低頻礦熱爐生產優勢研究

0 引 言
目前，國內礦熱爐大都采用工頻50 Hz交流供電。由發電廠送來的50 Hz高壓交流電源，經過高壓負荷開關送入電爐變壓器，經變壓器降壓后，通過短網和電極，把電能送入爐內。在電爐內，三相電極產生的電弧熱及爐內爐料的電阻熱，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，降低電網的功率因數。
(2)由于“趨膚效應”在電極上表現得尤為明顯，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，電爐內熔池減小，即“坩堝”減小，冶煉效率低。
(4)短網是電弧爐主電路中重要的組成部分，短網參數直接影響電弧爐的技術指標。一個先進的短網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。為此，必須使短網的電阻和電抗為最小，三相阻抗平衡。然而工業布置三相短網很難做到三相完全一致，因此爐內的三個電極就會出現“強項”和 “弱項”，使熱量分布不均，出現偏弧現象，影響冶煉效果。為此，剖析了低頻擴熱爐增產及節電原理，并對其進行經濟效益分析。

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。在變壓器和電爐之間增加一個低頻電源，將原50 Hz工頻電源變為0～12．5 Hz可調節的低頻電源。

式中：f為電源頻率；L為短網自感系數；M為短網互感系數。
可見，降低電源頻率，可以使電流回路系統的電抗值下降，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。低頻電源技術即是基于這一出發點，利用電力電子變頻技術，實現了工頻向低頻的轉化。