СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2006 года по МПК H05B7/148 

Описание патента на изобретение RU2275758C1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока, и направлено на повышение их производительности со снижением удельного расхода электроэнергии.

Известен способ регулирования мощности в ванне трехфазной дуговой электропечи, заключающийся в том, что производят перемещение одного из трех электродов, мощность под которым отличается от заданной, а два других электрода в этот момент перемещают в обратном направлении [1]. Активная мощность Pэ в рабочем пространстве печи, выделяющаяся под одним электродом, определяется по формуле

где Iэ - ток в электроде, кА; Zэ - сопротивление цепи тока, включающее сопротивление печного контура, сопротивление дуги и сопротивление ванны металла, Ом; ϕ - угол сдвига фаз между напряжением Uэ и током Iэ.

При перемещении электрода величины Iэ, Zэ и cosϕ изменяются на всех электродах. Для перемещающегося электрода Zэ изменяется из-за сопротивления дуги.

Недостатком этого способа является то, что для двух перемещающихся электродов Zэ не остается величиной постоянной, а изменяется в зависимости от положения элементов короткой сети. Доминирующей составляющей сопротивления является его реактивная составляющая индуктивного характера. Она составляет до 99,7% от величины полного сопротивления. В фазе с минимальным сопротивлением сети при равенстве сопротивлений дуг протекают максимальные токи, а в фазе с максимальным сопротивлением - минимальные токи. Поэтому с изменением реактивных сопротивлений фаз короткой сети при перемещении электродов происходит смещение нейтральной точки нагрузки относительно нейтральной точки трансформатора. Напряжение смещения нейтрали определится выражением [2]

где Rk - сопротивление k-й фазы короткой сети, Ом; Ik - ток в k-й фазе, А; Xmn - собственные и взаимные реактивные сопротивления фаз, Ом.

Полная активная мощность печного агрегата при этом не меняется. Однако производительность печи в результате становится меньше, чем при симметричном режиме работы. Уменьшение производительности фазы с минимальным рабочим током не компенсируется увеличением производительности фазы с максимальным рабочим током [2].

Задачей изобретения является повышение производительности дуговой электропечи и снижение удельного потребления электроэнергии путем регулирования реактивного сопротивления печного контура с выравниванием мощностей по фазам.

Заявляемый способ предполагает при регулировании для увеличения мощности дуги, под электродом под которым произошла просадка шихты, а следовательно, уменьшилось значение тока (мощности) дуги, переместить этот электрод вниз (тем самым уменьшить сопротивление контура и увеличить ток через данный электрод) и одновременно для выравнивания реактивной составляющей сопротивления короткой сети к двум другим фазам короткой сети подключить батареи косинусных конденсаторов. Мощности, снимаемые с двух других электродов, в этом случае останутся неизменными. В обратном случае для снижения мощности дуги в фазе поднимают электрод вверх, а изменением емкости подключенных в двух других фазах батарей конденсаторов регулируют реактивное сопротивление короткой сети с целью выравнивания мощностей по фазам.

Предлагаемый способ регулирования мощности дуговой электропечи трехфазного переменного тока был проверен в производственных условиях на действующей печи ДСП-100 с номинальной мощностью печного трансформатора 45 MB·А при выплавке углеродистой стали. Эксперимент подтвердил правильность способа, а также позволил определить количественную зависимость между управляющим воздействием (изменение емкости регулирующего устройства) и рассогласованием по току фаз ДСП при выплавке стали. Емкость батареи выражается соотношением

где С - требуемая величина емкости регулирующего устройства, Ф; k - коэффициент, учитывающий особенности физико-химических процессов при плавке в электропечи, который принимается равным (0,03-1,2)·10-3 с·А/Вт2; ΔI - разница между действующим значением тока фазы короткой сети, в которой перемещают электрод, и величиной действующих значений токов двух других фаз, кА; Δh - расстояние, на которое перемещается электрод при регулировании мощности, м; Н - максимальное вертикальное перемещение электродов, м; Р - номинальная мощность печного трансформатора, МВт; n - масса жидкой составляющей в металлозавалке, кг; N - общая масса металлозавалки, кг.

Разница рабочих токов фаз электропечи определяется эффектом смещения нейтральной точки. Глубина эффекта зависит от разницы индуктивных составляющих сопротивлений фаз короткой сети. Чем больше разница токов фаз короткой сети, тем большая емкостная составляющая должна быть введена в печной контур. Интервал изменения значений коэффициента k=(0,03-1,2) зависит от особенностей физико-химических процессов плавления металла. Он может быть обоснован данными таблицы, в которой для семи значений k приведены значения удельного расхода электроэнергии Wуд и производительности Q печи ДСП-100 при выплавке углеродистой стали.

ТаблицаКоэффициент kΔI, кАΔh, мН, мР, МВтn/NС, ФWуд, кВт·ч/тQ, т/ч0,02150,162,5450,750,0035628,328,20,03120,132,5450,80,0042615,429,50,08100,092,5450,850,0086604,929,80,2130,142,5450,90,0655605,230,60,690,12,5450,90,0972605,530,91,2110,112,5450,950,523614,329,71,3130,12,5450,981,521628,227,8

Основной целью регулирования мощности при работе дуговой электропечи служит повышение ее производительности и снижение удельного потребления электроэнергии. Это может быть достигнуто при симметричном режиме работы, что возможно только при симметрии по фазам мощностей дуг и электрических параметров короткой сети, которые регулируются путем изменения емкости батарей конденсаторов, подключенных параллельно фазам короткой сети.

