Основи фізики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Чим подібні та чим відрізняються електричні дуги постійного та змінного струму? Навести основні ознаки кожної із них

Електрична дуга - це самостійний електричний розряд, який характеризується високими густиною струму і температурою, а також великою швидкістю перетворення електричної енергії в теплову.

Характерні ознаки дуги постійного струму:

* Спадний характер статичної ВАХ. Статична ВАХ дуги визначає зв'язок спаду напруги на дузі U_д зі струмом І_д при постійній довжині дуги І_д (U_д=f(І_д) при І_д=const). Цей зв'язок описується формулою, В:

де U_д - спад напруги на дузі, В; ,,, - коефіцієнти, величини яких залежать від матеріалу електродів і складу середовища, в якому горить дуга. І_д - довжина дуги, мм;

* Порівняно низьке спадання напруги на дуговому проміжку. Стовп дути по довжині і за характером процесів, що там відбуваються, поділяють на три частини: катодну і анодну області та власне сам стовп дуги. Характер розподілу напруги по довжині дуги Ід наведений на рис

* Напруга на дузі великою мірою залежить від довжини дути (відстані між електродами), це ілюструється графіками залежностей U_д=f(l_д).



Графіки залежності напруги на дузі від довжини дуги (l₁<l₂ <l₃ <l₄)

Для електричної дуги змінного струму умови горіння та її характеристики є принципово відмінними від дути постійного струму. Враховуючи те, що напруга джерела живлення безперервно змінюється у часі, напруга на дузі, струм і тепловий стан дугового проміжку також безперервно змінюються. Дуга змінного струму гасне кожен півперіод при переході струму через нуль і запалюється знову за певних умов. Час Т_бп від погашення дуги до її запалювання, протягом якого струм дуги дорівнює нулю (І_д=0), називається безструмовою паузою. За час безструмової паузи відбуваються такі явища:

- інтенсивна деіонізація дугового проміжку й збільшення пробивної напруги U_пр, необхідної для повторного запалювання дуги;

- зростає напруга між електродами U_Е до відповідного миттєвого значення ЕРС джерела струму. Процес відновлення напруги відбувається за дуже короткий проміжок часу;

- якщо пробивна напруга U_пр зростає швидше і залишається вище напруги між електродами U_e, то дуга більше не запалюється. Якщо ж за час безструмової паузи Т_еп ці напруги зрівняються і в подальшому буде виконуватись умова U_e?U_пр, to відбудеться повторне запалювання дути та її горіння до кінця півперіоду.



2. Яке призначення та за якими ознаками класифікують установками електродугового нагрівання?

Установки електродугового нагрівання використовуються для плавлення матеріалів (зокрема, металів), а також для проведення високотемпературних хімічних реакцій в рідинній або газовій фазі, нагріванні газів тощо.

Установки електродугового нагрівання класифікуються за такими ознаками:

* за родом струму: постійного та змінного струму;

* за призначенням: сталеплавильні, рудно-термічні, для електрошлакового переплавлення;

* за способом нагрівання: прямої, непрямої та змішаної дії.

В установках прямої дії електрична дуга З горить між електродами 1 і металом 4, який необхідно розплавити. Тепло, яке виділяється в електричній дузі, безпосередньо передається металу, що забезпечує велику густину передачі енергії (сталеплавильні та вакуумні печі).

В установках непрямої дії електрична дуга 3 горить між електродами 1, і тепло до металу 4, що плавиться, передається в основному випромінюванням, а частково - конвекцією та теплопровідністю (печі для плавлення кольорових металів та їх сплавів, а також для лиття чавуну, нагрівачі газів тощо).

В установках змішаної дії електрична дуга З горить у середовищі розплавленої шихти 5. Опір розплавленої шихти доволі великий, але через неї проходять електричні струми послідовно і паралельно струму електричної дуги та виділяється відносно велика кількість джоулевого тепла. У таких установках центр виділення тепла знаходиться всередині шихти, що дозволяє досягти високих значень температури і використовувати такі установки для плавлення матеріалів з високою температурою випаровування (потужні рудоплавильні печі для отримання феросплавів, карбіду кальцію, чавуну, нікелевого штейну, абразивів, фосфору тощо).

