ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ
Общие положения
Экспериментально параметры электродуговых печей определяют либо путем
измерения их на действующих печах, либо с помощью физического
моделирования коротких сетей. Параметры определяются в следующих
режимах: короткого замыкания и нормальной эксплуатации.
Первый способ возможно осуществить лишь для сталеплавильных печей, у
которых режим погружения электродов в расплавленный металл соответствует
опыту короткого замыкания. Руднотермические печи имеют относительно
высокие сопротивления расплава. Кроме того, для этих печей визуально
невозможно проконтролировать опускание электродов в расплав, так как над
расплавом находится большая масса шихтовых материалов. Обе эти причины
не позволяют применять способ короткого замыкания для руднотермических
печей. Для этих печей возможно определение средних значений
электрических параметров за какой-либо период их работы путем обработки
данных эксплуатационного контроля, а также определение разовых значений
по специально включенным в их измерительные цепи лабораторным приборам.
При этом следует иметь в виду, что стрелочные приборы не позволяют точно
измерять разовые значения г.
На рис. VII. 1 представлена схема включения измерительных приборов,
необходимых для определения параметров электропечного контура (на
примере печи РКЗ-48Ф). Приборы контроля включаются во вторичные цепи
трансформаторов тока и напряжения, а также непосредственно к электродам
печной установки. Токи, протекающие по электродам, контролируются с
помощью трансформаторов тока, включенных перед главным трансформатором,
имеющим постоянный коэффициент трансформации. Последнее определяет
пропорциональность токов стороны НН печного трансформатора и токов,
протекающих по короткой сети. Исследования по-казали, что влияние тока
холостого хода на погрешность измерений токов стороны НН в этом методе
не превышает 0,5 % во всех эксплуатационных режимах.
В сталеплавильных печах часто устанавливаются трансформаторы тока
непосредственно в фазах короткой сети. В обоих случаях для определения
токов в электродах на печах, имеющих схему соединения треугольник с
низшей стороны, необходимо соединить вторичные обмотки трансформаторов
тока в треугольник (по аналогии с первичной схемой соединения силовых
трансформаторов), а амперметры измерения токов в электродах включить в
звезду (рис, VIIЛ).
Схема рис. VII. 1 позволяет измерять следующие параметры:
1. Линейные токи с высшей стороны печного трансформатора по амперметру
PAlf токи в электродах печи по амперметру РА2.
2. Напряжение высшей стороны по вольтметру PV1, линейное и фазное
напряжение с низшей стороны по прибору PV2.
3. Суммарную активную и реактивную мощность с высшей стороны и на ванне
печи по ваттварметру PWQ1 и PWQ2.
Указанные приборы класса 0,5 входят в измерительный комплект К-506, при
помощи которого путем переключения измерительной цепи удобно производить
по-фазное измерение параметров руднотермнческой печи.
4. Среднеквадратичный ток каждого электрода за определенный промежуток
времени по электросчетчикам амперквадратчасов РА2Т1—РА2ТЗ.
5. Расход активной и реактивной электроэнергии с высшей стороны печного
трансформатора по счетчикам PI и РК, расход активной электроэнергии на
ванне печи по фазам по счетчикам Р\\—Р13 типа Ф-443.
6. Активное сопротивление подэлектродного пространства ванны печи,
которое вычисляется по данным измерения мощности и тока или
непосредственно измеряется специальным прибором Я-метром [35].
Схема рис. VII. 1 позволяет также производить фазирование цепей тока и
напряжения измерительной схемы.
Измерение токов в отдельных проводниках и участках короткой сети
производится без разрыва цепи с помощью магнитных поясов, измерение э.
д. с. на которых представляет определенные трудности и требует
применения специальных схем, описание которых дано ниже. Ряд участков
электропечпого контура может иметь высокое значение cos <р, доходящее до
величин 0,98—0,99, что создает большие трудности точного определения
реактивного сопротивления. К этим участкам в первую очередь относится
ванна печи. В то же время участки короткой сети имеют низкие значения
cos ф, доходящие до 0,1, что связано с трудностью измерения активных
сопротивлений. Поэтому при определении параметров участков
электропечного контура необходимо применение методов, исключающих
возникновение погрешностей из-за указанных выше крайне низких и крайне
высоких значений cos ср. Для исключения влияния электромагнитных полей
на электроизмерительные приборы необходимо располагать их на расстоянии
не менее чем 10— 15 м от токоведущих проводников.
