Короткая сеть трехфазной дуговой электропечи Советский патент 1984 года по МПК H05B7/11 

х

X)

изобретение относится к электротермии, конкретнее к конструкции . токопровода дуговой электропечи, Иэвестна конструкция короткой сети дуговой электропечи, в которой проводники расположены в пространстве в одной плоскости. Такое расположение проводников носит название компланарной системы Л . Недостатком этой конструкции является ее несоответствие требованиям по симметрированию мощности по фазам токопровода на высокоомных печах. Исследования, проведенные на .установке для внепечного рафинирования металла с конструкцией вторичного токопровода показали, что степень несимметрии мощности по фазам составляла 12% по причине несимметрии индуктивных сопротивлений отдельных фаз, достигающей 8,5%. Наиболее .близкой к изобретению по технической сущности является короткая сеть трехфазной дуговой электропечи, содержащая шинные выводы трансформатора, соединенные через мост расшихтовки и гибкие кабели с трубошинами, выполненными по две на каждую фазу И , Недостатком известной сети является то, что .прц работе печи рукава электродержателей, а следовательно, и закрепленные на них проводники соответствующих фаз в действительно ти располагаются на разных уровнях из-за различной длины электродов,, г бины проплавления колодцев и т.п. В результате в пространстве проводники различных ,фаз располагаются по Вершинам неравностороннего треуголь ника. Поэтому фактическая несимметр мощности по фазам такой системы пол чается существенно выше расчетных значений. Целью изобретения является улучш ние энергетических показателей элек ропечи путем повышения-симметрирова индуктивного сопротивления короткой сети. . Для достижения поставленной цели в короткой сети трехфазной дуговой электропечи, содержащей шинные вывод трансформатора, соединенные через мост расшихтовки и гибкие кабели с трубошинами, выполненными по две на каждую, трубошины соседних фаз расп ложены попарно коаксиальйо: , причем в каждой паре длинавнешней трубоши 132 ны составляет 0,1-0,9 длины внутренней трубошины. На фиг. 1 представлена короткая сеть, вид сверху; на фиг. 2 - схема коаксиального расположения трубошин, принадлежащих разным фазам в трехфазной системе (А,8,С - электрические фазы вторичного токопровода); на фиг. 3 - индуктивное сопротивление X трехфазной системы попарно коаксиальных трубчатьсс проводников в зависимости от отношения длин коаксиального участка (8| к внутренней (б) трубе. Короткая сеть содержит мост 1 расшихтовки от выводов печного трансформатора 2 до неподвижных башмаков 3, гибкие кабели 4, трубошины 5, соединенные гибкими связями 6 с электродами 7. Мостом 1 расшихтовки осуществляется соединение полюс- фаз трансформатора 2 в треугольник, поэтому по гибким кабелям 4 и трубошинам 5 протекают линейные токи. Для обеспечения возможности перемещения электродов 7 в рабочем режиме независимо один от другого применяется гибкий токопровод 6, по которому .ток поступает от трубошины 5 к электродам 7. В данном варианте конструкции трубошины 5 всех трез фаз крепятся на рукаве среднего элект юдодержателя, крайние электрододержатели ис-, пользуются только для зажима и вертикального перемещения электродов (электрододержатели не показаны). На участке электрододержателёй короткая сеть состоит из шести труб, каждой фазе принадлежат две трубы разных диаметрбв. При этом труба меньшего диаметра, принадлежащая одной фазе, р асположена коаксиально в трубе большего диаметра, принадлежащая другой фазе. Фазе А принадлежат трубы 8 и 9, фазе 6 - трубы 10 и 11, фазе трубы 12 и 13. Трубы, принадлежащие разным формам, электрически изолированы одна от другой. Трубы большего диаметра 8, 11 и 13 располагаются коаксиально по отношению к соответствующим трубам меньшего диаметра 9, 10 и 12 на протяжении 0,1-0,9 длины трубы меньшего диаметра каждой пары. Большая длина труб большего диаметра неприемлема по условиям обеспечения электрической изоляции между трубами разных диаметров (т.е. разных форм) и по условиям крепления кабелей к трубошинам. Меньшая длина тру€ большего диаметра нецелесообразна, так как положительный эффект от применения такой конструкции слишком мал. С целью выявления оптимальной дли ны коаксиального участка труб вторичного токопровода дуговых сталеплавильных печей вьшолняют исследова ние параметров вторичных токопроводо разных конструкций. Для исследования используют математическую модель вто ричного токопровода, которая в доста точной степени адекватна реальным токопроводам дуговых сталеплавильных печей (ДСП). Исследуют трехфазную систему из шести трубошин, расположенных попарно коаксиально. Трубошины соединены по схеме звезда. Каждой фазе принадлежат две трубы. Коаксиально расположенными (попарно) являются трубы принадлежаоще разным фазам (фиг.2). На протяжении исследования длина труб сохраняется постоянной и состав ляет для труб меньшего диаметра 6,3 м, для труб большего диаметра 7,3 м, что исключает влияние труб на индуктивное сопротивление системы От варианта к варианту изменяется в пределах 0,001-1,0 протяженность коаксиального участка труб. Выполнено 20 вариантов исследования (фиг.З). При отношении от О до 0,1 степень уменьшения f (т.е. эффективность мероприятия) слишком мала, чтобы явилось щглесообразным применят некоторое конструктивное усложнение токопровода. Наименьшая величина X достигается f f (т.е. 1). Однако такое соотношение длин наружной и внутренней труб практически не может быть реализовано по двум причинам. - . Поскольку по наружной и внутренне трубам протекают токи разных фаз, , между трубами требуется надежная .эле трическая изоляция. Для обеспечения высокой степени ее надежности (для предотвращения перекрытия по поверхности) изолирующий материал должен укладываться как между трубами, так и на участках внутренней трубы, выдящих за пределы наружной трубы. 134 Кроме того, предлагаемый вторичный токопровод предусматривает нали чие подвижных башмаков, к которым крепятся гибкие кабели. Башмаки крепятся К трубам каждой фазы или полюсфазы, в рассматриваемом случае - к наружным и внутренним токоведущим трубам. Для крепления башмаков к трубам требуется определенный участок трубы. Анализ конструкции вторичных токопроводов ДСП различной емкости показывает, что требуется участок внутренней трубы, выходящий из наружной трубы и составляющий. до 0,05 доли общей длины внутренней трубы. Такой же длины участок внутренней трубы требуется для крепления к ней гибкого токопровода, возводящего ток к электродам. Таким образом, на протяжении 0,1 доли своей длины внутренняя труба не может быть расположена коаксиально с наружной. Таким образом, в конструкции вторичного токопровода электропечи целесообразно предусматривать пары трубошин разных фаз или полюс-фаз, расположенных коаксиально на протяжении 0,1-0,9 длины наибольшей из трубошин каждой пары. Предлегаемый вторичный токопровод .другой; электропечи работает следую-щим образом. .. Электрический ток поступает от выводов печного трансформатора 2 к неподвижным башмакам 3, от которых по гибким кабелям 4, трубошинам 5 и гибким связям 6 попадает к электродам 7. При этом благодаря коаксиальному расположению трубошин различных фаз существенно уменьшается величина индуктивного сопротивления вторичного токопровода, что достигается благодаря уменьшению взаимной индуктивности двух коаксиально расположенных труб, по которым протекают токи,сдвинутые по фазе на 120° (в случае протекания по трубам линейных токов) или на 180 (в случае протекания по трубам фазных токов). Уменьшение взаимной индуктивности и, следовательно, средней по фазам величины индуктивного сопротивления тем больше, чем на большем протяжении трубошины различных фаз расположены коаксиально. С другой стороны, благодаря наличию коаксиального участка трубошин, требуемая протяженность которого определяется заранее, достигается