Схема установок електродугового нагрівання: а) прямої дії; б) непрямої дії; в) змішаної дії

3. Назвіть основні параметри та складові частини дугових сталеплавильних печей

Дугові сталеплавильні печі (ДСП) є електродуговими установками прямої дії і призначені для плавлення сталі із металевого брухту (скрапу). У таких печах в основному отримують високолеговані сорти сталі, які потребують старанного очищення металу від шкідливих домішок, видалення неметалевих домішок та знегажування.

ДСП характеризують такими основними параметрами:

номінальною місткістю (ємністю), що вимірюється в тонах. За цим параметром вони класифікуються на малі (0,5; 1,5; 3,0; 6,0; 12,0 т), середні (25 та 50 т) і великі (100 та 200 т);

номінальною електричною потужністю, що вимірюється у МВА або кВА і досягає в деяких сучасних зразка 125 МВА ;

* питомими витратами електроенергії, які становлять 450 - 1000 кВА*год на тонну готового продукту.

Кожух 5 є основною частиною каркаса ДСП, виготовляється із котельної сталі, має циліндричну або трішки конічну форму. Він несе все навантаження від внутрішньої футерівки, розплавленого металу та зусиль, пов'язаних з термічними процесами. Зверху знаходиться склепіння 3, яке на час завантаження шихти піднімається. Знизу до кожуха приварюється днище. Привод нахилу печі 8 забезпечує зливання з печі по закінченні плавки через носок 9 всього її вмісту і забезпечення нахилу печі для скачування шлаку. Електропривод штока 11 забезпечує переміщення вверх і вниз електрода як при включенні/відключенні печі, так і безперервно під час роботи. Всередину робочого простору печі струм надходить через графітований електрод 1. У сучасних конструкціях ДСП використовують електроди, які у міру їх згорання нарощуються.

Поряд з ДСП змінного струму все ширше у промисловості використовуються дугові печі постійного струму плавлення сталі (ДСПТ) і чавуну (ДЧПТ) завдяки таким перевагам перед ДСП змінного струму:

* зменшення на 15-20% питомих витрат електроенергії;

зменшення на 15-20 дБА рівня шуму;

у 5-10 разів зменшуються викиди пилу і газу;

на 1,5-2% зменшується угар шихти;

втрати феросплаву зменшуються на 70-95 %;

угар графітованих електродів не перевищує 1,5 кг на 1 тонну.



Рисунок 1.9 - Дугова сталеплавильна піч ДСП-200 [13]: 1 -графітований електрод; 2 - електродотримач; З - склепіння; 4 - кільце для водяного охолодження склепіння; 5 - кожух; б -допоміжні двері; 7 - привод повороту печі навколо вертикальної осі; 8 - привод нахилу печі; 9 - носок для зливання металу; 10 -рухомийструмопровід; 11 - шток для вертикального переміщення системи стійка - рукав - електродотримач - електрод; 12 - струмопровід із мідних труб

4. Назвіть та дайте аналіз основному електрообладнання ДСП

Електропостачання печей малої містко¬сті, як правило, здійснюється на напрузі 6-10 кВ, середньої -35 кВ, а великої - 110-220 кВ.

Головною складовою частиною таких електротехнічних установок є пічний трансформатор. Спеціальні вимоги до конструкції і характеристик пічних трансформаторів зумовлені великими значеннями струмів у вторинній обмотці, що можуть досягати тисяч і десятків тисяч ампер; великими динамічними зусиллями, що діють на витки обмотки внаслідок частих стрибків струму в нормальному режимі роботи; необхідністю регулювання напруги в широкому діапазоні, що є обов'язковою умовою технологічного процесу.

Пічні трансформатори мають великі значення коефіцієнта трансформації, оскільки їх номінальна первинна напруга дорівнює десяткам і сотням тисяч вольт, а вторинна - 160-600 В. Регулювання напруги у пічних трансформаторах малої і середньоїпотужності відбувається, як правило, без навантаження (ПБВ), а в трансформаторах великої потужності - під навантаженням (РПН) з боку вторинної напруги за допомогою перемикачів витків.

Для ДСП малої і середньої місткості використовують, як правило, один трифазний понижувальний трансформатор, а для великої потужності - три однофазних. Первинні обмотки трифазних трансформаторів можуть з'єднуватись як за схемою „зірка", так і „трикутник". Вторинні обмотки з'єднуються, як правило, за схемою „трикутник", що дає можливість розділити струм короткого замикання на дві фази трансформатора і тим самим зменшити динамічні зусилля на обмотки трансформатора і нагрівання обмоток.

