等效電路和基本關系式
電弧爐的主電路如圖4-14，從變電所來的高壓電經斷路器1和電抗器2送到電爐變壓 器3的原級，從變壓器副級出來的低壓電，經短網送到電極4,在電極和鋼液之間形成電 弧5。
電爐變壓器的原級三個繞組可以星接或角接，副級的三個繞組一般角接，電路的負載是 二相電弧，是星接。
電弧爐有原級回路和副級回路。兩個回路的電壓不同，而且同一電阻值的元件接在兩 個回路中消耗的功率也不同。為了方便和簡化電熱計算，應該把兩個回路綜合，變成等效電路。由于電弧爐的有功功率主要消耗在副級回路，所以通常是把原級回路綜合到副級回路， 即把原級回路的元件，經過等效轉換，合并到工作電壓為U的副級回路中.如圖4-15所示„
所謂等效轉換，是指把某一元件從一回路合并到另一回路后，它的用電功率不變。例 如，原級回路中的&的功率P為，合并到副級回路的功率Pi L72/i^，因為P 等于，故等效電阻
Ri =(L7/t/1)2i?1 = ^1 一般情況下，把組件由電壓高的電路折算到電壓低的電路,組件阻抗的轉換關系式為
z* =kz (4-18)
其中換算系數 kMU/Lh)2
可以把圖4-15的等效電路簡化為簡化等效電路，因Jb小，尺。、^^可以認為開路，故輸 人電路電阻
R — Rq + i?2 Ri R*
輸人電路電感 + +X；
根據等效電路導出電弧爐電熱參數與工作電流的關系式列于表4-2中，其中包括幾個 特性參數的計算。
表4-2電參數和電熱特性的計算式
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電參數名稱 |
計算式 |
單位 |
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電路阻抗 |
zs=y R2 + X2 |
a |
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電爐阻抗 |
z= -/(R + RA)2 + X2 |
n |
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短路電流 |
/s= t//zs(L7為相電壓） |
A |
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工作電流 |
/= U/z |
A |
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視在功率 |
P0 = 3UI x 10-3 |
kV*A |
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無功功率 |
Pr = 3/2XxiO~3 |
kvar |
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電路損失 |
Pr = 3I2R x 1(T3 |
kW |
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電弧功率 |
PA = 3I2RAxi0-3 = 3(y U2- J2X2~ IR)l xi0~3 |
kW |
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有功功率 |
Fa-PA+ PR=yP02-Pr2 = 3 yu2~ I2X2IX10^ |
kW |
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電參數名稱 |
計算式 |
單位 |
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電弧電壓 |
(PAx 103)/3/= yu2- I2X2 - IR |
V |
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功率因數 |
cosp = Pa/P0 二 + _ (晉） |
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電效率 |
rp
,C-PA/Pfl-1 ；K-......2
^u2- I2X2 |
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耐火材料磨損指數 |
P _ P^K_l{^U2-l2X2~lR)\ b Rr 3/2 ~ I2 10 |
MW*V/m2 |
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最小電耗的工作電流 |
j — 1 1 ^ j r»3
min_ V3i?/PK 2X2/U2 . |
kA |
表中l為電極中心至爐墻下端的距離，m;Pg為電弧爐固定熱損失，指不隨電流改變的爐體中發生的熱損失，如爐體散熱、爐門爐孔及水冷件散熱等，kW。
應用表4-1計算時，應注意感抗X取值對計算結果的影響。感抗與電流頻率相關。通 常，由理論計算或短路試驗得到的X值，是指電流為正弦波時的值。但在電弧爐生產中，電弧是閃爍的，電流不是正弦波，除基波/外還有頻率較高的諧波。所以，電弧爐實際的 大于理論或短路試驗測定值X。設cosp 是按X的計算值，由專門實驗明確
耐火材料燒損指數是用來表示電弧對電爐爐墻的燒損作用的指數，它不宜大于 420MW_V/m2，否則爐壁的壽命會大幅度縮短。
最小電耗工作電流是用來表示電弧爐運行時獲得最佳電熱效率的電流指標，可以用來 制定電弧爐各熔煉期合理工作電流。
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