Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Стабилизация электрической дуги

Заметно повысить устойчивость дуги, особенно в печах небольшой емкости, можно изменяя параметры электрической цепи дуговых печей. Рассматривая условия возбуждения и гашения дуги, до сих пор принимали, что в электрической цепи печей дуге свойственно только активное сопротивление, и поэтому индуктивным и реактивным сопротивлением цепи пренебрегали. Фактически же электрическая цепь реальных дуговых печей характеризуется значительным индуктивным сопротивлением, величина которого увеличивается с ростом мощности печи. Поэтому электрическую цепь дуговых печей можно изобразить в виде эквивалентного контура, включающего источник тока, дугу, активное и индуктивное сопротивления.

Наличие в контуре дуги индуктивности несколько изменяет условия гашения и возбуждения электрической дуги при смене полярности. В цепи переменного тока индуктивность аккумулирует запас потенциальной электромагнитной энергии. Образуемая этой энергией электродвижущая сила препятствует изменению тока в цепи. Во время увеличения силы тока увеличивается и запас энергии в индуктивности, причем ее электродвижущая сила в это время направлена навстречу напряжению источника. Поэтому амплитудное значение тока при наличии в цепи индуктивности меньше, чем в цепи, содержащей только активное сопротивление.

При уменьшении напряжения источника и силы тока в контуре накопленная в индуктивности энергия выделяется в цепь, препятствуя уменьшению силы тока. За счет этого запаса энергии напря жение на дуге и сила тока в кон туре поддерживаются и при пере ходе напряжения источника через нулевое значение. К тому моменту, когда запас энергии в индуктивности полностью исчерпывается, напряжение источника достигает некоторого значения при другой полярности. Если оно больше напряжения зажигания дуги, то ток без паузы меняет направление, и дуга горит непрерывно. Если же к моменту прекращения тока в контуре напряжение источника недостаточно для поддержания разряда, дуга возбуждается вновь через некоторый промежуток времени, но меньший, чем при отсутствии индуктивности.

С увеличением мощности электропечных установок их индуктивное сопротивление увеличивается быстрее активного. Поэтому на мощных электропечах это отношение больше, чем на маломощных печах небольшой емкости, и на крупных печах дуга более устойчива. Для повышения стабильности электрической дуги малых печей на период ее наиболее неустойчивого горения в цепь целесообразно включать дополнительную индуктивность. Однако индуктивность уменьшает коэффициент мощности установки, в связи с чем установленная мощность трансформатора используется неполностью и ухудшаются технико-экономические показатели работы установки. Поэтому, когда горение дуги становится устойчивым, индуктивность из цепи необходимо выключить.

В соответствии с особенностями технологического процесса по ходу плавки в дуговых печах, особенно в печах периодического действия, необходимо изменять подводимую мощность. Во многих случаях мощность, выделяющуюся в дуге, целесообразно перераспределять определенным образом между различными нагреваемыми объектами, регулируя тем самым скорость их нагрева. В этой связи следует кратко остановиться на вопросах выделения тепла в дуге и передачи его нагреваемым объектам.

Уже отмечалось, что преобразование электрической энергии в тепловую в дуге происходит в результате ускорения в электрическом поле заряженных частиц, которые в дальнейшем передают часть полученной энергии нейтральным атомам и молекулам. Поэтому мощность, выделяющаяся в дуге, определяется количеством заряженных частиц и ускоряющим напряжением. В целом мощность электрической дуги может быть охарактеризована произведением силы тока на величину падения напряжения в дуге.

Так как основное падение напряжения приходится на столб дуги, то и преобразование электрической энергии в тепловую также происходит в основном в столбе.

Изменять количество выделяющегося в дуге тепла можно изменением силы тока или напряжения. Последнее же можно изменить либо за счет изменения длины дуги при прежнем градиенте потенциала в дуге, либо за счет изменения градиента напряжения при постоянной длине дуги.

При прочих равных условиях градиент напряжения в дуге определяется составом газа, в котором происходит разряд. Градиент напряжения тем больше и, следовательно, тем больше удельная мощность дуги и тем выше ее температура, чем больше потенциал ионизации газа. Средняя температура электрической дуги связана с потенциалом ионизации выражением

Тд = 800Ut,

где Т — температура, К.

Эта формула не учитывает влияния на температуру дуги силы тока, давления газа, способа охлаждения и других факторов, и является поэтому весьма приближенной. Но она позволяет оценить примерные границы температуры дуги. Учитывая, что потенциал ионизации металлов колеблется в пределах от 6 до 8 В, температуру горящей в парах металла дуги можно оценить в 4730 — 6230° С. Потенциал ионизации газов выше, следовательно, выше и температура дуги, горящей в газах. Самый высокий потенциал ионизации (почти 25 В) свойствен легким инертным газам, поэтому температура дуги в инертных газах может достигать 14700° С и более.

Источник [4] → список литературы.

Читать далее: Основы стабилизации дуги
Вернуться в начало статьи: Основы стабилизации дуги

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Электропечи
Вернуться на главную: Черная металлургия