Для пічних масляних трансформаторів малої потужності використовують природне охолодження масла, а для трансформаторів середньої і великої потужності - примусову циркуляцію масла, а іноді й обдування масляних радіаторів повітрям.

Пічні трансформатори мають підвищену стійкість проти експлуатаційних коротких замикань, а також підвищену електродинамічну стійкість.

При потужності пічних трансформаторів до 9 МВА індуктивна складова опору недостатня для надійного запалення і горіння електричної дуги, а тому в схему включається реактор 8. Наявність реактора забезпечує також зниження експлуатаційних струмів короткого замикання. У сталому режимі горіння електричної дуги реактор може бути виведеним з роботи шляхом шунтування його за допомогою вимикача 9.

У ДСП використовують трансформатори і реактори, що виготовлені у вигляді окремих пристроїв, а також пічні агрегати - трансформатори з вмонтованими реакторами й іншими електротехнічними пристроями. Прикладами окремих пічних трансформаторів є трансформатори типів ЗТІДП, ЗТЦН, ЗТЦНК, ЗТЦНВМ, ЗТЦНМ та ін. У пічних агрегатах типів ЗТМПК, ЗТЦПК, ЗТЦНК, ЗТЦНКВ в загальному корпусі з пічним трансформатором можуть знаходитися також: реактор, регульований автотрансформатор, трансформатор тонкого регулювання, трансформатори струму, пристрій переключення ступенів під наван-

Для забезпечення операцій вмикання/вимикання пічного трансформатора у нормальних режимах роботи, а також автоматичного відключення у випадках довготривалих недопустимих перевантаженнях та аварійних коротких замиканнях використовують високовольтні вимикачі. Основною вимогою до цих електричних апаратів у складі ДСП є можливість забезпечення частих комутацій електричних кіл під навантаженням. У ДСП використовуються високовольтні вимикачі як загального призначення (електромагнітні, масляні, повітряні, вакуумні), так і спеціальні, наприклад, електропічні повітряні типів ВВЗ-35, ВВЗ-ПОБ, ВВЗ-220Б [17].

Для комутації силових електричних кіл під напругою, але без навантаження використовуються роз'єднувачі. Вони також створюють видимий розрив між контактами, що необхідно для безпечного обслуговування та ремонту високовольтного обладнання і у першу чергу - високовольтних вимикачів.

Однією із головних складових частин в електричній схемі є коротка мережа. До складу короткої мережі належать елементи струмопроводу, що з'єднують вторинну обмотку пічного трансформатора з електродами (компенсатори, пакети шин, гнучкі кабелі, трубошини, електродотримачі). Основними вимогами до короткої мережі є: забезпечення як можна менших електричних втрат, рівномірний розподіл потужності між фазами, відносно мала реактивна індуктивна складова опору. Складові короткої мережі виготовляють із міді у вигляді пакетів плоских шин, труб та гнучких кабелів, по яких протікають великі струми. Складна конфігурація окремих ділянок короткої мережі та великі перерізи зумовлюють появу поверхневого ефекту та ефекту близькості.

Для розширення границі виміру амперметрів і ватметрів, живлення струмових обмоток лічильників електричної енергії і котушок реле струму в схемах використовуються вимірювальні трансформатори струму і напруги. Найбільш поширеними серед трансформаторів струму є шинні трансформатори струму (наприклад, типів ТЛШ-10, ТНШ-0,66, ТШП-0,66).

Обов'язковою складовою частиною електричної схеми ДСП є автоматичні регулятори потужності, які у сучасних зразках ДСП входять до складу автоматизованих систем керування технологічним процесом (АСК ТП) плавлення сталі. До основних функцій, які покладаються на АСК ТП, належать:

розрахунок оптимального складу шихти, виходячи із запланованого завдання і наявності вихідних сировинних матеріалів;

розрахунок кількості електроенергії, кисню, легуючих та шлакоутворюючих матеріалів;

вибір оптимального процесу плавлення сталі і видача керуючих сигналів у локальні системи автоматичного керування;

видача оперативної технологічної інформації оператору печі і на друк;

контроль за роботою обладнання, сигналізація і реєстрація несправностей;

* автоматизований централізований контроль основних техніко-економічних показників роботи печі.

