转：海——三相电极的电流
2010-06-19 19:17:08 阅读13 评论0 字号：大中小
三相电极的电流
| 冶炼钢过程中三支电极的电流之间存在一定关系。当一支电极上下移动时，不仅该相电极电流出现变化，其它两相电流也随之发生了相应的改变。但其变化的数值并不相等，其比例与电炉的功率因数大小有关。这种现象称为电流的交互作用。一座变压器容量为63MVA的电炉，其功率因数为0.707，在工作电压为300V时，电炉各相电抗和电阻均为1MΩ。当A相电极升起时，A相电阻增加1%，而其它两相电阻并未发生改变。这时，A相电流减少3.3%，二次电流由122.5KA减少到118.5KA；而B相电流由122.5kA增加到123.2kA；C相电流由122.5kA减少到119.9kA。可见。电流的交互作用使各相电流变化呈非线性关系。 埋弧电炉电流的交互作用现象可以用星形等效电路来研究。由于星形的中性点没有和电源的中性点连接，三相电极的电流矢量满足下列方程： i1+i2+i3=0其电压矢量为：i1(r1+jX1)=V1.......................这里是公式，稍后更新公式1-11到公式1-13 由式1-13可以得到电阴发生相对改变时，交互作用对电极电流所产生的影响比例。g越大，电流改变的比例越大，电极移动量也越大。 图1-8为电炉电流交互作用系数与功率因素的关系。可以看出，曲线呈抛物钱状，其数值与功率因素的平方成正比。功率因数越低，电流对电极移动的敏感性越小，即为了增加较小的电极电流，电极要有较大的移动，这种现象称为大型电炉的不敏感效应。当cosφ<0.8时，交互作用已经十分明显。在cos 对电极电流的交互作用认识不足所造成的后果如下： （1）由于大型电沪的不敏感效应，需要频繁移动电极才能做到三支电极的电阻平衡和电流平衡。这往往造成电炉不稳定，热效率降低。 （2）操作者不能掌握电极移动和电流变化的关系，造成三支电极插入深度不均衡，使某支电极过长或过短。 三支电极长度不均会给操作带来严重的后果。电极工作端过长会造成电极过烧，易发生电极事故；当电极插入过深，还会损坏炉底。电极工作端过短，会降低热利用率，使熔池温度降低，造成出铁困难。电阻控制不受交互干扰。为了减轻交互作用的影响，大型电炉功率调节系统应采用电阻控制原理。对于功率因数接近或小于0.7的电炉尤为重要。南非矿产技术委员会（MINTEK）开发的矿热炉控制系统(Minstral)在大型电炉的应用较好地克服了电炉电流控制遇到的交互作用问题，从而{zd0}优化电炉有功功率输出。 矿热炉电路分析之电炉电抗和谐波 电炉电抗主要是由电炉短网所决定的，电炉电抗随电炉容量增大而增加。这是因为随着电极直径和短网截面积加大的，电极之间的距离增大，短网的单相部分长度增加。因此，大型电炉电抗值更大一些。文献[30]给出的电流周波为50HZ，结构相近的电炉电抗X与电极直径d之间的经验式如下： X=4X106d+3.4X10-5d0.5 通常认为，电炉电抗主要与电炉结构有关，而与电极位置和电极的工作状态关系不大。由设备所产生的电抗称为短路电抗。在分析电炉工作特性时，人们把短路电抗作为定值绘制电炉工作特性曲线。 电炉在运行中电抗是经常发生变化的。熔池电抗的波动与电弧的谐波有关。电弧是非线性电阻，电弧电阻的瞬时值受到炉膛温度、压力、炉料组成、冶金过程所产生的气体成份以及电弧区的几何形状等条件的影响。当这些条件发生畸变，产生相当于正弦交变电压基础频率的高次谐和波。 电炉的操作电阻Xop是由短路电抗和谐波分量构成的。谐波分量大小取决于电弧点燃的质量。 公式1-9 二次电压和电极电流决定了操作电抗的大小。操作电抗是随着电极电流增大而减小的，随着电弧长度增加而增大。当电流达到一定值时，功率因数达到{zd0}值。电流低于临界电流值，会大幅度降低电炉有效功率。临界电流Imin可由下面公式计算： 公式1-10 （1）电炉工作电压。威斯特里给出了埋弧电炉电抗、操作电阻和工作电压的关系，见图1-6。图1-7显示了冶炼过程电弧电压、谐波的电抗变化状况。在出炉过程中，随着铁水排出，熔池液面下降，电弧增强，电抗有较大的增长。分析电弧波形时注意到电弧基本步率、电压波形与电流波形有相位转移。这表明，并非是谐波使电抗增加，而是电弧的非性线特性使电抗增加。 （2）电流分布状况。熔池结构发生变化，炉料分布的不均匀性使电流路径改变，也可以使电炉电抗发生改变。 （3）炉膛结构。坩埚中的气相组分SiO，CO，Sic和Si与固相分呈平衡状态。坩埚中的特质比例变化和结构变化时平衡状态就会受到破坏，气相导电和电极端部放电均会受到抑制。坩埚缩小使电极位置升高、电抗增加，使电弧稳定性变坏。 电弧的畸变和高次谐波的研究可用于分析和处理炉况、调整输入功率。分析电弧畸变可以判断炉膛内部发生的变化，如电弧区温度降低或电弧位置变化、还原剂过剩或碳化硅积累、还原剂不足、电极消耗过快等。 谐和波的测量可以用于判断炉料中的碳氧化物比例，从而控制炉料中的碳含量平衡。当原料中碳含量波动为5%时，所产生的谐波讯号波动可达30%，增加炉料碳的数量会减少炉料分路电阻，改进熔池电阻的线性，因此可以减少电压畸变。 电弧的高次谐波对电力网是一种污染。高次谐波可能干扰电子计算机、数据通迅等微电子电路的正常工作。 |
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