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Comprensión de los transformadores del horno eléctrico: guía esencial
Aug 22, 2025
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Descripción general de los transformadores de hornos eléctricos
Los hornos eléctricos son equipos industriales importantes. Se utilizan en metalurgia, ingeniería química y maquinaria. En la metalurgia, olían a los aceros de aleación y ferroalloys. En ingeniería química, fabrican fósforo amarillo, carburo de calcio y resinas sintéticas. En la maquinaria, olieron a acero fundido y hierro fundido.
El transformador de horno eléctrico da energía al horno. La gente a menudo lo llama el corazón del horno. El transformador reduce el voltaje de la cuadrícula y le da la potencia que necesita el horno. Tiene alta potencia y alta eficiencia. La operación estable de un horno de arco eléctrico es crucial. Es crucial comprar un transformador adecuado y confiable para el horno eléctrico. Una comprensión profunda de los principios operativos, las características de carga y los requisitos de transformadores de un horno de arco eléctrico es crucial.
Principio de trabajo de un horno de arco eléctrico
Los hornos de arco eléctrico se usan principalmente para refinar la calidad de la calidad - y los aceros de aleación. Los hornos de arco modernos usan calefacción directa con un fondo conductivo no -. Los hornos de arco eléctrico funcionan según el principio de calefacción directa del metal. Se forma un arco entre cada electrodo y la carga de metal, con el metal fundido formando el punto neutro de la carga.
Proceso de fabricación de acero
El proceso de fabricación de acero del horno de arco eléctrico se divide en tres etapas:
1. Período de fusión: el transformador de horno de arco eléctrico reduce el alto voltaje de la cuadrícula (6-110 kV) al voltaje necesario para que el horno funcione. Este voltaje se usa en los tres electrodos del horno de arco eléctrico. Crea un arco entre los electrodos y el material en el interior. Este calor, alcanzando temperaturas superiores a 3500 grados, derrite la carga. El tiempo de fusión aumenta con la capacidad del horno, generalmente tomando 1-2.5 horas. El consumo de energía es más alto durante la fase de fusión, y el transformador funciona bajo sobrecarga.
2. Período de oxidación: este tiempo se usa para eliminar las impurezas del acero fundido. También ayuda a mantener la temperatura y la composición del acero igual en todo momento. La fase de reducción, también llamada fase de refinación, elimina aún más las impurezas y ajusta la composición química del acero al grado de acero deseado.
3. Fase de reducción: refina aún más el acero y ajusta la composición química al estándar objetivo. Durante las fases de oxidación y reducción, la demanda de energía se reduce y el transformador funciona a una corriente de salida secundaria constante y un voltaje reducido.
Características de carga de transformadores de horno de arco
Durante la fase de fusión inicial, el calor absorbido por la carga en frío es significativo, lo que requiere una alta entrada de potencia. Para acortar el tiempo de fusión, el transformador generalmente se opera a una sobrecarga del 20%. Durante la fase de oxidación, la potencia se consume por pérdida de calor, calentamiento de escoria y fusión, por lo que se reduce la entrada de energía. Durante la fase de reducción, la entrada de potencia al horno es aún menor porque el metal se sobrecalienta y se están produciendo reacciones químicas exotérmicas.
En la figura se muestra un diagrama de carga típico para un transformador de horno de arco. Durante la fase de fusión, la corriente de carga puede controlarse a 1.2 veces la corriente nominal.
La duración permisible es de 0.55 T (el tiempo de ciclo t se refiere al tiempo requerido desde la carga hasta el calor de acero), pero la duración máxima permitida es de 2.5 horas.
Manifestaciones específicas:
Grandes fluctuaciones de carga:En la fase de fusión, el arco es inestable. La corriente y el voltaje cambian mucho. La carga es muy inestable.
Strong Short - Capacidad de sobrecarga del término:El transformador debe manejar oleadas cortas que son varias veces más altas que la corriente nominal.
Ciclicidad operativa significativa:La fase de fusión, la fase de oxidación y la fase de reducción requieren diferentes voltajes y corriente. Esto hace un ciclo claro.
Corriente frecuente de entrada:Durante la fase de inicio y la fase de quema de arco, la corriente fluctúa significativamente. Esto pone alto estrés en el aislamiento y la resistencia mecánica.
Bajo factor de potencia:Por lo general, es menos de 0.7. Esto hace que la cuadrícula sea más difícil de correr.
Alto contenido armónico:La descarga de ARC hace muchos armónicos. Estos pueden afectar tanto la cuadrícula como el transformador.