Рисунок 1.10- Схема розміщення основного електрообладнання ДСП: 1 - шини трансформаторної підстанції; 2 - роз'єднувач; 3 - шини високої напруги; 4- високовольтний вимикач; 5 - дросель; 6 - вимикач, що шунтує дросель; 7 - пічний трансформатор; ¦ коротка мережа (а - компенсатори; б - пакет шин; в - гнучкі кабелі; г - трубошини на печі; д - електродотримачі; 9 - електроди; 10 - піч

5. Електрична схема дугової сталеплавильної печі: складові частини та їх призначення, принцип дії в різних режимах роботи

1) Шини трансформаторної підстанції

2) Для комутації силових електричних кіл під напругою, але без навантаження використовуються роз'єднувачі. Вони також створюють видимий розрив між контактами, що необхідно для безпечного обслуговування та ремонту високовольтного обладнання і у першу чергу - високовольтних вимикачів

3) Для забезпечення операцій вмикання/вимикання пічного трансформатора у нормальних режимах робота, а також автоматичного відключення у випадках довготривалих недопустимих перевантаженнях та аварійних коротких замиканнях використовують високовольтні вимикачі. Основною вимогою до цих електричних апаратів у складі ДСП є можливість забезпечення частих комутацій електричних кіл під навантаженням У ДСП використовуються високовольтні вимикачі як загального призначення (електромагнітні, масляні, повітряні, вакуумні), так і спеціальні, наприклад, електропічні повітряні типів ВВЭ-35.

4) Запобіжники - захист від струмів короткого замикання

5)Трансформатори струму - для розширення границі виміру амперметрів і ватметрів, живлення струмових обмоток лічильників електричної енергії і котушок реле струму

6) При потужності пічних трансформаторів до 9 МВА індуктивна складова опору недостатня для надійного запалення і горіння електричної дуги, а тому в схему включається реактор. Наявність реактора забезпечує також зниження експлуатаційних струмів короткого замикання. У сталому режимі горіння електричної дуги реактор може бути виведеним з роботи шляхом шунтування його за допомогою вимикача

7) Головною складовою частиною таких електротехнічних установок с пічний трансформатор Спеціальні вимоги до конструкції і характеристик пічних трансформаторів зумовлені великими значеннями струмів у вторинній обмотці, що можуть досягати тисяч і десятків тисяч ампер; великими динамічними зусиллями, що діють на витки обмотки внаслідок частих стрибків струму в нормальному режимі роботи; необхідністю регулювання напруги в широкому діапазоні, що є обов'язковою умовою технологічного проносу

8) Однією із головних складових частин в електричній схемі є коротка мережа. До складу короткої мережі належать елементи струмопроводу, що з'єднують вторинну обмотку пічного трансформатора з електродами (компенсатори, пакети шин, гнучкі кабелі, трубо шини, електродотримачі). Основними вимогами до короткої мережі є: забезпечення як можна менших електричних втрат, рівномірний розподіл потужності між фазами, відносно мала реактивна індуктивна складова опору. Складові короткої мережі виготовляють із міді у вигляді пакетів плоских шин, труб та гнучких кабелів, по яких протікають великі струми. Складна конфігурація окремих ділянок короткої мережі та великі перерізи зумовлюють появу поверхневого ефекту та ефекту близькості

9) Електроди, піч

10) Амперметри, ватметри, вольтметри, лічильники електричної енергії, реле струму.

11) Обов'язковою складовою частиною електричної схеми ДСП с автоматичні регулятори потужності, які у сучасних зразках ДСП входять до складу автоматизованих систем керування технологічним процесом (АСК ТП) плавлення сталі. До основних функцій, які покладаються на АСК ТП, належать:

- розрахунок оптимального складу шихти, виходячи із запланованого завдання і наявності вихідних сировинних матеріалів;

- розрахунок кількості електроенергії, кисню, легуючих та шлакоутворюючих матеріалів

- вибір оптимального процесу плавлення сталі і видача керуючих сигналів у локальні системи автоматичного керування

- видача оперативної технологічної інформації оператору печі і на друк

- контроль за роботою обладнання, сигналізація і реєстрація несправностей

- автоматизований централізований контроль основних техніко-економічних показників роботи печі

