Compreendendo transformadores de forno elétrico: Guia essencial

Visão geral dos transformadores de forno elétrico

Fornos elétricos são equipamentos industriais importantes. Eles são usados ​​em metalurgia, engenharia química e máquinas. Na metalurgia, eles cheiravam aços de liga de liga e ferroalias. Na engenharia química, eles produzem fósforo amarelo, carboneto de cálcio e resinas sintéticas. Em máquinas, eles cheiravam aço fundido e ferro fundido.

O transformador do forno elétrico fornece energia ao forno. As pessoas costumam chamá -lo de coração do forno. O transformador diminui a tensão da grade e fornece a energia de que o forno precisa. Tem alta potência e alta eficiência. A operação estável de um forno de arco elétrico é crucial. É crucial comprar um transformador adequado e confiável para forno elétrico. Um entendimento completo dos princípios operacionais, características de carga e requisitos de transformador de um forno de arco elétrico é crucial.

Princípio de trabalho de um forno de arco elétrico

Os fornos de arco elétrico são usados ​​principalmente para refinar a alta - aços de qualidade e de liga. Fornos de arco modernos usam aquecimento direto com um fundo de forno condutor não -. Os fornos de arco elétrico operam com base no princípio do aquecimento direto do metal. Um arco se forma entre cada eletrodo e a carga de metal, com o metal fundido formando o ponto neutro da carga.

Processo de fabricação de aço

O processo de fabricação de aço do forno de arco elétrico é dividido em três estágios:

1. Período de fusão: o transformador de forno de arco elétrico reduz a alta tensão da grade (6-110 kV) para a tensão necessária para que o forno funcione. Esta tensão é usada nos três eletrodos do forno de arco elétrico. Ele cria um arco entre os eletrodos e o material dentro. Esse calor, atingindo as temperaturas superiores a 3500 graus, derrete a carga. O tempo de fusão aumenta com a capacidade do forno, geralmente levando 1-2,5 horas. O consumo de energia é mais alto durante a fase de fusão e o transformador opera sob sobrecarga.

2. Período de oxidação: Este tempo é usado para remover impurezas do aço fundido. Também ajuda a manter a temperatura e a composição do aço iguais. A fase de redução, também chamada de fase de refino, remove ainda mais as impurezas e ajusta a composição química do aço ao grau de aço desejado.

3. Fase de redução: refina ainda mais o aço e ajusta a composição química ao padrão alvo. Durante as fases de oxidação e redução, a demanda de energia é reduzida e o transformador opera em uma corrente constante de saída secundária e tensão reduzida.

Características de carga de transformadores de forno de arco

Durante a fase inicial de fusão, o calor absorvido pela carga fria é significativo, exigindo uma entrada de alta potência. Para reduzir o tempo de fusão, o transformador geralmente é operado com uma sobrecarga de 20%. Durante a fase de oxidação, a energia é consumida por perda de calor, aquecimento por escória e fusão, de modo que a entrada de energia é reduzida. Durante a fase de redução, a entrada de energia no forno é ainda menor porque o metal é superaquecido e as reações químicas exotérmicas estão ocorrendo.

Um diagrama de carga típico para um transformador de forno de arco é mostrado na figura. Durante a fase de fusão, a corrente de carga pode ser controlada em 1,2 vezes a corrente nominal.
A duração permitida é de 0,55 T (o tempo de ciclo t refere -se ao tempo necessário, desde o carregamento até a tocar em um calor de aço), mas a duração máxima permitida é de 2,5 horas.

Manifestações específicas:

Grandes flutuações de carga:Na fase de fusão, o arco é instável. A corrente e a tensão mudam muito. A carga é muito instável.

Forte curta - Capacidade de sobrecarga de termo:O transformador deve lidar com picos curtos que são várias vezes maiores que a corrente nominal.

Ciclicidade operacional significativa:A fase de fusão, a fase de oxidação e a fase de redução requerem tensão e corrente diferentes. Isso torna um ciclo claro.

Corrente frequente de entrada:Durante a fase de início e a fase de queima do arco, a corrente flutua significativamente. Isso coloca grande estresse no isolamento e força mecânica.

Fator de baixa potência:Geralmente é menor que 0,7. Isso torna a grade mais difícil de executar.