:такая величина индуктивного сопротивления каждой фазы на участке трубошин, чтобы в сумме с индуктивными сопротивлениями двух участков получилась минимальная несимметрия индуктивного сопротивления всего вторичного токопровода в целом.

Предлагаемый вторичный токопровод может быть использован, например, в конструкции электропечи, применяемой для внепечной обработки жидкого металла (полупродукта), выпускаемого из сталеплавильной печи, конвертора и т.д..

Экономический эффект достигается в результате увеличения срока службы огнеупорной футеровки электропечи

вследствие повышения симметрии величин мощности дуг различных фаз.

Кроме того, в тех случаях, когда увеличению используемой активной мощности препятствует повышенная величин индуктивного сопротивления, экономический эффек-р от применения предлагаемого вторичного токопровода может быть достигнут за счет повьш1ения производительности электропечи вследствие использования большей мощности.Расчетный экономический эффект от внедрения вторичного токопровода предлагаемой конструкции печи емкостью 100 т с трансформатором 50 МВД составляет 50 тыс.руб.

7

ToySa

Tpyffa 200 } 15

/1.

s

КОРОТКАЯ СЕТЬ ТРЕХФАЗНОЙ .ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащая шинные выводы трансформатора, соединенные через мост расшихтовки и гибкие кабели с трубошинами, выполненными по два на каждую фазу, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей электропечи путем повышения симметрирования индуктивного сопротивления короткой сети, трубошины соседних фаз расположены попарно коаксиально, причем в каждой паре длина внешней трубошины составляет 0,1-0,9 длины внутренней трубошины. Q S

3X,Afff«

ai O.ZO.d 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0,9 W

I I i I i I i I Illf Фие.З