Режими роботи ДСП як приймача електричної енергії залежать від головних операцій, пов'язаних з плавленням сталі. До таких операцій відносять: розплавлення скрапу, розкислення металу, поновлення (введення до складу необхідних легуючих домішок). За час операції розплавлення металу в ДСП споживається 60-80% всієї електроенергії. Ця операція вимагає швидкого її проведення, а тому електрообладнання (у першу чергу пічний трансформатор) працює з максимальною потужністю. Дуга, що горить між електродами і холодним металом, є нестабільною, а тому процес розплавлення супроводжується частими короткими замиканнями, згасаннями і повторними запаленнями дуги. У цьому режимі довжина дути є найменшою. На час операції розкислення потужність знижується до 70-80% порівняно з попередньою операцією, зменшується і напруга на дузі. Електрична енергія витрачається в основному на поновлення частини теплових втрат. У цьому режимі можливі короткі замикання, пов'язані з кипінням і розбризкуванням металу, довжина дути збільшується у декілька разів, але умови її горіння є значно кращими, ніж під час попередньої операції. Під час операції поновлення споживання електричної енергії становить близько 40-50% тієї, що споживалася під час першої операції. Напруга знижується до мінімальних значень, довжина дути значно більша, ніж у попередніх операціях, горіння дуги є найбільш спокійним і сталим.

6. Дайте визначення та класифікацію рудно-термічних установок

До рудно-термічних печей відносять велику кількість установок електродугового нагрівання, різних за призначенням, конструктивним виконанням, особливостями технологічного процесу, виду джерела живлення тощо. Ці установки залежно від виїду процесів, що в них відбуваються, поділяються на дві великі групи - рудоплавильні та рудовідновлювальні печі.

У рудоплавильних печах відбувається нагрівання руди, яке супроводжується лише її розплавленням без проведення хімічних реакцій.

У рудовідноолншальшіх печах одночасно з нагріванням руди відбувається відновлення одного або декількох окислів за рахунок відновлювача, який завантажується до печі разом з рудою.

Залежно від виду електричного режиму роботи рудно-термічні печі класифікують:

* з дуговим режимом роботи (із відкритою дугою). У таких печах в сталому режимі роботи дуга горить відкрито, процеси плавлення потребують великої кількості тепла і проводяться з повним розплавленням шихти. Такий режим роботи використовується для рафінованих процесів, пов'язаних з плавленням без вуглецевого і середньовуглецевого ферохрому, металевого марганцю, силікокальцію, феровольфраму, ферованадію тощо;

* з бездуговим режимом роботи (із закритою дугою). Такі печі використовують для багатошлакових і шлакових процесів, пов'язаних, наприклад, з виробництвом фосфору, штейнів тощо. У них викритого горіння електричної дути не вибувається;

* зі змішаним режимом роботи. У таких печах отримують різні феросплави - ферохром, феросиліцій, силікокальцій тощо.

Залежно від роду струму рудно-тврмічні печі бувають змінного і постійного струму .

7. Які основні складові частини має рудно-термічна піч малої потужності? Їх призначення та особливості виконання

Як приклад, на рис. 17 наведені основні складові частини багатоцільової рудно-термічної печі змінного струму малої потужності (250-500 кВА), що призначена для виробництва феросплавів і плавлених вогнетривів. До складу електротехнологічної установки входить пічний трансформатор 6, який виготовляється сухим і має 10 ступенів регулювання напруги, які забезпечують відповідно до вимог технологічного процесу послідовне або паралельне підключення до них електродів 3. Вихідна шихта завантажується у ванну 1, що футерована із середини вогнетривами і/або вугільними блоками. Процес плавлення вихідної шихти відбувається з допомогою двох графітованих електродів 3 за рахунок тепла, яке виділяється під час горіння електричної дуги і частково при проходженні струму через шихту, а також тепла екзотермічних процесів. Електроди закріплюються в електродотримачах 4 і їх положення у процесі роботи визначається за допомогою частотно-регульованого електромеханічного привода 5, який забезпечує автоматичне регулювання переміщенням електродів у функції електричних параметрів дугового проміжку.

8. Яке призначення вакуумних дугових печей? У чому полягають особливості принципу дії вакуумних дугових печей з електродом, що не витрачається і, що витрачається?

