Короткая сеть - токопровод, соединяющий электропечной трансформатор с электродами. В состав короткой сети входят:
-
Ошиновка. Изготавливается из прямоугольных шин, медных у больших печей, алюминиевых у малых. Соединяет вторичные выводы электропечного трансформатора с неподвижными башмаками.
-
Гибкие кабели. Образуют петлю, которая компенсирует перемещение стоек при движении электродов и наклоне печи. Присоединяются к подвижным башмакам.
-
Трубошины. Проходят вдоль рукавов стоек. Подводят ток к держателям электродов.
Короткая сеть должна:
1) иметь минимальные электрические потери;
2) обеспечивать равномерное распределение мощности по фазам;
3) обладать возможно меньшей индуктивностью, т. е. возможно большим коэффициентом мощности.
4) иметь минимальные затраты на материалы.
Перечисленные требования к короткой сети должны быть оптимизированы, поскольку многие пункты взаимосвязаны. Так, например, пункты 1 и 4 противоречат друг другу.
Основными параметрами, которые необходимо рассматривать при конструировании короткой сети являются: индуктивность и равномерность загрузки фаз.
Индуктивность короткой сети возникает вследствие протекания переменного тока по токоподводам фаз, которые располагаются в одну линию. Поэтому их взаимоиндуктивности не равны, вследствие чего при равных токах в фазах мощности отдельных дуг оказываются различными. Это способствует разрушению футеровки печи, расположенной напротив более мощной дуги.
Взаимоиндуктивности можно существенно снизить, если токоподводы располагать так, чтобы в любой момент времени токи в них были направлены противоположно. Однако при этом может нарушиться равномерность загрузки фаз. которая может быть динамическая и статическая. Первая обусловлена случайным характером изменения длин дуг и их сопротивлений и может быть устранена с помощью системы автоматическою регулирования режима работы печи. Вторая возникает в результате геометрической несимметричности токоподводов.
Рассмотренные параметры короткой сети очень часто противоречат друг другу. В связи с этим существуют специально разработанные схемы коротких сетей с оптимальными соотношениями параметров.
Рис. 1. Схема короткой сети дуговой сталеплавильной печи с соединением токоподводов: а - в звезду на электродах; б - в треугольник на выводах вторичных обмоток электропечного трансформатора.
Рис. 2. Схема короткой сети дуговой сталеплавильной печи с соединением токоподводов на электродах в треугольник: а — симметричный; б - несимметричный
На рис. 1, 2 представлены оптимизированные схемы короткой сети. Цифрами на схемах обозначены: 1 - электропечной трансформатор; 2 - шины; 3 - неподвижные башмаки; 4 кабели; 5 - подвижные башмаки; 6-трубошины; 7-держатели электродов, 8 - электроды.
На рис. 1, а вторичные обмотки трансформатора соединены в звезду. Подключенные к ним шины, кабели и трубошины оказываются сгруппированными по фазам и соединенными в звезду на электродах. Схема является самой простой, но обладает высокой индуктивностью и малой равномерностью загрузки фаз, поэтому она используется только для питания печей малой мощности.
На рис. 1, б вторичные обмотки электропечного трансформатора включены в треугольник со смежным расположением начал и концов. При таком включении рядом располагаются шины с противоположным направлением токов, в результате чего индуктивности шин, стремясь погасить друг друга, существенно ниже, чем в схеме, представленной на рис. 3.3, а.
На рис. 2, а представлена схема короткой сети с симметричным треугольником на электродах, в которой прямые и обратные токи текут рядом в токоподводах во всех фазах.
Взаимоиндуктивности в данной схеме значительно ниже, чем в схемах, представленных на рис. 1, и также обеспечивается равномерность загрузки фаз. Однако для реализации схемы существенно усложняется конструкция печи, так как при увеличении числа кабелей требуется дополнительная четвертая стойка, синхронно перемещающаяся с первой стойкой, которая должна выдерживать большие динамические нагрузки.
Этот недостаток устраняется в схеме с несимметричным треугольником на электродах, изображенной на рис. 2, б. В данной схеме значительно снижена индуктивность, однако существенно нарушена равномерность загрузки фаз.
Оптимальной является схема, которая собрана так же, как и схема, представленная на рис. 1, а, только в ней после пакета шин гибкие кабели и трубошины средней фазы приподняты относительно крайних фаз и образуют в сечении равносторонний треугольник. Поэтому взаимоиндуктивности всех фаз одинаковы и обеспечена высокая равномерность загрузки фаз. Однако схема конструктивно сложна, и целесообразность ее использования оправдана только в печах большой мощности.
Паршин А. М.