постоянно звездой или чаще треугольником, а изме­ нение вторичного напряжения происходит за счет пере­ ключения на первичной обмотке трансформатора следу­ ющим образом.

1. На первичной обмотке на каждой фазе выполняется несколько отпаек. Используя эти отпайки, можно полу­ чать различное число витков первичной обмотки при не­ изменном числе вторичных витков, т. е. иметь несколько значений коэффициентов трансформации и соответствен­

но