Вакуумні дугові печі (ВДП) призначені для отримання чистих металів та їх сплавів з певними високими властивостями. Прикладами їх використання є:

*отримання зливків із хімічно-активних і тугоплавких матеріалів (вольфрам, титан, цирконій, тантал, ніобій, молібден тощо) та сплавів на їх основі;

*отримання сталей і сплавів спеціального призначення (нержавіючих, жаростійких, підшипникових тощо);

*вторинне переплавлення металу з метою кращого очищення від домішок і газів.

Принцип дії ВДП базується на перетворенні електричної енергії у теплову в електричній дузі, яка горить при зниженому тиску у вакуумній камері. При переплавленні більшості марок сталей, а також при вторинному переплавленні титану і цирконію тиск у вакуумній камері становить близько 1 Па. При переплавленні жаростійких сталей тиск у вакуумній камері повинен бути близько 0,1 Па, а для переплавлення таких металів, як вольфрам, ніобій, молібден, тантал та ін. -10"²- 10^і Па.

На практиці отримали використання два види ВДП з електродом, що не витрачається (рис. А), та з електродом, що витрачається (рис.Б).

У ВДП з електродом, що не витрачається, електрична дуга горить між електродом 5 і зливком металу 7, що наплавляється під час роботи. Електрод виготовляється графітовим або мідним з вольфрамовим наконечником. Метал, який треба розплавити, засипається зі спеціального бункера-дозатора 3. Такі печі не можуть забезпечити високої якості металів і сплавів, оскільки зливок, що отримують, забруднюється матеріалами електрода. Тому ВДП з електродом, що не витрачається, отримали на практиці обмежене використання.

У ВДП з електродом, що витрачається, електрод 5 виготовляється із матеріалу заданого хімічного складу, який треба переплавити. Електрод формується із заготовок, прутків або брикетів, що закріплюються до штока 1. Вакуумне ущільнення 2, по-перше, забезпечує герметизацію вакуумної камери 4, а по-друге, легке переміщення штока з допомогою керованого привода, що знаходиться зовні печі. Знизу вакуумної камери розміщений каталізатор 9, в якому формується зливок 7 готового металу або сплаву. Каталізатор закріплюється на піддоні 8. Більшість складових частин ВДП (шток, вакуумне ущільнення, вакуумна камера і піддон) мають водне охолодження.

У ВДП з електродом, що витрачається, під дією високої температури електричної дуги відбувається розплавлення матеріалу електрода на його торці. Під дією сили тяжіння і електродинамічних зусиль з'являються краплі розплавленого металу, що відриваються від електрода і падають в каталізатор, створюючи ванну 6 розплавленого металу.

9. Електрична схема силових кіл вакумної дугової печі (рис. 1.21) : складові частини та їх призначення, принцип дії в різних режимах роботи

Первинна обмотка трансформатора Т може бути з'єднаною за схемою "трикутник " або "зірка" і відповідно підключеною до мережі 6 аба 10 кВ. Вона має пристрій регулювання напруги під навантаженням. Вторинна обмотка трансформатора може складатися із груп (від 1-ї до 4-х) двох зворотніх "зірок" зі зрівнювальним реактором LR1.

Для керування роботою тиристорів випрямних блоків, як правило, використовують принцип вертикального імпульсного керування тиристорами, що базується на формуванні лінійної або косинусної опорної напруги і порівняння її з напругою керування. У результаті порівняння цих напруг формують прямокутні імпульси з відповідним положенням в часі їх фронту. Такі системи дозволяють керувати роботою різною кількістю тиристорів шляхом нарощування потужності вихідних каскадів при використанні лише одного фазозсувного пристою для декількох випрямних блоків. Для зглажування пульсацій випрямленого струму, а також для обмеження швидкості зростання струму навантаження при виникненні технологіічних коротких замикань у схемі передбачені реактори LR2, LR3.

У сучасних зразках ВДП для візульного контролю за процесами , що відбуваєтся в середині печі, використовують телевізійні системи спостереження, а для автоматиного керування роботою цих електротехнічних установок використовують АСК ТП, які забеспечують підтримання заданих значень довжини дуги і вагової швидкості плавлення.

