·442· 北京科 技大学学报 1999年第5期 =46.sina D 形与操作、炉料条件等密切相关，因此本操作电 V2元a"sind1+r (22) (sind)/1+y 抗模型反映了冶炼操作特征的影响. Dy (23) R:R=sind-coso 4讨论 X Dy (24) =K= D+(sin)21+ X Dy (25) (1)通过对三相交流电弧炉电路的分析，证 Dy+(sin)1+ 明了电炉冶炼时交流电弧具有阻抗电气特性， PF=cos a'tan D+coso.sinv1+y (26) 这种作为特殊负载的电弧，当线路参数不足以 由此可以得出操作电抗系数是阻抗角d、波 使其稳定燃烧时，它具有自稳定的趋势.这种特 形因子D、线路参数=oL/R的函数，操作电抗系 性有利于电弧的稳定燃烧，但也增加了电路的 数也与电炉设备参数、操作参数、冶炼阶段等有 无功功率损失和无功功率波动， 关.综合式(19)(26)可得： 通过引入弧压梯形波形因子，得到了电弧 K=G(a,B,y) (27) 阻抗角的解析形式.电弧阻抗角受电弧电压、线 图4(a)和4b)为线路参数y=8时，在不同 路参数、弧压波形因子等多种因素影响.在此基 的弧压梯形波形参数（波形因子）的情况下，操 础上得出的三相交流电弧炉操作电抗模型也受 作电抗系数随电弧电流、电弧电压的变化规律， 上述因素的影响.而电弧电压代表着电炉的电 研究表明：降低电弧电流或提高电弧电压都会 气运行控制参数：波形因子反映电弧弧压随电 使电弧电抗增加.当>0.6或B<0.3时，操作电 炉冶炼不同阶段、炉料条件、泡沫渣况等的变 抗系数约为1：而当<0.3或B>0.6时，操作电抗 化：线路参数代表着不同电弧炉间及电弧炉线 系数迅速增加. 路改造等的变化.因此，得到的基于电弧物理本 波形因子对电抗系数的变化规律影响十分 质的操作电抗模型，考虑了更为普遍的条件，可 显著，高的波形因子其对应的电抗系数随电弧 作为进一步电气运行合理化研究的基础. 电流、电弧电压的变化更明显.由于电弧电压波 (2)电炉治炼开始时，电弧冲击冷废钢，电流 2.2 波动较大，电弧电压几乎为矩形：而冶炼后期， (a) 2.0 电极尖端被泡沫渣包围，电弧稳定，弧压接近正 一D=0.0809(a=/50) 弦波形，本模型引入波形因子，其值的变化适应 1.8 --D=0.0598(a=π/20) …D=0.0313(a=π/10) 了治炼不同阶段. 1.6 本研究提出的基于电弧电抗的操作电抗模 型中：较大的D代表冶炼初期，其相应的操作电 1.4 抗随变压器原边功率因数的变化较大（尤其是 1.2 功率因数大于0.8).这一方面说明起弧时无功 1.0 功率变化较大，另一方面也表明在起弧时操作 .10.20.30.40.50.60.70.8 电抗较大，这也解释了一种所谓恒电压操作的 2.2 合理性（起弧不降低电压）.D逐渐减小，也即代 (b) 2.0L 表向治炼后期过渡，电弧逐渐稳定.因此，本研 一D=0.0809a=/50) 究为电炉进一步合理化用电制度、优化电炉控 1.8 --D=0.0598a=/20） 制提供了坚实的基础. D=0.0313(a=/10) 1.6 (3)由于本操作电抗模型以电弧的物理本质 1.4 为基础，不但能反映冶炼不同阶段和操作参数 (电流、功率因数等)对操作阻抗的影响，还可通 1.2 过变化电炉线路参数推广到不同的电炉上，因 1.0 而具有更加普遍的意义，线路参数对电弧阻抗 00.10.20.30.40.50.60.7 的影响的研究表明，当线路电抗相对于电阻较 B 图4不同弧压波形因子D下操作电抗系数K随量纲为 大时，这种影响变得不明显， 一电弧电流工(a),电弧电压B(b)的变化(=LR=8). (4)虽然本模型采用的变化波形因子反应了北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 孟‘甘勺，︸ 一 长 · 鄂斋 ‘ 一 令韭鱼瓷 卜尹 形 与操 作 、 炉 料条件等密 切 相关 ， 因此 本操 作 电 抗 模 型 反 映 了冶 炼 操 作 特 征 的影 响 咨 · 丫 才 夕 对 动 ‘丫—才 一 鱼一 由 铸 此 可 以得 出操作 电抗系数 是 阻 抗角咨 、 波 形 因子 、 线路参数厂。 