Поля токов короткой сети и ванны печи могут наводить на измерительные
провода электродвижущую силу
(э. д. с.). Наводимые на измерительные провода
цепей напряжений э. д. с. при неудачном расположении которых
(параллельно токоведущим участкам) могут достигать величин, соизмеримых
с величиной исследуемых падений напряжений. Это вызывает значительную
ошибку в определении параметров фаз короткой сети. Вследствие сложной
конфигурации короткой сети не представляется возможным расположить
измерительные провода цепей напряжением таким образом, чтобы они
оказались перпендикулярными всем ее участкам. При определении параметров
по участкам измерительные контуры располагаются так, чтобы наводимая э.
д. с. была наименьшей, для чего необходимо, чтобы измерительные провода
были расположены по возможности перпендикулярно токопроводу, а приборы
удалены на достаточно большое расстояние от измеряемого участка
токопровода.
Величина и направление наводимой э. д. с. на измерительный контур
учитываются расчетным путем. Таким образом, правильный учет наводок дает
возможность внести соответствующую систематическую поправку на
результаты измерений параметров коротких сетей. Исходя из
вышеизложенного принимается следующая методика исключения
систематической погрешности при определении параметров отдельных фаз
коротких сетей от наводимых э. д. с.:
1. Измерительный контур располагается таким образом, чтобы наводка была
минимальной.
2. При выбранном измерительном контуре определяются параметры коротких
сетей.
3. Из измерительных параметров исключаются погрешности от наводимых э.
д. с., которые определяются расчетным путем.
Для обеспечения необходимой точности измерения приборы эксплуатационного
контроля желательно иметь не ниже класса 1,5. Таким требованиям
удовлетворяют щитовые амперметры и вольтметры типа Э-379 и
электросчетчики Ленинградского электромеханического завода ЛЭМЗ типа
САЗУ-И674Т и СР4-И676Т. Лабораторные измерительные приборы должны иметь
класс 0,5 и малое потребление, что особо важно для вольтметров и
ваттметров. При определении параметров электропечных установок можно
применять трехфазные электронные электросчетчики Ф-441 и Ф-443, имеющие
по активной энергии, класс 0,5, а по реактивной — 1,0. Для измере-ния
угла сдвига фаз между электрическими векторами успешно применяется
векторметр Ц-50.
Для измерения электрических параметров руднотермических печей могут быть
созданы специально разработанные схемы, выполненные на базе
измерительных преобразователей тип Е-800, выпускаемых электротехнической
промышленностью для комплексной автоматизации объектов электроэнергии
[39].
Преобразователи предназначены для линейного преобразования электрических
величин переменного тока в унифицированной выходной сигнал постоянного
тока О—5 шА. Для измерения тока применяется преобразователь типа Е-824,
напряжения Е-825, частоты Е-828, активной мощности Е-829, реактивной
мощности Е-830. Преобразователи в комплекте с миллиамперметрами типа
М1730, М1740 обеспечивают измерение электрических параметров с классом
точности 1,0—1,5.
Для реализации расчетного алгоритма используются функциональные
измерительные преобразователи постоянного тока и напряжения, которые
могут выполнять следующие математические операции: сложение —
преобразователь Е-831, умножение Е-817, деление — Е-818, возведение в
квадрат — Е-819, извлечение квадратного корня Е-820, логарифмирование —
Е-821. В настоящее время разрабатываются и внедряются более совершенные
и компактные стандартные электронные аналоговые и цифровые средства
представления измерительной информации для решения задач в области
автоматизации управления технологическими процессами, измерения большого
числа электрических величин, в том числе проведение испытаний и научных
экспериментов. В качестве примера может быть использован блок
вычислительных операций типа БВО-П. На базе этих средств вычислительной
техники могут определяться низкие значения активных и реактивных
сопротивлений контура печной установки.