10. Які основні вимоги ставлять до джерел живлення електричної дуги вакуумних дугових печей? Електрична схема параметричного джерела струму для вакумної дугової печі

Основні вимоги до джерел живлення електричної дуги вакуумних дугових печей:

· Зовнішня характеристика повинна бути кртоадаючою або вертикальною;

· Можливість регулювання сили струму дуги в діапазоні (0,1-1)I_ном;

· стабілізація заданої сили струму в діапазоні (0,5-1) I_ном з точністю н6е ниже 2%;

· коефіціент корисної дії повинен бути не ниже 0,9;

· коефіціент потужності повинен бути не ниже 0,8;

· повинен бути забезпечений високий ступінь надійності роботи як в нормальніх, так і в аварійних режимах роботи;

· бажано, щоб при зміні опору навантаження змінювалася лише напруга на виході, а сила струму залишалася незмінною.

На рис.1.22 наведена спрощена схема параметричного джерела струму. На цій схемі опором R_нав представлений опір, що створює ВДП у процесі роботи. Він підключений до фази С через понижувальний пічний трансформатор Т і тиристорний випрямляч VS.У дві інші фази В і А підключені відповідно дросель L і батарея конденсаторів СВ, опори яких рівні між собою (х_L=х_C).

Силу стуру, яку необхідно підтримувати постійно при зміні опору навантаження , можна задавати зміною кількості витків первинної обмотки трансформатора, силою струму підмагнічування дроселя та ємністю батереї конденсаторів. Схема забезпечуэ високу чутливысть до зміни навантаження, оскільки час відпрацювання збурення у схемі становить 0,02-0,03 с, що дозволяє вибирати керовані вентилі без запасу струму і тим самим значно зменшувати габарити і вартість електротехнічної установки. Ще однією суттєвою перевагою такої схеми є випереджувальний коефіціент потужності, що становить близько 0,9.

11. Загальними ознаками дугових сталеплавильних печей (ДСП) як приймачів електричної енергії є такі

- Наявність суттєвої реактивної складової потужності, тому як правило, для її компенсації необхідно передбачувати індивідуальні засоби, у вигляді конденсаторних установок що підключаються з боку високої напруги

- Установки є генераторами високих гармонік, переважають 3 5 7 и 9 гармоніки.Діюче значення цих гармонік може досягати 20-25%, тому як правило, до складу установки входять фільтрокомпенсуючі установки для компенсації гармонік

- Наявність високочастотних коливань від сотень герц до десятків кілогерц і амплітудою до 40-50% від номінальної лінійної напруги

- Оскільки установки є потужними приймачами електричної енергії, то вони є хорошими регуляторами величини навантаження на підприємстві, так і для енергосистеми

- Установки є джерелами різних видів електромагнітних перешкод, пов'язаних із запалюванням, горінням та згасанням електричної дуги.

Специфічними ознаками дугових сталеплавильних печах(ДСП) є:

· З точки зору надійності електропостачання ДСП відносять до 2 категорії приймачів електричної енергії

· Є потужними приймачами електричної енергії, номінальна потужність може бути від одиниць до десятків МВА, питомі втрати електроенергії становлять W=450-1000 кВт/год на 1 тонну продукту, ККД =0.9-0.95

· Характерним є часті відключення печі від мережі, що пов'язані з технологічними і аварійними зупинками

· Часті експлуатаційні короткі замикання, які зумовлюють коливання напруги на шинах підстанції, що можуть досягати 15% від номінального значення

· Під час роботи трифазних ДСП навіть у нормальних режимах роботи має місце суттєва асиметрія струмів і потужностей за фазами

· ДСП є потужними приймачами реактивної енергії, частка якої зростає зі збільшенням потужності печі

· Найбільш важким з точки зору електричного навантаження є період розплавлення металу

електричний струм дуга сталеплавильний

12. Загальними ознаками рудно термічних печей як приймачів електричної енергії є такі

- Наявність суттєвої реактивної складової потужності, тому як правило, для її компенсації необхідно передбачувати індивідуальні засоби, у вигляді конденсаторних установок що підключаються з боку високої напруги

- Установки є генераторами високих гармонік, переважають 3 5 7 и 9 гармоніки.Діюче значення цих гармонік може досягати 20-25%, тому як правило, до складу установки входять фільтрокомпенсуючі установки для компенсації гармонік

- Наявність високочастотних коливань від сотень герц до десятків кілогерц і амплітудою до 40-50% від номінальної лінійної напруги

- Оскільки установки є потужними приймачами електричної енергії, то вони є хорошими регуляторами величини навантаження на підприємстві, так і для енергосистеми

- Установки є джерелами різних видів електромагнітних перешкод, пов'язаних із запалюванням, горінням та згасанням електричної дуги.