的函 数 ， 操作 电抗系 数也 与 电炉设备参 数 、 操 作参数 、 冶炼阶段等有 关 综 合 式 一 可 得 犬三 刀 ，尹 图 和 为 线路 参 数 夕 时 ， 在 不 同 的弧 压 梯 形 波形 参 数 波形 因 子 的情况 下 ， 操 作 电抗 系数随 电弧 电流 、 电弧 电压 的变化规 律 研 究表 明 降低 电弧 电流 或提 高 电弧 电压 都会 使 电弧 电抗增 加 当厂 或刀 时 ， 操 作 电 抗 系数 约 为 而 当’ 或刀 时 ， 操作 电抗 系 数迅速 增 加 波 形 因 子 对 电抗 系 数 的变 化 规 律影 响十 分 显 著 ， 高 的波形 因 子 其 对 应 的 电抗 系数 随 电弧 电流 、 电弧 电压 的变 化 更 明 显 由于 电弧 电压 波 — 二 刃 兀 一 ， 兀 一 兀 讨 论 通过 对三 相 交 流 电弧 炉 电路 的分 析 ， 证 明 了 电炉 冶炼 时 交流 电弧 具 有 阻 抗 电气特 性 这 种作为特殊 负载 的 电弧 ， 当线路 参 数不 足 以 使其稳 定燃烧 时 ， 它具 有 自稳 定 的趋势 这种特 性有利 于 电弧 的稳 定燃烧 ， 但 也 增 加 了 电路 的 无功功率损 失和无 功 功率波动 通过 引入 弧压 梯形 波 形 因 子 ， 得 到 了 电弧 阻抗角 的解析形式 电弧阻抗角受 电弧 电压 、 线 路参数 、 弧压波形 因 子 等多种 因 素影 响 在 此基 础 上得 出 的三相 交流 电弧炉操作 电抗模型 也受 上 述 因素 的影 响 而 电弧 电压 代表着 电炉 的 电 气运行控 制参数 波形 因子 反映 电弧弧压 随 电 炉 冶 炼不 同阶段 、 炉料 条件 、 泡沫渣况等 的变 化 线路参 数代表着不 同 电弧 炉 间及 电弧 炉线 路 改造等 的变化 因此 ， 得到 的基于 电弧物理本 质 的操作 电抗 模型 ， 考虑 了更 为普遍 的条件 ， 可 作 为 进一 步 电气 运行 合 理 化研 究 的基 础 电炉冶炼开 始时 ， 电弧冲击冷废钢 ， 电流 波动 较大 ， 电弧 电压 几 乎 为矩 形 而 冶炼后 期 ， 电极尖端被泡沫渣包 围 ， 电弧 稳定 ， 弧压接近正 弦波 形 本模型 引入波形 因子 ， 其值 的变化适 应 了冶 炼不 同阶段 本研 究提 出 的基 于 电弧 电抗 的操 作 电抗 模 型 中 较 大 的 代 表 冶 炼 初 期 ， 其 相 应 的操作 电 抗 随变压 器 原 边 功 率 因 数 的变化 较 大 尤 其 是 功 率 因 数 大 于 这 一 方 面 说 明起 弧 时无 功 功 率变化较 大 ， 另 一 方 面 也 表 明在 起弧 时操作 电抗较 大 ， 这 也 解释 了一 种 所 谓 恒 电压 操作 的 合 理 性 起 弧 不 降低 电压 逐渐减 小 ， 也 即代 表 向冶炼 后 期过渡 ， 电弧 逐渐 稳 定 因此 ， 本研 究为 电炉 进一 步合 理化 用 电制度 ‘ 、 优化 电炉控 制 提 供 了坚 实 的基 础 由于 本 操 作 电抗模型 以 电弧 的物理本质 为基 础 ， 不 但 能 反 映 冶 炼 不 同 阶 段和 操 作参 数 电流 、 功 率 因数等 对操作 阻 抗 的影 响 ， 还 可通 过 变化 电炉 线 路参 数推广 到 不 同 的 电炉上 ， 因 而 具 有更 加 普遍 的意义 线路 参数对 电弧 阻抗 的影 响 的研 究表 明 ， 当线路 电抗相 对 于 电阻 较 大 时 ， 这 种影 响 变得 不 明显 虽 然 本模型采用 的变化波形 因子反应 了 、八护、 、 、 卜 斗 过 ‘ 礴狱 刀 — 兀 一 二兀 ’ ‘ 一 兀 曰，川， ，‘ 达 全 狡狱日 刀 图 不 同弧压 波形 因子 下 操作 电抗 系数 随量纲 为 一 电弧 电流石 ， 电弧 电压 的变化 浏乙乙配