Requisitos técnicos para transformadores de horno de arco
Durante el período de fusión y la etapa de oxidación inicial, el horno de arco a menudo se encuentra en un estado de circuito corto inevitable -. El número de circuitos cortos - durante todo el período de fusión puede llegar a docenas o incluso cientos de veces. Dado que los circuitos cortos - son inevitables, los transformadores de horno de arco deben estar diseñados para manejar las condiciones de circuito -} de trabajo. Los requisitos técnicos para los transformadores de horno de arco son principalmente los siguientes:
(1) Durante el período de fusión y la etapa de oxidación inicial, los circuitos de trabajo frecuentes que trabajan cortos - traerán un gran peligro al transformador. Para estabilizar la quema de ARC y limitar el valor de corriente del circuito -} de trabajo corto, la impedancia propia del transformador debe aumentarse o un reactor debe conectarse en serie en el circuito del transformador para garantizar que la corriente de circuito de trabajo corta -} no exceda 3 veces la corriente calificada. Cuando la capacidad es igual o mayor de 10,000 kVA, ya que la breve impedancia del circuito -} es lo suficientemente grande, no hay necesidad de aumentar la propia impedancia del transformador o unir un reactor. En las etapas tardías de oxidación y reducción, este peligro ha terminado básicamente. Para reducir las pérdidas y mejorar el factor de potencia, el cambiador de tap se puede usar para reducir la impedancia del transformador o eliminar el reactor.
(2) Se permite que el transformador del horno de arco se sobrecargue en un 20% durante el período de fusión. Según su curva de carga típica, la corriente cuadrada media de la raíz en su ciclo
Por lo tanto, el cálculo de la pérdida de carga del transformador, el aumento de la temperatura y la selección de interruptores, bujes, corriente - conductores de transporte, etc., deben considerarse en base a 1.121H
(3) Dado que el arco en el horno de arco a menudo se extingue y se enciende de repente, el transformador del horno de arco a menudo está en un estado transitorio, lo que resulta en una sobretensión de operación repetida. A menudo es el caso que el aislamiento de los devanados, interruptores, bujes, etc., no puede soportar dicha sobrevoltaje y se apaga. Especialmente para los transformadores con un gran rango de regulación de voltaje, cuando se opera a un voltaje de salida más alto, el devanado primario inactivo generará un aumento de voltaje de frecuencia de potencia insignificante, lo que resulta en un alto potencial en ciertas partes de los devanados y los interruptores. Por lo tanto, el aislamiento del transformador de horno de arco debe verificarse cuidadosamente de acuerdo con la estructura real, y se deben tomar medidas confiables para mejorar la confiabilidad operativa.
(4) Debido a los cambios drásticos en la corriente de carga del horno de arco, el devanado vibra. Si la precarga es insuficiente, la gran fuerza electromagnética axial puede hacer que el aislamiento y los espaciadores sufran una oscilación mecánica debido a la apariencia y la desaparición del "espacio de aire", lo que resulta en daños en el aislamiento. Por lo tanto, el diseño del transformador de horno de arco debe seleccionar razonablemente las dimensiones geométricas y el grosor de aislamiento del conductor, y la fuerza de compresión de devanado debe garantizarse en la fabricación para resistir el impacto de la fuerza electromagnética. Cuando la corriente de circuito de trabajo corto - se establece a 3 veces la corriente nominal y dura 6 segundos, todas las partes del transformador del horno de arco deben estar libres de daños. Además, el transformador del horno de arco debería poder resistir el efecto de un cortocircuito repentino con un valor estable de la corriente de circuito corta - no excediendo 10 veces la corriente nominal y durando 2 segundos sin daños.
Aplicaciones prácticas y mantenimiento de transformadores de hornos eléctricos
| Áreas de aplicación | Usos principales |
| Industria metalúrgica | Acero de aleación de fundición y ferroalloys |
| Industria química | Producción de fósforo amarillo, carburo de calcio y resinas sintéticas |
| Industria mecánica | Acero fundido, hierro fundido y aleaciones |
Cuando use un transformador de horno eléctrico, tenga en cuenta lo siguiente:
1. Inspección regular:Revise el transformador de horno eléctrico con frecuencia. Esto asegura que funcione bien. También ayuda a encontrar problemas temprano y solucionarlos.
2. Control de temperatura:El transformador hace calor cuando funciona. Mantenga la temperatura correcta para dejar de sobrecalentarse y fallas.
3. Equilibrio de carga:Mantenga la carga del horno equilibrada. Esto reduce el estrés en el transformador y hace que dure más.
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