Токи в ванне многоэлектродной установки

DOI: 10.47026/1810-1909-2023-4-99-108

УДК 621.365.3

ББК 31.292.5

А.Н. ИЛЬГАЧЁВ, Д.Г. МИХАДАРОВ

Ключевые слова

рудотермическая печь, несимметричный режим, частичные проводимости, разностно-потенциальные коэффициенты, опыт короткого замыкания ванны, опыт холостого хода

Аннотация

Действующие многоэлектродные рудотермические печи в квазистационарных и переходных режимах работают в условиях несимметричности электрического контура, образованного печными трансформаторами, токоподводом и ванной, вызванной действием различных факторов геометрического, электромагнитного, теплового и технологического характера. Они ухудшают энергетические, технологические и эксплуатационные показатели работы установок. Существующие методы исследования электрических процессов в печном контуре не позволяют в полной мере выявлять, учитывать и устранять действия факторов, приводящих к явлениям, обусловливающим несимметричность электрического режима. Асимметрия системы токов, стекающих в ванну с электрода на электрод, минуя расплав, и асимметрия системы токов, стекающих с электродов непосредственно на расплав, оказывают влияние на несимметричность электрического режима контура печи.

Цель работы – формирование расчетных формул для нахождения токов «звезды» и «треугольника» ванны трехэлектродной печи резистивного нагрева и исследование с их помощью влияния геометрических параметров электродов и ванны на указанные токи.

Материалы и методы. Объектом исследования являются токи, протекающие в ванне трехфазных трехэлектродных печей резистивного нагрева. При проведении исследований использованы методы теоретических основ электротехники и математическое компьютерное моделирование с применением программной среды COMSOL Multiphysics.

Результаты исследования. Новизна исследования заключается в развитии методики построения формул для расчета токов «звезды» и «треугольника» ванны трехэлектродной печи резистивного нагрева с произвольным расположением электродов и несимметричной системой токов, питающих ванну. Исследовано влияние диаметра, заглубления круглых электродов и диаметра их распада в ванне трехэлектродной печи на токи, стекающие с поверхностей электродов на подину и с электрода на электрод, минуя расплав, для случая трехфазной симметричной системы токов электродов и геометрической симметрии их расположения в ванне.

Выводы. Разработана методика расчета токов «звезды» и «треугольника» ванны трехэлектродной печи резистивного нагрева с произвольным расположением электродов и несимметричной системой токов, питающих ванну, основанная на совместном использовании частичных проводимостей и разностно-потенциальных коэффициентов схем замещения.

Литература

1. Грачев А.Н., Глухов Н.Н. Способ текущего контроля симметричности трехфазной нагрузки в дуговых или руднотермических электропечах // Компьютерные методы в управлении электротехнологическими режимами руднотермических печей: доклады науч.-техн. совещ. «Электротермия-98» (2-3 июня 1998 г., г. Санкт-Петербург). СПб.: [Б.и.], 1998. С. 255–261.
2. Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов мощных электропечей. Л.: Энергоиздат. Ленинград. отд-ние, 1982. 232 с.
3. Ильгачёв А.Н. Частичные проводимости схемы замещения электрического процесса в ванне электродных печей резистивного нагрева // Вестник Чувашского университета. 2015. № 1. С. 73–80.
4. Ильгачёв А.Н. Разностно-потенциальные коэффициенты как параметры схемы замещения электрического процесса в ванне многоэлектродных печей // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2015 г.). Пермь: Меркурий, 2015. С. 76–79.
5. Ильгачёв А.Н. Влияние геометрических параметров электродов и ванны двухэлектродной печи на ее токи «звезды» и «треугольника» // Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности: сб. материалов V Междунар. науч.-техн. конф. (г. Чебоксары, 2021 г.). Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2021. С. 345–350.
6. Пат. РФ № 2595782, МПК H05B 07/144. Способ определения электрических параметров, характеризующих состояние подэлектродных пространств ванны трехфазной трехэлектродной руднотермической печи с расположением электродов в линию / Миронов Ю.М., Ильгачёв А.Н.; заявитель и патентообладатель: Чуваш. гос. ун‐т. № 2015127392/07 заявл. 07.07.2015: опубл. 27.08.2016, Бюл. № 24.
7. Марков Н.А. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок. М.: Энергия, 1976. 204 с.
8. Мартынов С.А., Бажин В.Ю. Состояние и перспективы контроля и управления руднотермическими печами в производстве металлургического кремния // Электрометаллургия. 2019. № 5. С. 11–16.
9. Махошев А.А., Гаврина О.А., Клюев Р.В. Компенсация реактивной мощности в руднотермическом производстве // Вестник КРАУНЦ. Сер. Физико-математические науки. 2023. Т. 43, № 2. C. 126–140.
10. Романов В.В., Животягин Д.А., Зимин Л.С. Электротехнологические установки как источник возникновения несимметричной нагрузки сети на производстве. Возможные решения снижения несимметрии // Современные материалы, электротехника и электротехнологии. 2017. № 6(14). С. 108–112.
11. Струнский Б.М. Расчеты руднотермических печей. М.: Металлургия, 1982. 192 с.
12. COMSOL Multiphysics – программное обеспечение для мультифизического моделирования [Электронный ресурс]. URL: http://www.comsol.ru (дата обращения 10.09.2023).
13. MartynovA., Bazhin V.Yu. Improving the management process of the carbothermic reduction of metallurgical silico. In: IOP Coneference Series. Krasnoyarsk, 2019, vol. 537, pp. 1–4.

Сведения об авторах

Ильгачёв Анатолий Николаевич– кандидат технических наук, доцент, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (anikil47@mail.ru).

Михадаров Денис Георгиевич – кандидат технических наук, доцент кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (denis_georg@mail.ru).

Формат цитирования

Ильгачёв А.Н., Михадаров Д.Г. Токи в ванне многоэлектродной установки // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 4. – С. 99–108. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-4-99-108.

Загрузить полный текст статьи