ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ДУГИ В ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Abstract

Знание характера и поведения сил, действующих на дугу, является важным при конструировании печей, управлении и автоматизации их работы. Эффект электромагнитного выдувания дуги оказывает отрицательное влияние на технико-экономические показатели печи, поскольку дуга выносится из углубления в металле и шлаке, при этом ее излучение на стены и свод увеличивается, а эффективная мощность, поглощаемая металлом, уменьшается. Для этой и ряда других задач необходимо знание динамического поведения дуги, которое во многом определяется мгновенными значениями и направлениями отдельных сил и результирующей силы. В работе рассматривается поведение электромагнитной силы, действующей на столб дуги, от токов, протекающих через жидкий металл, и токов, протекающих через другие параллельные дуги и графитированные электроды в трехфазной дуговой печи переменного тока. При этом полагалось, что дуги горят перпендикулярно поверхности металлической ванны (их оси совпадают с осями электродов) и действующее значение линейных токов в разных фазах одинаковое. Предложена математическая модель для расчета мгновенных значений и направлений основных электромагнитных сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой печи, позволяющая выявить характер динамического поведения дуг. Создана компьютерная программа, дающая возможность визуализировать поведение годографа сил, действующих на дугу. Установлено, что результирующая сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Приведены годографы сил, действующих на дугу со стороны токов, протекающих через расплав, и результирующей силы, представляющие собой эллипсы, лежащие в горизонтальной плоскости. Установлено, что результирующая отклоняющая дугу сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Ее годограф представляет собой эллипс, лежащий в горизонтальной плоскости, большая полуось которого составляет угол 20⁰–80⁰ с линией, соединяющей центр распада электродов и ось электрода.