Определение диаметра графитированного электрода. Типы электродов для дуговых печей.

Электрод

Ток в плавильное пространство дуговой электропечи посту­пает по электродам. Выдерживать высокие температуры и сохранять в то же время достаточную прочность и хорошую электропроводность могут только изделия из углерода. При­меняемые в электросталеплавильном производстве так на­зываемые графитированные электроды изготовляют из мало­зольных углеродистых материалов: нефтяного или пекового кокса с добавкой связующего - каменноугольного пека

Назначение:

-подвод тока (кондукционный) к разряду(дуге)

-формирование дугового разряда(электрод-катод), вызывает эмиссию

С U_в=4,39…4,7 В

Т_{возгонки}=3,9…3,95 КК

Т_{катодного пятна}≈3…4 КК (т.е достигается температура возгонки)

Т_{анодного пятна}≈ 4,2…5,0 КК

Эрозия ≈ 2 кг/ МВт*ч израсходованной элетроэнергии (эрозия происходит на катоде)

Элетрод создает направленный РТО

Ф_в/Ф_ф >1

 Требования к элетродам

-ρ-должно быть низким мкОм*м(удельное сопротивление)

-Механическая прочность

-Термическая устойчивость ΔТ/Δτ

-Минимальное окисление

-Низкое содержание золы и S

-Низкая стоимость

  Типы элетродов

1.Самообжигающиеся элетроды(из элетродов восстанавливаются массы в металлическом кожухе в РВП)

[Y] до 7 А/см²

ρ не > 90 мкОм*м

Ф до 2000 мм

2. Угольные(ЭУ)

ρ≈ 40-50 мкОм*м

[Y]-плотность тока [Y] ≈10 А/см²

3. ЭГС(электрографитированные)

ЭГСО(специальные из игольчатого кокса)

ЭГСОО

ρ≈ 10…8 старые

ρ<5,5- электрод 4,6…5,2- новые

ниппель ρ<3,5

С_крист~0,42 мкОм*м

Си ₅₀о_с~2*10^-8 Ом*м

Расчет диаметра электрода

1.По допустимой плотности тока [Y]=I_д/(πD²/4)= >D_{электрода=}

2. Исходя из условий теплового равновесия Ф_выд=Ф_отд

I²*K_п* ρ*l_эд/(πD²/4)= ρ *πD* l_эд), где

K_п-коэффициент, учитывающий увеличение активного сопротивления в процессе поверхностного эффекта

Ρ-плотность теплового потока в процессе конвективной теплоотдачи

3.Учитываются условия эксплутации

[Y] до 3,5 А/см² для ДСП в условиях переменного тока,до 40 А/см² ДСППТ

 

КИП ДСП

Схема цепей измерения тока и напряжения через соответствующие трансформаторы тока ТТ и напряжения ТН (рис 55) обеспечивает безопасность и возможность установки КИП на значительном расстоянии от точек измерения электрических параметров на щите амперметров ЩА и щите управления, защиты и сигнализации ЩУЗС около пульта управления ДСП.

Измерительный ТН имеет номинальное вторичное напряжение 100 В. Вследствие малого внутреннего падения напряжения в ТН первичную обмотку подключают к ЛЭП через плавкие предохранители. Для безопасности обмотки ТН заземляют.

На стороне ВН устанавливают ТН типа 3 х 3НОМ, к которому подключают параллельно вольтметр линейного напряжения питающей сети U1л, обмотки напряжения показывающего и регистрирующего ваттметров, счётчиков активной и реактивной энергии, фазометра, измеряющего коэф-т мощности.

На стороне НН устанавливают ТН типа НОС, к которым подключают параллельно вольтметры фазного напряжения(для каждой дуги) и цепи напряжения АРЭР.

Измерительный ТТ имеет номинальный вторичный ток 5А. Особенностью ТТ является работа в режиме к.з.. Случайный разрыв вторичной цепи (при демонтаже КИП) и даже увеличение сопротивления подключённых КИП сверх максимально допустимого вызывают остаточное намагничивание магнитопровода ТТ (снижение точности измерения), перегрев и порчу электроизаляции(опасность поражения высоким напряжения при соприкосновении с КИП). Поэтому для правильной эксплуатации необходимо при монтаже КИП закарачивать вторичную обмотку; иметь достаточное число ТТ, в том числе и ТТ с двумя вторичными обмотками; вторичные обмотки для электробезопасности заземлять.

На стороне ВН устанавливают высоковольтные проходные ТТ типа ТПОЛ, к которым последовательно подключают амперметр первичного тока I1л, токовые обмотки показывающего и регистрирующего ваттметром, счётчиков активной и реактивной энергии, фазометра, измеряющего коэф-т мощности. Дополнительные вторичные обмотки этих ТТ предназначены для реле мах тока типа РТ-40.

На шинах вторичного токоподвода малых ДСП для измерения силы тока до 25кА  

устанавливают (рис 55,а) низковольтные ТТ типа ТНШЛ, к которым последовательно подключают амперметры вторичного тока(I_д1,I_д2 или I_д3), токовые цепи АРЭР и реле мах тока типа РТ-80.

Для измерения токов выше 25 кА на крупных ДСП высоковольтные ТТ встраивают (рис 55,б) в спец. дополнительную обмотку электропечного трансформатора, в которой из-за постоянного коэффициента трансформации силы тока пропорциональна силе тока, протекающего в соответствующем электроде, т.е. I_д1,I_д2 или I_д3

ВАХ дугового разряда.

 

Свободно горящая дуга постоянного тока имеет падающую статическую ВАХ(см рис 10) по причине уменьшения продольного grad U в столбе из-за усиления ионизации по мере роста силы тока. С дальнейшем увеличением Iд в мощных многоамперных дугах ДСП напряжение U_д практически остаётся постоянным (показ. С.И.Тельным). Такая горизонтальная ВАХ соотв. ур-ю (33). При сжатии дуги в плазмотронах ПДП реализуется возрастающая ВАХ в рез-те повыш. grad U по мере увелич. расхода плазмообразующего газа. В ДВП дуги, горящие в разряжённых парах металлов, имеют слабо возрастающую ВАХ.

Устойчивое горение дуги м.б. обеспечено согласованием её ВАХ с ВАХ ист. питания(внешняя ВАХ), чтобы напряжение, подведённое к электродам, было =U_д для заданной силы тока I_д согласно ВАХ дуги. В случае применения ИП постоянного напряжения внешняя ВАХ в виде U_и.п.=f₁(I)=const имеет вид линии, параллельной оси абсцисс (рис 11) Для согласования такой независимой внешней ВАХ с падающей ВАХ дуги необходимо снижение избыточного напряжения цепи (U_и.п–U_д) на специальном активном сопротивлении R_б(балластное) включённом последовательно с дугой. Электрорежим можно регулировать 3‑мя способами.

1) регулирование напряжение ИП (при R_б =const) (рис 12,а)

2) рег-ие величины R_б (при U_и.п.=const) (рис 12,б)

3) изменение длины дуги, т.е. изм. ВАХ (рис12,в)

Недостатком описанной схемы обеспечения устойчивого горения дуги явл. наличие в цепи R_б, электрические потери в котором снижают электрический КПД

Поэтому на промышленных печах применяют специальные источники питания с круто падающими внешними ВАХ U_и.п.=f(I), т.е. источники тока, обеспечивающие стабилизацию тока(Iд=const) в широких пределах изменения напряжения.