Alto conteúdo harmônico:A descarga de arco faz muitos harmônicos. Isso pode afetar a grade e o transformador.

Requisitos técnicos para transformadores de forno de arco

Durante o período de fusão e o estágio de oxidação inicial, o forno de arco geralmente está em um estado de circuito inevitável -}. O número de circuitos curtos - durante todo o período de fusão pode atingir dezenas ou até centenas de vezes. Como os circuitos curtos - são inevitáveis, os transformadores do forno de arco devem ser projetados para lidar com o trabalho curto - condições do circuito. Os requisitos técnicos para transformadores de forno de arco são principalmente os seguintes:

(1) Durante o período de fusão e o estágio de oxidação inicial, os circuitos de trabalho frequente curtos - trarão grande perigo para o transformador. Para estabilizar a queima de arco e limitar o valor do circuito do circuito curto de trabalho -, a impedância do transformador deve ser aumentado ou um reator deve ser conectado em série no circuito do transformador para garantir que o trabalho curto -} não exceda 3 vezes a corrente classificada. Quando a capacidade é igual ou superior a 10.000 kVa, uma vez que a impedância curta - é grande o suficiente, não há necessidade de aumentar a impedância do próprio transformador ou anexar um reator. Nos estágios tardios de oxidação e redução, esse perigo acabou basicamente. Para reduzir as perdas e melhorar o fator de potência, o trocador de torneira pode ser usado para reduzir a própria impedância do transformador ou remover o reator.

(2) O transformador do forno de arco pode ser sobrecarregado em 20% durante o período de fusão. De acordo com sua curva de carga típica, a corrente quadrada média da raiz em seu ciclo

Assim, o cálculo da perda de carga do transformador, o aumento da temperatura e a seleção de interruptores, buchas, corrente - carregando condutores, etc., deve ser considerada com base em 1.121h

(3) Como o arco no forno de arco geralmente apaga e acende repentinamente, o transformador do forno de arco geralmente está em um estado transitório, resultando em sobretensão repetida de operação. Muitas vezes, é o caso que o isolamento dos enrolamentos, interruptores, buchas etc. não pode suportar essa sobretensão e ser desligado. Especialmente para transformadores com uma grande faixa de regulação de tensão, ao operar com uma tensão de saída mais alta, o enrolamento primário ocioso gerará um aumento de tensão de frequência de potência não -, resultando em um alto potencial em certas partes dos enrolamentos e interruptores. Portanto, o isolamento do transformador do forno de arco deve ser cuidadosamente verificado de acordo com a estrutura real, e medidas confiáveis ​​devem ser tomadas para melhorar a confiabilidade operacional.

(4) Devido às mudanças drásticas na corrente de carga do forno de arco, o enrolamento vibra. Se a pré -carga for insuficiente, a grande força eletromagnética axial pode fazer com que o isolamento e os espaçadores sofram de oscilação mecânica devido à aparência e desaparecimento da "lacuna de ar", resultando em danos ao isolamento. Portanto, o projeto do transformador do forno de arco deve selecionar razoavelmente as dimensões geométricas e a espessura do isolamento do condutor, e a força de compressão do enrolamento deve ser garantida na fabricação para resistir ao impacto da força eletromagnética. Quando a corrente de circuito curta e curta - é definida 3 vezes a corrente nominal e dura 6 segundos, todas as partes do transformador do forno de arco devem estar livres de danos. Além disso, o transformador do forno de arco deve ser capaz de suportar o efeito de um curto -circuito repentino com um valor estável do curto -} corrente de circuito não superior a 10 vezes a corrente nominal e durando 2 segundos sem danos.

Aplicações práticas e manutenção de transformadores de forno elétrico

Ao usar um transformador de forno elétrico, observe o seguinte:

1. Inspeção regular:Verifique o transformador do forno elétrico com frequência. Isso garante que funcione bem. Também ajuda a encontrar problemas mais cedo e a corrigi -los.

2. Controle de temperatura:O transformador faz calor quando funciona. Mantenha a temperatura certa para parar de superaquecimento e falhas.

3. Balanceamento de carga:Mantenha a carga do forno equilibrado. Isso diminui o estresse no transformador e o faz durar mais tempo.