Дуговая сталеплавильная печь (стр. 7 из 9)
Сечение одной трубошины:
. (8.7)Выбираем количество труб равное 6 (Æ 60 ´ 15).
Сечение пакета трубошин SТРУБ =7422 мм2.
Схематично короткую сеть проектируемой печи можно представить :
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
Рис. 8.3
На рис. 8.3 обозначены: R1 – сопротивление электрода; R2 – сопротивление контакта щека-электрод; R3 – сопротивление контактной щеки; R4 – сопротивление трубошины; R5 – сопротивление гибких кабелей;
R6 – сопротивление шинного пакета; R7 – сопротивление компенсатора; R8 – переходное сопротивление контактов плоских шин.
Выполним расчет сопротивлений каждого элемента короткой сети.
Для расчета активного сопротивления электрода необходимо определить его диаметр
(8.8)где j = 18 А/мм2 – допустимая плотность электрического тока в электроде.
Сопротивление верхнего электрода:
(8.9) 
Общее сопротивление контакта щека-электрод (на полюс) по [9, с. 251].
(8.10)Сопротивление контактной щеки (здесь и далее используя (8.1)).
(8.11)где Sn = 0,2 м2 – площадь поперечного сечения щеки;
l = 0,06 м – толщина щеки;
t1= рабочая температура, по [9, стр. 45];
ρщ = 0,03·10-6 Ом·м – удельное сопротивление щеки (материал латунь)
Сопротивление пакета трубошин верхнего электрода.
(8.12)где ST = 7422 мм2 – сечение пакета трубошин верхнего электрода;
lT = 1750 м – длина трубошин;
t2 = 50 ºC – рабочая температура [4, с. 45];
ρм = 0,018·10-6 Ом·м – удельное сопротивление меди.
Сопротивление гибких кабелей верхнего электрода
(8.13) 
Сопротивление гибких кабелей подовых электродов
(8.14) 
Сопротивление шинного пакета подовых электродов
(8.15) 
Сопротивление компенсатора
(8.16) 
Переходное сопротивление контактов плоских шин (при давлении 10 МПа), по [4, с. 249]. Количество контактов – 5 контактов на полюс.
(8.17) 
Сопротивление подовых электродов:
(8.18) 
Активное сопротивление короткой сети (подовые электроды соединены параллельно).RКС = R1в + R2в +R3в + R4в + R5в +(R1п + R2п + R3п + R5п)/2 + R6п + R7п + +R8п= 44,172·10-3 + 0,0625·10-3 + 6,6·10-3 + 4,76·10-3 + 20,2·10-3 + (14,72·10-3 + + 0,0625·10-3 + 6,6·10-3 +2,1·10-3)/2 +19,8·10-3 +0,44·10-3 +0,0012·10-3 = 0,108 мОм.
Что, согласуется с данными реальных печей по [9, таб. 3.5]
RKC = 0,259 ¸ 0,078 мОм.
Падение напряжения в короткой сети:
. (8.19)Потери мощности в короткой сети печной установки:
(8.20)9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
9.1 Обоснование выбора схемы преобразователя
Для питания печи использован полупроводниковый трехфазный управляемый мостовой выпрямитель. Основное преимущество данной схемы по сравнению со схемой Маркса это низкий коэффициент пульсации. Кроме этого данная схема не требует завышенной мощности печного трансформатора.
Рис. 9.1 Схема трёхфазного мостового выпрямителя.
Управляемый выпрямитель является ключевым элементом быстродействующего регулятора напряжения, который поддерживает требуемый ток дуги в различных режимах печи. Кроме этого обеспечивается защита от короткого замыкания электрода, которое часто происходит в процессе плавки. Вместе с тем существенным недостатком данной схемы является низкий коэффициент мощности, особенно при глубоком регулировании. Первые гармоники токов приобретают сдвиг равный φ ≈ α + γ/2. В связи с этим одной из задач при автоматическом регулировании мощности дуги является уменьшение угла коммутации – α тиристорного выпрямителя. В идеале при α = 0 характеристики данной схемы сходны с характеристиками неуправляемого диодного выпрямителя собранного по схеме Ларионова, анализ которой приведен ниже.
Схема трёхфазного мостового выпрямителя (рис.9.1) содержит выпрямительный мост из шести вентилей. В нижней группе вентили соединены катодами (катодная группа), а в верхней – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником. Она может быть применена и без трансформатора.
Анализ схемы проводится при активно-индуктивной нагрузке, наиболее распространенной на практике. Индуктивности рассеяния обмоток трансформатора и индуктивности питающей сети принимаются равными нулю, а индуктивность LН→ ∞. Рассмотрение проводится с использованием временных диаграмм, приведённых на рис. 9.2.
В схеме с нулевым выводом ток нагрузки создается под действием фазного напряжения вторичной обмотки, а в мостовой схеме – под действием линейного напряжения. Ток нагрузки здесь протекает через два вентиля, один из которых расположен в катодной группе, а другой – в анодной.
Из катодной группы в открытом состоянии будет находиться тот из вентилей, напряжение анода которого имеет положительную полярность относительно нулевого вывода (фазное напряжение) и наибольшую величину по сравнению с другими вентилями. Из анодной группы открытое состояние принимает тот из вентилей, напряжение катода которого в данный момент является наибольшим и имеет отрицательную полярность.
 |
Рис. 9.2 Временные диаграммы неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя при L→∞.
Иными словами, в проводящем состоянии будут находится те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение. Укажем на диаграммах фазных напряжений (рис. 9.2) интервалы проводимости вентилей: на интервале υ1 – υ2 проводят вентили VD1, VD6, на интервале υ2 – υ3 – вентили VD1, VD2, на интервале υ3 – υ4 – вентили VD2, VD3, на интервале υ4 – υ5 вентили VD3, VD4 и т.д. Таким образом, интервал проводимости каждого вентиля составляет ψ = 2π/3, а интервал совместной работы двух вентилей равен π/3. За период напряжения питания происходит шесть переключений вентилей. Схема работает в шесть тактов, в связи с чем её часто называют шестимпульсной.