低頻礦熱爐生產(chǎn)優(yōu)勢研究

0 引 言
目前，國內(nèi)礦熱爐大都采用工頻50 Hz交流供電。由發(fā)電廠送來的50 Hz高壓交流電源，經(jīng)過高壓負荷開關(guān)送入電爐變壓器，經(jīng)變壓器降壓后，通過短網(wǎng)和電極，把電能送入爐內(nèi)。在電爐內(nèi)，三相電極產(chǎn)生的電弧熱及爐內(nèi)爐料的電阻熱，使爐料熔化進行冶煉。電極中的電流由電極插入的深度來決定，插入深，電流大。工頻冶煉在運行中存在以下缺點：
(1)由于礦熱爐是低電壓大電流負載，短網(wǎng)上的電抗壓降較大(約是額定電壓10％左右)。其一方面降低了入爐功率，又使電極上的電壓波動增加，難以掌握爐況，降低電網(wǎng)的功率因數(shù)。
(2)由于“趨膚效應”在電極上表現(xiàn)得尤為明顯，使得電極表面過燒，外部燒損嚴重，電極呈毛筆尖狀，導致電極底部電流密度增大，電極損耗加重。
(3)電極底部密度過大，其他部位的電流密度小，使電極的電弧短，電爐內(nèi)熔池減小，即“坩堝”減小，冶煉效率低。
(4)短網(wǎng)是電弧爐主電路中重要的組成部分，短網(wǎng)參數(shù)直接影響電弧爐的技術(shù)指標。一個先進的短網(wǎng)設計必須保證爐子具有最小的電損耗、三相電弧功率均衡及較高的功率因數(shù)。為此，必須使短網(wǎng)的電阻和電抗為最小，三相阻抗平衡。然而工業(yè)布置三相短網(wǎng)很難做到三相完全一致，因此爐內(nèi)的三個電極就會出現(xiàn)“強項”和 “弱項”，使熱量分布不均，出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象，影響冶煉效果。為此，剖析了低頻擴熱爐增產(chǎn)及節(jié)電原理，并對其進行經(jīng)濟效益分析。

1 低頻電源的引入
為了解決以上問題，一個最有效的辦法就是采用低頻電源技術(shù)。在變壓器和電爐之間增加一個低頻電源，將原50 Hz工頻電源變?yōu)?～12．5 Hz可調(diào)節(jié)的低頻電源。

式中：f為電源頻率；L為短網(wǎng)自感系數(shù)；M為短網(wǎng)互感系數(shù)。
可見，降低電源頻率，可以使電流回路系統(tǒng)的電抗值下降，如果把f從工頻降低至5，0．5，0．05 Hz，其電抗就相應降低到原來的1／10，1／100，1／1 000，降幅很大。由于電抗下降，則使功率因數(shù)增加，無功功率降低，有功功率增加，從而提高了爐子效率。低頻電源技術(shù)即是基于這一出發(fā)點，利用電力電子變頻技術(shù)，實現(xiàn)了工頻向低頻的轉(zhuǎn)化。