Влияние ЭМП на электротехнологические установки

 

Режим работы каждой электротермической установки характеризуется определенным набором параметров режима (ток, температура, угол управления и т.д.), значения которых определяются не только видом, назначением, конструкцией установки и особенностями технологического процесса, но и зависят от параметров поступающей в электротермическую установку электрической энергии. Эффективность работы всех электротермических установок во многом определяют наличием в питающей сети ЭМП, при этом ЭМП могут оказывать влияние как непосредственно на физику протекающих процессов, так и на отдельные элементы электрооборудования электротермических установок. В целом это приводит к изменению технико-экономических показателей этих установок. Проведенные исследования показывают, что наибольшее влияние на, эффективность работы электротермических установок оказывают отклонения напряжения (ОН). Отклонения напряжения как вверх, так и вниз от номинального значения приводит к изменению производительности, расходов и потерь ЭЭ.

На некоторые виды электротермических установок (индукционные печи, магнитодинамические установки, установки с преобразователями частоты) оказывают влияние отклонения частоты.

Если в состав электротермических установок входят конденсаторные установки, то существенное влияние на них оказывают искажения формы кривой напряжения (несинусоидальность напряжения).

Колебания и провалы напряжения не оказывают влияния на электротермические установки в силу их значительной тепловой инерции.

Несимметрия напряжения ощутимого влияния на экономические характеристики электротермических установок не оказывает (за исключением МДН), однако для однофазных установок ее надо учитывать, так как несимметрия напряжения влияет на отклонения напряжения.

Проведенные исследования показывают, что все виды ЭМП оказывают существенное влияние на системы управления электротермических установок.

Брака продукции или изменения ее качества, срыва технологических процессов при отклонениях напряжения в пределах ±10 % от U_ном для большинства электротермических установок не наблюдается.

Рассмотрим влияние отклонений напряжения на основные электротермические установки.

Печи сопротивления периодического действия (печи отжига). Работа этих печей с напряжением, отличным от номинального, сопровождается соответствующим изменением мощности, потребляемой нагревателями печи:

, (3.1)

что, в свою очередь, влечет за собой изменение времени нагрева печи и садкиt_н и расхода электроэнергииW_н.

 

Рис.3.3. Зависимость изменения производительности и

удельного расхода электроэнергии печи ПЭО-700 от величины

отклонения напряжения

 

Зависимость t_сл в функции отклонения напряжения приведена на рис.3.4.

Печи сопротивления методического действия. Для этих печей характерно постоянство производительности при действии ОН. Она зависит лишь от технологического режима термической обработки изделий. Влияние ОН проявляется в изменении удельного расхода электроэнергии (УРЭ). Печи обычно имеют несколько зон нагрева и выдержки, а нагреватели работают в повторно-кратковременном режиме.

 

Рис.3.4. Влияние величины отклонения напряжения на относительный срок службы нагревательных элементов печи сопротивления

 

 

Таблица 3.1 Зависимости изменения производительности, удельного расхода электроэнергии и потерь мощности от отклонения напряжения

Виды электроприемников	Уравнения регрессии для DП*, Dwуд*, DР* в %×10-3
Металлорежущие станки с приводом от АД	DП*=35×dU-0,5×dU2 DР*=290×dU+3×dU2
Кривошипно-шатунные прессы	DП*=16×dU-0,4×dU2 DР*=290×dU+3×dU2
Печи сопротивления периодического Действия	DП*=900×dU-10×dU2 Dwуд*=2,5×dU2-275×dU
Печи сопротивления методического Действия	Производительность не зависит от величины отклонения напряжения Dwуд*=7,5×dU2-425×dU
Дуговые сталеплавильные печи емкостью до 10 т (дуплекс-процесс)	DП*=675×dU-25×dU2 Dwуд*=4×dU2-580×dU
Индукционные тигельные печи	DП*=2200×dU Dwуд*=1,5×dU2-185×dU
Тиристорные преобразователи частоты (индукционный нагрев)	Производительность не зависит от величины отклонения напряжения Dwуд*=10×dU2+200×dU
Ламповые генераторы (индукционный нагрев)	Производительность не зависит от величины отклонения напряжения Dwуд*=25×dU2-450×dU
Машинные преобразователи частоты (индукционный нагрев)	Δwуд* не зависят от δU DР*=2×dU2+200×dU

Дуговые сталеплавильные печи. Степень влияния отклонений напряжения на ДСП зависит от типа регуляторов мощности. В настоящее время на дуговых печах применяют следующие типы регуляторов:

1) поддерживающие постоянным полное сопротивление фазы печи;

2) поддерживающие постоянным ток дуги.

Регуляторы первого типа, называемые дифференциальными, получили наибольшее распространение в дуговых печах. Они обладают следующими преимуществами перед токовыми регуляторами: 1) при исчезновении напряжения на печи (отключение высоковольтного выключателя) электрод остается неподвижным; 2) данные регуляторы позволяют осуществлять автоматическое зажигание дуг. Недостатком дифференциальных регуляторов является зависимость изменения мощности печи от квадрата изменения напряжения.

Рис.3.5. Зависимость изменения удельного расхода электроэнергии

печей сопротивления методического действия от величины

отклонения напряжения:

1 – печь сопротивления «АИСБ»;

2 – печь сопротивления «Бирлек».

 

Функциональная зависимость изменение мощности дуги от d для дуговых печей емкостью 3 т приведена на рис.3.6.

 

Рис.3.6. Зависимость изменения мощности дуги для ДСП

емкостью 3 т от величины отклонения напряжения

 

В среднем для печей небольшой емкости можно принять, что изменение мощности дуги составляет 0,7-0,8% на один процент ОН.

В работах [4, 10, 40] и на рис.3.7 приведены усредненные зависимости для ДСП, а в табл.3.1 регрессионные уравнения для этих зависимостей.

Рис.3.7. Зависимость изменения производительности и

удельного расхода электроэнергии ДСП от величины отклонения напряжения