تاثیر کوره های قوس الکتریکی بر بازده انرژی الکتریکی

تأثیر کوره‌های قوس الکتریکی بر راندمان انرژی الکتریکی

محیط الکتریکی و ویژگی‌های عملکردی کوره‌های قوس الکتریکی

کوره‌های قوس الکتریکی (EAFs) که برای ذوب استفاده می‌شوند معمولاً در سه مرحله مجزا کار می‌کنند:

1.  مرحله ذوب: ذوب اولیه بار جامد، که نشان‌دهنده دوره بالاترین تقاضای انرژی است.

2.  مرحله تصفیه و گرمایش اولیه.

3.  مرحله تصفیه: جایی که ورودی انرژی عمدتاً تلفات حرارتی را جبران می‌کند.

یک کوره قوس الکتریکی AC استاندارد دارای یک چرخه ذوب است که از حدود 3 تا 8 ساعت متغیر است، که به پارامترهای منبع تغذیه، ظرفیت کوره و فرآیند ذوب خاص بستگی دارد. دوره ذوب، که حدود 0.5 تا 2 ساعت طول می‌کشد، یک بار ضربه‌ای سه فازی بسیار نامتعادل را نشان می‌دهد. در این فاز، جریان بسیار ناپایدار است و مصرف انرژی در اوج خود قرار دارد و تقریباً 60٪ تا 70٪ از کل مصرف انرژی را تشکیل می‌دهد. در مقابل، نوسانات ولتاژ و مصرف انرژی در طول دوره‌های تصفیه اکسیداسیون و احیا به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

ویژگی‌های عملیاتی کلیدی در طول ذوب قراضه عبارتند از:

   خاموش و روشن شدن مکرر قوس در ابتدای ذوب.

   نوسانات مداوم قوس در طول دوره ذوب، که منجر به تغییرات سریع جریان، فروپاشی مواد و اتصال کوتاه می‌شود.

ضریب توان عملیاتی برای یک مدار EAF استاندارد معمولاً از 0.8 تا 0.85 متغیر است، در حالی که برای کوره‌های پرقدرت این مقدار کمتر است، بین 0.7 تا 0.8. این ضریب توان پایین‌تر به طور ذاتی منجر به کاهش راندمان الکتریکی می‌شود.

تأثیر بر راندمان توان

اتلاف انرژی الکتریکی در EAFها عمدتاً به دو شکل ظاهر می‌شود: ضریب توان پایین و تولید سوسو و هارمونیک‌های قابل توجه در طول ذوب.

سوسو یک منبع اصلی از اثرات جانبی مختلف، از جمله اعوجاج هارمونیکی و عدم تعادل فاز است. این به اعوجاج‌های گذرا—مانند جهش‌ها، پیک‌ها و هارمونیک‌ها—که بر روی موج سینوسی AC قرار می‌گیرند، اشاره دارد. همانطور که توسط نظریه‌پرداز برجسته انرژی دکتر هرسفیلد اشاره شد، ویژگی‌های کلیدی این اعوجاج عبارتند از ولتاژ فوق‌العاده بالا، سرعت فوق‌العاده بالا و فرکانس فوق‌العاده بالا.

   ولتاژ فوق‌العاده بالا: پیک‌های سوسو می‌توانند به 2 تا 50 برابر دامنه ولتاژ معمولی برسند، که به طور بالقوه به 500 تا 10000 ولت می‌رسد.

   سرعت فوق‌العاده بالا: این پیک‌ها در یک مدت زمان بسیار کوتاه رخ می‌دهند، که اغلب در عرض میکروثانیه یا نانوثانیه، انفجار و زوال خود را کامل می‌کنند.

   فرکانس فوق‌العاده بالا: فعالیت سوسو بی‌وقفه است. ده‌ها مورد از این رویدادها می‌توانند از اقدامات ساده‌ای مانند روشن کردن یک لامپ، راه‌اندازی یک وسیله یا حتی کلیک کردن روی ماوس کامپیوتر رخ دهند، که ولتاژهای مرتبط با آن به 500-1200 ولت می‌رسد.

اثر مخرب این گذرهای ولتاژ بالا و فرکانس بالا بر روی تجهیزات الکتریکی حساس اغلب نادیده گرفته می‌شود. علاوه بر این، از آنجایی که کار الکتریکی حاصلضرب جریان و ولتاژ است، افزایش‌های آنی در هر یک از این دو منجر به مصرف توان آنی بیشتر می‌شود.

عنصر گرمایشی یک EAF یک بار مقاومتی (قوس) است. بنابراین، این پیک‌های ولتاژ یا جریان آنی نمی‌توانند به شروع یا گرمایش قوس کمک کنند. در عوض، آنها به عنوان توان راکتیو به بارهای القایی در داخل سیستم، عمدتاً ترانسفورماتور کوره، بازگردانده می‌شوند، جایی که به عنوان تلفات هسته و مس از بین می‌روند. این مصرف توان راکتیو آنی هیچ فایده‌ای برای فرآیند ذوب ندارد، اما تأثیر آن بر راندمان کلی از نظر تاریخی در عملکرد EAF دست کم گرفته شده است.

حتی با صرف نظر از اتلاف انرژی ناشی از ضریب توان پایین، سوسوی قابل توجه تولید شده در طول دوره ذوب به تنهایی نشان می‌دهد که راندمان الکتریکی یک EAF در مقایسه با یک دستگاه با عملکرد روان (با حداقل سوسو) با توان نامی یکسان، کمتر است.

نتیجه‌گیری

سرکوب یا کاهش بزرگی و فرکانس گذرهای سوسو تولید شده در طول دوره ذوب EAF، و تبدیل این بخش از توان بی‌اثر به توان فعال مفید، یک فرصت مهم را ارائه می‌دهد. این رویکرد نه تنها می‌تواند راندمان انرژی الکتریکی کوره را بهبود بخشد و صرفه‌جویی قابل توجهی در انرژی به دست آورد، بلکه تأثیر نامطلوب و آلودگی کوره بر شبکه برق را نیز کاهش می‌دهد، در حالی که از تجهیزات الکتریکی حساس محافظت می‌کند.

ما یک تولید کننده حرفه‌ای کوره الکتریکی هستیم. برای سوالات بیشتر، یا اگر به کوره‌های قوس زیر آب، کوره‌های قوس الکتریکی، کوره‌های تصفیه پاتیل یا سایر تجهیزات ذوب نیاز دارید، لطفاً دریغ نکنید با ما در تماس باشید  susan@aeaxa.com