幾種不同變壓器的電渣爐短路實(shí)驗(yàn)研究

王 玲，南永紅

（1.陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710100；2.西安廣大電爐有限公司 陜西 西安 710016）

為了計(jì)算出電渣爐[1]短網(wǎng)參數(shù)，必須做電渣爐的短路試驗(yàn)，即檢測(cè)短網(wǎng)的電阻、電抗。本文作者給出電渣爐的短路試驗(yàn)方法探究，首先用電特性曲線，尋找合理的、經(jīng)濟(jì)工作點(diǎn)（電壓、電流），其次準(zhǔn)確計(jì)算出爐口電壓，指導(dǎo)冶煉工藝。

1 單相磁飽和變壓器電渣爐的短路試驗(yàn)

圖1 磁飽和變壓器供電的主電路Fig.1 The main circuit of magnetic saturable transformer power supply

在圖1中：

U：一次側(cè)電源電壓，

rb、xb：變壓器的電阻、電抗，

rd、xd：短網(wǎng)的電阻、電抗，rd、xd包括假電極的電阻、電抗rj、xj，

rz、xz：自耗電極的電阻、電抗，

u3：電渣爐的爐口電壓，

I：電極電流，

I1：一次側(cè)電流。

1.1 短路試驗(yàn)

在一次側(cè)接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級(jí)）；

在二次側(cè)接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級(jí)）；

短路試驗(yàn)做兩次：

第一次實(shí)驗(yàn)做假電極[2]的試驗(yàn)如圖2所示。

1）調(diào)整高壓繼電保護(hù)，要求在1.5倍額定電流下進(jìn)行保護(hù)；

2）在底水箱上放一塊厚度約25~50的鋼板，液壓夾鉗上（或抓提液壓缸上）直接夾緊假電極.；

3）觀察電流；選擇最低電壓測(cè)試，下降橫臂，讓假電極與鋼板直接接觸，電流應(yīng)在0.5～1.2倍額定電流之間最好。調(diào)整電壓，讓電流在要求范圍內(nèi)。

4）電流調(diào)整好后，重新送電記錄數(shù)據(jù)，記錄：

圖2 磁飽和變壓器供電假電極的試驗(yàn)Fig.2 False electrode test of magnetic saturation transformer power supply

一次電壓 U11、一次電流I11、一次有功功率P11；

二次電壓u21、二次電流i21、二次有功功率p21。

5）注意事項(xiàng)：先要觀察電流大小，電流不可過大，以防設(shè)備損壞。測(cè)量時(shí)間不可過長(zhǎng)，約在1 min之內(nèi)，時(shí)間長(zhǎng)，鋼板有可能熔化。試驗(yàn)時(shí)結(jié)晶器、電纜要通水。

第二次做帶有自耗電極的試驗(yàn)如圖3所示。

圖3 帶有自耗電極的試驗(yàn)Fig.3 A test of oxygen electrode

將假電極與自耗電極焊接在一起，如圖3所示。重覆第一次試驗(yàn)的2）~4）步驟。記錄好測(cè)試數(shù)據(jù)記錄：

一次電壓 U12、一次電流I12、一次有功功率P12；

二次電壓u22、二次電流i22、二次有功功率p22。

1.2 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

第一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理：

求變壓器的無(wú)功功率:

第二試驗(yàn)次數(shù)據(jù)整理：

求變壓器的無(wú)功功率:

自耗電極數(shù)據(jù)整理：

自耗電極的電阻、電抗都與電極長(zhǎng)度成正比，在熔煉過程中自耗電極的電阻、電抗的阻值實(shí)時(shí)都在改變。自耗電極的電阻、電抗的當(dāng)前值：

式中：L自耗電極的總長(zhǎng)度；l當(dāng)前自耗電極的長(zhǎng)度；（注意長(zhǎng)度單位）

2 單相有載調(diào)壓變壓器電渣爐的短路試驗(yàn)

試驗(yàn)方法與上述相同，由于可以直接求出變壓器的[3]電阻、電抗，直接從一次側(cè)做短路試驗(yàn)就可求得全部數(shù)據(jù)。

圖4 單相有載調(diào)壓變壓器供電的主電路Fig.4 The main circuit of a single-phase transformer power supply

