December 14, 2025
Влияние электродуговых печей на эффективность электроэнергии
Электрическая среда и эксплуатационные характеристики электродуговых печей
Электродуговые печи (ЭДП), используемые для плавки, обычно работают в три distinct этапа:
1. Этап плавления: Первоначальное плавление твердой шихты, представляющее период наибольшего потребления энергии.
2. Этап первоначального рафинирования и нагрева.
3. Этап рафинирования: Где ввод энергии в основном компенсирует тепловые потери.
Стандартная электродуговая печь переменного тока имеет цикл плавки продолжительностью от 3 до 8 часов, в зависимости от параметров электропитания, производительности печи и конкретного процесса плавки. Период плавления, длящийся от 0,5 до 2 часов, представляет собой сильно несбалансированную трехфазную ударную нагрузку. В течение этой фазы ток чрезвычайно нестабилен, а потребление энергии достигает пика, составляя примерно от 60% до 70% от общего потребления энергии. Напротив, колебания напряжения и потребление энергии значительно снижаются в периоды окисления и рафинирования.
Основные эксплуатационные характеристики во время плавки металлолома включают:
Частое гашение и повторное зажигание дуги в начале плавления.
Непрерывные колебания дуги в течение всего периода плавления, приводящие к быстрым изменениям тока, обрушению материала и коротким замыканиям.
Коэффициент мощности для стандартной схемы ЭДП обычно составляет от 0,8 до 0,85, в то время как для печей высокой мощности он ниже, от 0,7 до 0,8. Этот более низкий коэффициент мощности по своей сути приводит к снижению электрической эффективности.
Влияние на эффективность электроэнергии
Потери электроэнергии в ЭДП проявляются в основном в двух формах: низкий коэффициент мощности и генерация значительных фликеров и гармоник во время плавления.
Фликер является основным источником различных побочных эффектов, включая гармонические искажения и дисбаланс фаз. Он относится к переходным искажениям — таким как скачки, всплески и гармоники — наложенным на синусоиду переменного тока. Как отметил видный теоретик энергетики д-р Херсфилд, ключевыми характеристиками этого искажения являются сверхвысокое напряжение, сверхвысокая скорость и сверхвысокая частота.
Сверхвысокое напряжение: Всплески фликера могут достигать от 2 до 50 раз нормальной амплитуды напряжения, потенциально достигая 500–10 000 вольт.
Сверхвысокая скорость: Эти всплески происходят в течение чрезвычайно короткого времени, часто завершая свой всплеск и затухание в течение микросекунд или наносекунд.
Сверхвысокая частота: Активность фликера непрерывна. Десятки таких событий могут произойти от простых действий, таких как включение света, запуск прибора или даже щелчок компьютерной мышью, при этом связанные напряжения достигают 500–1200 вольт.
Повреждающее воздействие этих высоковольтных, высокочастотных переходных процессов на чувствительное электрооборудование часто упускается из виду. Кроме того, поскольку электрическая работа является произведением тока и напряжения, мгновенное увеличение любого из них приводит к большему мгновенному потреблению энергии.
Нагревательный элемент ЭДП представляет собой резистивную нагрузку (дуга). Поэтому эти мгновенные скачки напряжения или тока не могут способствовать зажиганию или нагреву дуги. Вместо этого они подаются обратно в виде реактивной мощности к индуктивным нагрузкам в системе, в первую очередь к трансформатору печи, где они рассеиваются в виде потерь в сердечнике и меди. Это мгновенное потребление реактивной мощности не приносит пользы процессу плавки, но его влияние на общую эффективность исторически недооценивалось при работе ЭДП.
Даже если не учитывать потери энергии из-за низкого коэффициента мощности, значительный фликер, генерируемый только во время периода плавления, указывает на то, что электрическая эффективность ЭДП ниже по сравнению с плавно работающим устройством (с минимальным фликером) той же номинальной мощности.
Заключение
Подавление или уменьшение величины и частоты переходных процессов фликера, генерируемых во время периода плавления ЭДП, и преобразование этой части неэффективной мощности в полезную активную мощность представляет собой значительную возможность. Этот подход может не только улучшить эффективность электроэнергии печи и добиться существенной экономии энергии, но и смягчить неблагоприятное воздействие печи и загрязнение окружающей среды на электросеть, а также обеспечить защиту чувствительного электрооборудования.
Мы являемся профессиональным производителем электропечей. Для получения дополнительной информации или если вам требуются руднотермические печи, электродуговые печи, печи-ковши или другое плавильное оборудование, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по адресу susan@aeaxa.com
