幾種不同變壓器的電渣爐短路實驗研究

王 玲，南永紅

（1.陜西職業技術學院 陜西 西安 710100；2.西安廣大電爐有限公司 陜西 西安 710016）

為了計算出電渣爐[1]短網參數，必須做電渣爐的短路試驗，即檢測短網的電阻、電抗。本文作者給出電渣爐的短路試驗方法探究，首先用電特性曲線，尋找合理的、經濟工作點（電壓、電流），其次準確計算出爐口電壓，指導冶煉工藝。

1 單相磁飽和變壓器電渣爐的短路試驗

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：一次側電源電壓，

rb、xb：變壓器的電阻、電抗，

rd、xd：短網的電阻、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，

I1：一次側電流。

1.1 短路試驗

在一次側接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級）；

在二次側接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級）；

短路試驗做兩次：

第一次實驗做假電極[2]的試驗如圖2所示。

1）調整高壓繼電保護，要求在1.5倍額定電流下進行保護；

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；選擇最低電壓測試，下降橫臂，讓假電極與鋼板直接接觸，電流應在0.5～1.2倍額定電流之間最好。調整電壓，讓電流在要求范圍內。

4）電流調整好后，重新送電記錄數據，記錄：

圖2 磁飽和變壓器供電假電極的試驗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：先要觀察電流大小，電流不可過大，以防設備損壞。測量時間不可過長，約在1 min之內，時間長，鋼板有可能熔化。試驗時結晶器、電纜要通水。

第二次做帶有自耗電極的試驗如圖3所示。

圖3 帶有自耗電極的試驗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。重覆第一次試驗的2）~4）步驟。記錄好測試數據記錄：

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 整理實驗數據

第一次試驗數據整理：

求變壓器的無功功率:

第二試驗次數據整理：

求變壓器的無功功率:

自耗電極數據整理：

自耗電極的電阻、電抗都與電極長度成正比，在熔煉過程中自耗電極的電阻、電抗的阻值實時都在改變。自耗電極的電阻、電抗的當前值：

式中：L自耗電極的總長度；l當前自耗電極的長度；（注意長度單位）

2 單相有載調壓變壓器電渣爐的短路試驗

試驗方法與上述相同，由于可以直接求出變壓器的[3]電阻、電抗，直接從一次側做短路試驗就可求得全部數據。

圖4 單相有載調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

在一次側接入：電壓表、電流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5級）；

短路試驗做兩次：

第一次只有假電極實驗：如圖5所示。

圖5 單相有載調壓變壓器電渣爐假電極實驗Fig.5 A test of single-phase transformer ESR dummy electrode

1）調整高壓繼電保護，要求在1.5倍額定電流下進行保護；

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，電流應在0.5～1.2倍額定電流之間最好。調整電壓，讓電流在要求范圍內。

4）電流調整好后，重新送電記錄數據記錄：

一次電壓U11、一次電流I11、一次有功功率P11；

5）注意事項：先要觀察電流大小，電流不可過大以防設備損壞。測量時間不可過長，約在1 min之內，時間長鋼板有可能熔化。實驗時結晶器、電纜要通水。

第二次帶自耗電極試驗，如圖6所示。

圖6 單相有載調壓變壓器電渣爐帶自耗電極試驗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。重覆第一次實驗的2）~4）步驟。記錄好測試數據：

記錄：一次電壓U12、一次電流I12、一次有功功率P12；

2.2 整理實驗數據

1）計算變壓器的電阻、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對應的變壓器二次電壓。

2）數據計算

第一次數據整理：

第二次數據整理：

自耗電極數據整理：

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

式中：L自耗電極的總長度；l當前自耗電極的長度；（注意長度單位）

3 有載調壓變壓器爐口電壓計算

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

rb，rd分別為變壓器電阻、短網電阻。

4 結束語

通過單相磁飽和變壓器電渣爐的短路試驗和單相有載[6]調壓變壓器電渣爐的短路試驗的分析計算，不難發現，將會很好的指導電渣爐的電氣設計，為電渣爐煉鋼提供很好的理論參考依據，可以節省很大的人力勞力和經濟資源浪費。

[1]王達宇.電渣重熔過程智能控制的研究與應用[J].工業加熱，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：國防工業出版社，1985.

[3]巴頓.電渣爐[M].北京：國防工業出版社，1983.

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

[5]成大先.機械設計手冊（單行）液壓控制[M].北京：化學工業出版社，2004.

[6]劉仁宇.模擬電子技術[M].北京：機械工業出版社，2005.