2.1 短路試驗(yàn)

在一次側(cè)接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級(jí)）；

短路試驗(yàn)做兩次：

第一次只有假電極實(shí)驗(yàn)：如圖5所示。

圖5 單相有載調(diào)壓變壓器電渣爐假電極實(shí)驗(yàn)Fig.5 A test of single-phase transformer ESR dummy electrode

1）調(diào)整高壓繼電保護(hù)，要求在1.5倍額定電流下進(jìn)行保護(hù)；

2）在底水箱上放一塊厚度約25~50的鋼板，液壓夾鉗上（或抓提液壓缸上）直接夾緊假電極.；

3）觀察電流；選擇最低電壓試試，下降橫臂，讓假電極與鋼板直接接觸，電流應(yīng)在0.5～1.2倍額定電流之間最好。調(diào)整電壓，讓電流在要求范圍內(nèi)。

4）電流調(diào)整好后，重新送電記錄數(shù)據(jù)記錄：

一次電壓U11、一次電流I11、一次有功功率P11；

5）注意事項(xiàng)：先要觀察電流大小，電流不可過大以防設(shè)備損壞。測(cè)量時(shí)間不可過長(zhǎng)，約在1 min之內(nèi)，時(shí)間長(zhǎng)鋼板有可能熔化。實(shí)驗(yàn)時(shí)結(jié)晶器、電纜要通水。

第二次帶自耗電極試驗(yàn)，如圖6所示。

圖6 單相有載調(diào)壓變壓器電渣爐帶自耗電極試驗(yàn)Fig.6 Single-phase transformer electro slag furnace with consumable electrode test

將假電極與自耗電極焊接在一起，如圖6所示。重覆第一次實(shí)驗(yàn)的2）~4）步驟。記錄好測(cè)試數(shù)據(jù)：

記錄：一次電壓U12、一次電流I12、一次有功功率P12；

2.2 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1）計(jì)算變壓器的電阻、電抗

式中：Pk變壓器短路損耗uk%變壓器短路阻抗；Ie變壓器額定電流，u2對(duì)應(yīng)的變壓器二次電壓。

2）數(shù)據(jù)計(jì)算

第一次數(shù)據(jù)整理：

第二次數(shù)據(jù)整理：

自耗電極數(shù)據(jù)整理：

自耗電極的電阻、電抗都與電極長(zhǎng)度成正比，在熔煉過程中自耗電極的電阻、電抗的阻值實(shí)時(shí)都在改變。自耗電極的電阻、電抗的但前值：

式中：L自耗電極的總長(zhǎng)度；l當(dāng)前自耗電極的長(zhǎng)度；（注意長(zhǎng)度單位）

3 有載調(diào)壓變壓器爐口電壓計(jì)算

讀一次電壓、一次電流、一次有功功率、二次電流（要同時(shí)采集），計(jì)算爐口電壓[4-5]：

rb，rd分別為變壓器電阻、短網(wǎng)電阻。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過單相磁飽和變壓器電渣爐的短路試驗(yàn)和單相有載[6]調(diào)壓變壓器電渣爐的短路試驗(yàn)的分析計(jì)算，不難發(fā)現(xiàn)，將會(huì)很好的指導(dǎo)電渣爐的電氣設(shè)計(jì)，為電渣爐煉鋼提供很好的理論參考依據(jù)，可以節(jié)省很大的人力勞力和經(jīng)濟(jì)資源浪費(fèi)。

[1]王達(dá)宇.電渣重熔過程智能控制的研究與應(yīng)用[J].工業(yè)加熱，2005（6）:101-105.

WANG Da-yu.The electroslag remelting process intelligent control research and application of[J].Industrial Heating，2005（6）:101-105.

[2]李正邦.電渣熔鑄[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.

[3]巴頓.電渣爐[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1983.

[4]陸錫才，劉新，趙德春.電渣重熔與熔鑄[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2002.

[5]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行）液壓控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[6]劉仁宇.模擬電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.