Эквивалетное активное сопротивление электропечной установки ДСП. Электрический к.п.д. ДСП.

Одним из электрических параметров ДСП является эквивалентное активное сопротивление R электрической цепи одной фазы, опреде­ляемое из опыта короткого замыкания на действующей ДСП или расчетным путем для проектируемой ДСП. В последнем случае рассчиты­вают активное сопротивление всех элементов силовой цепи, приведя значение R_i к силе тока вторичной стороны, т. е. стороны низкого на­пряжения (НН). Активное сопротивление элементов токопровода сто­роны высокого напряжения (ВН) ввиду его относительно малого значе­ния после пересчета на сторону НН при определении эквивалентного сопротивления R обычно пренебрегают. Активное сопротивление про­водника переменного тока в условиях конструкции токопровода ДСП рассчитывают по формуле:

,

где k _п, k _б, k _ф и k _с - поправочные коэффициенты, соответственно учи­тывающие влияние поверхностного эффекта (рис. 4.1), эффекта близос­ти (рис. 4.2), ферромагнитных конструкций (k _ф ≈ 1,15 ÷ 1,25) и несинусоидальных токов.

Рис. 4.1. Графики для определения поправочного коэффициента поверхностно­го эффекта для проводников различного сечения:

а - круглое сечение диаметром D (цифры у кривых - отношение толщины стенки трубы к диаметру);

б - прямоугольное сечение со сторонами Δ и b (цифры у кривых – соотношение b /Δ)

 

Рис. 4.2. Графики для определения поправочного коэффициента эффекта близости между двумя проводниками различного сечения, расположенных на рас­стоянии t:

а – круглая шина (сплошные кривые) или трубошина с соотношением Δ/ D = 0,125 (штриховые кривые) (цифры у кривых - отношение t / D); б - прямо­угольные шины на относительном расстоянии t /Δ = 1,314 (цифры у кривых - соотношение b /Δ)

 

Коэффициент k_c зависит от соотношения тока дуги I _д и тока корот­кого замыкания I _к.з:

,

где а - показатель степени, характеризующий диапазон изменения тока I _д и равный 0,4 ÷ 1.

Физические свойства материала проводника можно принять рав­ными:

	Медь	Алюминий
ρ 0 (при T 0=293 K), 10-8 Ом·м	1,8	2,9
αρ (293÷573 К), 10-3 К-1	4,3	4,1

В качестве рабочей температуры Т вформуле (4.1) принимают для неохлаждаемого проводника 340 ÷ 400 К, для водоохлаждаемого 320 К. Площадь поперечного сечения проводника s выбирают по рекомендуе­мой для данного участка токопровода плотности тока (табл. 4.1) с уче­том требований Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Знаменателем аргумента на оси абсцисс рис. 4.1 и 4.2 является экви­валентная глубина проникновения электромагнитного поля в материал проводника , где ρ (Ом · м); δ_э (м). Например, для водоохлаждаемой меди при промышленной частоте f = 50 Гц δ_э =10 мм. При расчете активного сопротивления графитированных электродов диаметром D _ЭД значение произведения (k _П · k _Б выбирают в зависимости от их взаимного расположения, характеризуемого диаметром распада D _Р(рис. 4.3). Вторичный токопровод мощных и сверхмощных ДСП имеет большое число параллельных проводников с различным распо­ложением одного относительно другого, а токи в которых отличаются по значению и фазе, поэтому расчет коэффициента k _Б по кривым рис. 4.2 становится трудоемким и неточным. Значение k _Б для одного про­водника шихтованного шинного пакета составляет 1,02 ÷ 1,05; неших­тованного пакета и гибких кабелей составляет 1,05 ÷ 1,07. Сопротивление N параллельных проводников равно

,

где R_k - сопротивление k -гопроводника.

Рис. 4.3. Графики для определения поправочного коэффи­циента для расчета активного сопротивления графитированных электродов диаметром D _ЭД  при различном соотношении D _Р / D _ЭД (цифры у кривых)

 

Помимо активного сопротивления R_i самих проводников в общем активном сопротивлении R вторичного токопровода, значительную величину составляют контактные сопротивления, особенно в контакте электрододержатель – графитированный электрод. Величину контакт­ного сопротивления R _кприближенно можно оценить по формуле, мОм:

,

где р –давление в контактных поверхностях, Па; m - показатель сте­пени, характеризующий форму контакта и составляющий для точечно­го контакта 0,5, для линейного контакта 0,7 и для контакта плоскость – плоскость 1,0; С – коэффициент, зависящий от материала и состояния контактирующих поверхностей: медь – медь 0,1; сталь – графит 8; алю­миний – алюминий 0,13; бронза – графит 2; медь – латунь 0,38; графит – графит 0,3.

Контакт считается удовлетворительным, если сопротивление R _кне превышает более, чем на 5 ÷ 10 % сопротивления R_i сплошного провод­ника на длине, равной длине контактного соединения.

Активное сопротивление обмотки электропечного трансформато­ра R _топределяют по паспортным данным (см. Приложение 7), мОм:

,

где R _к.з - мощность, потребляемая трансформатором при опыте корот­кого замыкания, кВт; I _д - номинальное значение линейного вторичного тока (ток дуги), кА.

Для оценки эквивалентного активного сопротивления R можно использовать корреляционное соотношение, полученное в результате математической обработки результатов экспериментального опреде­ления при опыте короткого замыкания на действующих ДСП различ­ной мощности S _н, мОм:

,

где k_R = 0,75 ÷ 1,25 в зависимости от конструкции и электрической схемы соединения вторичного токопровода; S _нв MB · А.

Эксплуатационное активное сопротивление определяют с учетом поправочного коэффициента k_c, учитывающего влияние несинусои­дальных токов согласно формуле (4.2).

 

Электрический к.п.д. ДСП – отношение выделяемой мощности нагрева к активной мощности:

, где , где , где Р_Э.П. – мощность электрических потерь (киловатт); I_Д – мощность тока в рабочем пространстве (килоампер); R – активное сопротивление (миллиом).

Электрический к.п.д. может быть также вычислен по формуле: , где U_2Ф – значение фазного напряжения (вольт); Х – эквивалетное индуктивное сопротивление одной фазы ДСП (миллиомы).