Тема 5.6. Схема питания трехфазной дуговой печи прямого нагрева.

Дуговая печь включает в свой состав кроме электротермического оборудования и оборудования вспомогательных ЭП (поднятие и опускание электродов, поднятие и опускание свода, поворота свода , наклона печи) еще и специальное комплектное оборудование – печную трансформаторную подстанцию, в состав которой входят (рис.47):

1. Печной силовой трансформатор типа ЭТМПК или ЭТЦПК, где

Э- электропечной,

Т-трехфазный,

М-маслянного охлаждения,

Ц-маслянно-воздушного охлаждения,

П(Н) - способ переключения напряжения питания с треугольника на звезду и наоборот, П- без нагрузки, Н - под нагрузкой,

К- комплектный.

2. Распределительное устройство на стороне высшего напряжения с печным масляным выключателем Q, разъединителем QS (служит для подачи и снятия напряжения при отключенной нагрузке, а также для создания видимого разрыва в цепи питания при ремонтных и наладочных работах) и выключателями Q1 и Q2. Печной выключатель Q1 нужен для шунтирования реактора LR по окончании времени расплавления металлолома и установления устойчивого горения дуги. При этом первичная обмотка печного трансформатора Т с помощью печного выключателя Q2 переключается с треугольника на звезду, а напряжение питания печи уменьшится с 380 до 220 В.

3. Сборные шины – при наличии нескольких шкафов распределительного устройства.

4. Токопровод от трансформатора к электродержателям (кабельная гирлянда).

5. На высокой и низкой сторонах печного трансформатора на РУ устанавливаются измерительные трансформаторы тока ТА1-ТА3 и ТА4-ТА6 и измерительные трансформаторы напряжения TV1 и TV2. К их вторичным обмоткам подключаются цепи автоматического регулирования, защиты, контроля и сигнализации.

6. Для обеспечения устойчивого горения дуги и ограничения токов КЗ между электродами и расплавленным металлом, на стороне высокого напряжения включают токоограничивающий реактор LR, выполненный на дросселе с ненасыщающимся сердечником.

7. Щиты и пульты управления, контроля и сигнализации.

8. Автоматические регуляторы мощности дуги.

Тема 5.7. Методы автоматизации регулирования мощности дуговых печей.

Для обеспечения нормальной высокопроизводительной работы дуговые печи оборудуются автоматическими регуляторами мощности, которые осуществляют постоянство температурного режима печи путем изменения длины дуги. Исполнительным устройством таких САР является двигатель постоянного тока, вал которого через передаточный механизм перемещает электрод в вертикальном направлении, причем каждый электрод имеет свою систему регулирования, т.е. перемещается независимо.

Практически выяснено, что в мощных дугах ток дуги зависит от разности величин анодного и катодного напряжений, а также длины дуги ℓ_д. При относительном постоянстве фазных напряжений можно утверждать, что ток дуги I_д увеличивается при уменьшении длины дуги и уменьшается при увеличении длины дуги. В результате меняется и мощность дуги, а значит и температура в печи.

Таким образом, процесс автоматизации регулирования мощности дуги можно охарактеризовать одним параметром:

А = а ·I_д - b·U_ф,

где I_д ток дуги;

U_ф фазное напряжение питающей сети;

а, b коэффициенты пропорциональности.

Для того, чтобы в данный момент времени мощность дуги была заданной, коэффициенты а и b подбираются таким образом, чтобы разность сигнала с датчика тока дуги и сигнала с датчика фазного напряжения равнялась бы нулю:

А = а ·_{Iд -} b·_Uф = 0,

где а ·I_д - сигнал обратной связи по току дуги;

b·U_ф - сигнал обратной связи по фазному напряжению.

Теперь любое отклонение мощности от заданного режима вызовет изменение одного из составляющих параметра А. В результате появляется сигнал рассогласования с соответствующим знаком U_р = ± А и немедленная реакция САР на этот сигнал.

Воздействуя на исполнительный двигатель, САР автоматически обеспечит перемещение электрода в том направлении, в котором заданный режим вновь восстановится. При этом электрод будет перемещатся до тех пор, пока вновь составляющие параметра А не станут равными, а значит их алгебраическая сумма станет вновь равна нулю.

Для исключения автоколебательного режима работы данной САР необходимо обеспечить зону нечувствительности по току дуги в пределах 10 % от номинального тока дуги.

САР должна обладать высоким быстродействием, обеспечивая ликвидацию крупных нарушений заданного режима в течение 0,5 – 1,5 сек (например, в случаях короткого замыкания электрода с металлом или обрыва дуги). Кроме этого САР должна осуществлять автоматическое зажигание дуги и плавное регулирование задаваемой мощности дуги в диапазоне 20 – 125 % от номинальной мощности дуги.