Несимметрия реактивной мощности в системе электроснабжения ферросплавного производства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ициента мощности и снижения колебаний напряжения в питающих сетях, но обладает рядом недостатков: генерирование в сеть высших гармоник, требующих дополнительных фильтров; невысокое быстродействие; большие потери энергии. Вторая схема имеет высокое быстродействие, недостатком же является ступенчатое регулирование и более высокие потери по сравнению с устройством прямой компенсации. Третья же схема подавляет гармоники, которые возникают в руднотермической печи и в самой компенсирующей установке, имеет высокое быстродействие и возможность плавного регулирования.
Наряду с методами прямой и косвенной компенсации возможен и комбинированный метод компенсации, обеспечивающий высокую степень быстродействия, плавность регулирования и низкие потери энергии. Схема компенсатора, однако, при этом существенно усложняется.
Таким образом, вопросам компенсации реактивной мощности в ферросплавном производстве уделено достаточно много внимания. В качестве компенсирующих устройств могут выступать конденсаторные батареи, синхронные компенсаторы и синхронные машины, т.е. те же устройства, которые применяются на любом промышленном предприятии, но необходимо предпринимать ряд мер по ликвидации асимметричного по фазам распределении реактивной мощности.
3. Экранирование короткой сети руднотермической печи
.1 Принцип экранирования короткой сети
Снижение асимметрии и потребления реактивной мощности электропечных установок можно добиться с помощью экранирования наиболее реактивного узла - короткой сети [30, 31]. На рис. 3.1 представлена экранированная короткая сеть несимметричный треугольник на электродах. В зависимости от значений токов и условий работы экраны можно выполнить из различных материалов. Симметрирование и снижение потребления реактивной мощности осуществляется следующим образом. По фазам короткой сети электрической печи текут токи, которые изменяются в широком пределе (от 0 до ). Изменение токов фаз во времени вызывают изменение магнитных потоков, пронизывающих экраны. За счет этого изменения, наводятся э.д.с. Если экраны замкнуть накоротко, то по ним потекут продольные уравнительные токи. Очевидно, что при полной симметрии фаз токи в экранах не текут.
Уравнительные токи в соответствии с законом Кирхгофа IэA + IэB + IэC = 0 имеют направление от экрана с большим значением к экрану с меньшим значением наведенного электрического тока. Далее идет обратный процесс: в экране фазы короткой сети с малым значением тока возросший за счет перетекания токов из экранов других фаз и уравненный с ними ток данного экрана путем электромагнитной индукции наводит электромагнитное поле, которое подпитывает рассматриваемую фазу с малым электрическим током. В фазе короткой сети с максимальным броском тока из-за снижения тока ее экрана при протекании уравнительных токов, а, следовательно, и электромагнитного поля фазы, индуцирующего упомянутый ток в экране, происходит уменьшение проходящего фазного тока из-за расхода энергии электромагнитной индукции, необходимой для поддержания уменьшающегося электромагнитного поля.
Таким образом, происходит выравнивание токов фаз, симметрирование и снижение реактивной мощности электрической печи.
Рис. 3.1. Экранированная короткая сеть несимметричный треугольник на электродах
- печной трансформатор;
- шины от трансформатора к неподвижным башмакам;
- гибкие кабели;
- трубошины на печи;
- электроды;
- экраны.
3.2 Расчет экрана короткой сети
Экраны должны выполнять сразу несколько функций:
электромагнитное экранирование, т.е. экран должен снизить влияние переменных электромагнитных полей фаз друг на друга;
симметрирование загрузки фаз;
снижение потребления реактивной мощности.
Под переменным электромагнитным полем, понимают совокупность изменяющихся во времени и взаимно связанных и обусловливающих друг друга электрического и магнитного полей [32…34]. Оно определяется двумя векторными величинами - напряженностью электрического поля и напряженностью магнитного поля . Переменное электромагнитное поле является особым видом материи. Оно обладает энергией, массой, количеством движения, может превращаться в другие виды материи и самостоятельно существовать в виде электромагнитных волн. Любые возмущения поля в диэлектрике с огромной скоростью, для вакуума примерно , передаются на большие расстояния. Электромагнитное поле характеризуется непрерывным распределением в пространстве, и вместе с тем оно обнаруживает дискретную структуру в виде квантов излученного электромагнитного поля, например фотонов.
Для исследования переменного электромагнитного поля в однородных средах необходимо обратиться к системе уравнений электромагнитного поля в декартовой системе координат:
;(3.1)
;(3.2)
;(3.3)
;(3.4)
;(3.5)
,(3.6)
где , и - проекции напряженности магнитного поля на оси x, y и z соответственно; , и - проекции напряженности электрического поля на оси x, y и z соответственно; - удельная проводимость среды; - диэлектрическая проницаемость среды; , и - проекции плотности тока переноса на оси x, y и z соответственно; - магнитная проницаемость среды.
Рассмотрим случай, когда плоская электромагнитная волна, распространяющаяся в диэлектрике, подходит нормально к плоской поверхности, ограничивающей с одной стороны проводящую среду (рис. 3.2). Случай иллюст