Специфічними ознаками є:

· З точки зору надійності електропостачання ці установки відносять до 2 категорії приймачів електроенергії

· Ці установки є потужними приймачами електроенергії, номінальна потужність може становити 63 МВА, а питомі втрати можуть досягати W=10000 кВт/год на 1 тонну готового продукту

· Режим роботи є тривалим зі значно спокійнішим, порівняно з ДСП навантаженням. Стрибки струму і експлуатаційні короткі замикання в цих установках є скоріше винятком, ніж правилом.

13. Дайте характеристику вакуумним дуговим печам як приймачам електричної енергії (загальні та специфічні ознаки)

- з точки надійності електропостачання ці установки відносяться до І і ІІ категорії приймачів електричної енергії;

- ці установки є менш потужними, їх потужність як правило не перевищує 10 МВА;

- для них є характерним спокійний тривалий режим роботи з рівномірним навантаженням;

- установки дуже чутливі до коливань напруги в мережі, які суттєво впливають на якість зливків у каталізаторі;

- у зв'язку з тим, що більшість з них до свого складу включає тиристорні випрямлячі, ці електротехнологічні установки є генераторами високих гармонік;

- значна частина цих установок є однофазними приймачами електричної енергії, що підключаються на лінійну або фазну напруги, що зумовлює суттєву несиметрію навантажень за фазами. Тому за наявності декількох вакуумних печей на підприємстві доцільно підключати їх до різних фаз мережі.

У 3-му досліді ми знімали залежність спадання напруги на дузі від довжини дуги Uд=f(lд) при незмінному струмі дуги Ід=const для постійного струму

Вийняти вилку з розетки. Автоматичний вимикач QF поставити в положення "Викл". Установити перемикач Q у положення "-".Рукояткою переміщення електрода 3 установити стрілку на шкалі відстаней у положення "0". При знятому кожусі рухливого електрода інструментом з ізоляційною ручкою рушити рухливий електрод до зіткнення з нерухомими і зафіксувати його положення на стрижні,що переміщається.Закрити захисний кожух. Розвести електроди на 1-2 мм. Включити автоматичний вимикач QF. Привести електроди в зіткнення ,а потім збільшуючи відстань між ними,запалити електричну дугу. Після запалювання дуги установити зазор між електродами рівними 1мм і реостатом R1 установити струм дуги у межах 10-15 А. збільшуючи відстань між електродами і підтримуючи при цьому постійне значення струму дуги Ід,зняти х-ку.

Результати по графіку.

У 4-му досліді ми знімали залежність спадання напруги на дузі від довжини дуги Uд=f(lд) при незмінному струмі дуги Ід=const для змінного струму

Вийняти вилку з розетки. Автоматичний вимикач QF поставити в положення "Викл". Установити перемикач Q у положення "~".Рукояткою переміщення електрода 3 установити стрілку на шкалі відстаней у положення "0". При знятому кожусі рухливого електрода інструментом з ізоляційною ручкою рушити рухливий електрод до зіткнення з нерухомими і зафіксувати його положення на стрижні,що переміщається.Закрити захисний кожух. Розвести електроди на 1-2 мм. Включити автоматичний вимикач QF. Привести електроди в зіткнення ,а потім збільшуючи відстань між ними,запалити електричну дугу. Після запалювання дуги установити зазор між електродами рівними 1мм і реостатом R1 установити струм дуги у межах 10-15 А. збільшуючи відстань між електродами і підтримуючи при цьому постійне значення струму дуги Ід,зняти х-ку.

Результати по графіку.

Примітка: вольтметр PV2 для виміру Uд підключати кнопкою SB тільки в час горіння дуги.

14. Принципова електрична схема досліджуваного стенда

Живлення стенда здійснюється від мережі 220В, 50Гц. Автоматичний вимикач QF забезпечує робоче включення\відключення стенда, а також захист від довготривалих перевантажень по струму. З допомогою перемикача SA1 можлива подача на електроди Е1, Е2 як напруги змінного синусоїдального, так і постійного струму. З допомогою реостата R1 змінюється сила струму дуги, яка вимірюється за допомогою амперметра РА1. Для забезпечення кращих умов запалення та горіння дуги вольтметр PV2 з допомогою кнопки SB підключається лине на час, необхідний для вимірювання напруги на дузі. Размещено на Allbest.ru

...