Литература

1. Патент SU №1662019 A1, H 05 В 7/148. Способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи.// Бюл. №25. 1991.

2. Альтгаузен А.П. Электротермическое оборудование. Справочник./ А.П.Альтгаузен. - М.: Энергия. 1980 - 416 с.

Похожие патенты RU2275758C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПО ФАЗАМ ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2004
  • Шпиганович Александр Николаевич
  • Захаров Кирилл Дмитриевич
  • Зацепин Евгений Петрович
  • Бош Виолетта Иосифовна
RU2275759C1
СПОСОБ ПОФАЗНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2010
  • Шпиганович Александр Николаевич
  • Шпиганович Алла Александровна
  • Зацепина Виоллета Иосифовна
  • Зацепин Евгений Петрович
  • Шурыгин Юрий Анатольевич
RU2424639C1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ОДНОФАЗНЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ РЕАКТОРОВ 2010
  • Шпиганович Александр Николаевич
  • Шпиганович Алла Александровна
  • Зацепина Виолетта Иосифовна
  • Зацепин Евгений Петрович
  • Шурыгин Юрий Анатольевич
RU2432718C1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВМЕЩЕННОГО УПРАВЛЯЕМОГО РЕАКТОР-ТРАНСФОРМАТОРА 2010
  • Шпиганович Александр Николаевич
  • Шпиганович Алла Александровна
  • Зацепина Виоллета Иосифовна
  • Зацепин Евгений Петрович
  • Шурыгин Юрий Анатольевич
RU2476034C2
Устройство для электропитания двух трехфазных дуговых электропечей 1982
  • Рубашов Григорий Маркович
SU1064483A1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ 1997
  • Евсеева Н.В.
  • Чернуха С.Ю.
  • Мянник А.Г.
  • Павлов В.В.
  • Чекунов Г.М.
  • Кочкин В.Н.
  • Шафигин З.К.
  • Павлушин Н.В.
  • Иванова Т.Н.
  • Токовой О.К.
  • Волкодаев А.Н.
  • Зиновьев В.Ю.
RU2128407C1
Регулятор мощности дуговой многофазной электропечи 1982
  • Денис Богдан Дмитриевич
  • Лозинский Орест Юлианович
  • Паранчук Ярослав Степанович
SU1042211A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ 2002
  • Лозинский Орест Юлианович
  • Лозинский Андрей Орестович
  • Марущак Ярослав Юрьевич
  • Паранчук Роман Ярославович
  • Паранчук Ярослав Степанович
RU2239295C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ГРУППОЙ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ 2007
  • Шпиганович Александр Николаевич
  • Шпиганович Алла Александровна
  • Захаров Кирилл Дмитриевич
  • Зацепина Виолетта Иосифовна
  • Зацепин Евгений Петрович
  • Шилов Илья Геннадиевич
RU2338338C1
Короткая сеть трехфазной дуговой электропечи 1982
  • Фролов Юрий Федорович
  • Пирогов Николай Алексеевич
  • Борисов Юрий Тихонович
  • Попов Александр Николаевич
  • Курлыкин Владимир Николаевич
  • Францлих Исай Григорьевич
SU1081813A1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Способ регулирования мощности дуговой электропечи трехфазного переменного тока относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока. Технический результат - повышение их производительности и снижение удельного расхода электроэнергии. При перемещении электрода одной из трех фаз в рабочем пространстве дуговой печи для достижения симметричного режима работы регулируют реактивную составляющую сопротивления короткой сети за счет изменения емкостей батарей конденсаторов, включенных параллельно двум другим фазам короткой сети. Емкость батарей выбирают по эмпирическому соотношению. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 275 758 C1

Способ регулирования мощности дуговой электропечи трехфазного переменного тока, при котором производят перемещение электродов в ее ванне, отличающийся тем, что для выравнивания мощностей по фазам перемещают электрод одной из фаз, при этом параллельно двум другим фазам короткой сети подключают батареи статических конденсаторов, емкость которых выбирается по эмпирическому соотношению

где С - требуемая величина емкости регулирующего устройства, Ф;

k - коэффициент учитывающий особенности физико-химических процессов при плавке в электропечи, который принимается равным (0,03-1,2)с·А/Вт2;

ΔI - рассогласование по току фаз короткой сети, кА;

Δh - расстояние на которое перемещается электрод при регулировании мощности, м;

Н- максимальное вертикальное перемещение электродов, м;

Р - номинальная мощность печного трансформатора МВт;

n - масса жидкой составляющей в металлозавалке, кг;

N - общая масса металлозавалки, кг.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2275758C1

АЛЬТГАУЗЕН А.П
Электротермическое оборудование
М.: Энергия, 1980, 416 с
Способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи 1989
  • Лыков Анатолий Георгиевич
  • Лунин Александр Георгиевич
  • Розенберг Владимир Львович
  • Давыдов Валерий Павлович
  • Жидков Владимир Ильич
SU1662019A1
Устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки и симметрирования трехфазной сети 1985
  • Шитов Александр Леонидович
  • Черевань Сергей Николаевич
  • Шкрум Валерий Алексеевич
SU1261044A1
ПОДБОРЩИК ЛЬНА 1972
SU429774A1
US 6274851, 14.08.2001.

RU 2 275 758 C1

Авторы

Шпиганович Александр Николаевич

Захаров Кирилл Дмитриевич

Зацепин Евгений Петрович

Бош Виолетта Иосифовна

Даты

2006-04-27Публикация

2004-09-01Подача