ДСП являются дуговыми печами прямого действия, работа которых сопровождается резко переменной нагрузкой, особенно в начальный период плавки. Изменение нагрузки ДСП во времени за цикл плавки задается так называемыми директивными графиками в зависимости от емкости печи, марки выплавляемой стали, качества и особенностей шихты ит. п.
На рис. 1 показан типовой директивный график нагрузки ДСП емкостью 5 т при плавке стали. Для цикла плавки в ДСП характерны три периода с различной электрической нагрузкой: расплавление, окисление, рафинирование, и четвертый период, когда ДСП отключена, и производится выпуск металла и повторная загрузка печи. Мощность печи, а, следовательно, и питающего ее ЭПТ в течение цикла плавки изменяется. Наибольшая мощность потребляется в период расплавления, когда дуга неустойчива, коротка, и для увеличения мощности необходимо повышать напряжение. Длительность этого периода составляет 50—60 % от общей продолжительности плавки, возрастая у мощных высокопроизводительных ДСП до 60-70%.
Рис. 1. Типовой график нагрузки ДСП емкостью 5 т.
В период окисления и особенно рафинирования мощность ДСП должна снижаться. Снижение мощности достигается уменьшением вторичного напряжения ЭПТ с помощью ступенчатого регулятора напряжения. Для трансформаторов ДСП емкостью до 12 т (мощность ЭПТ до 8 MB • А) применяют регуляторы с переключением напряжения без нагрузки (ПБВ), для ЭПТ больших мощностей — под нагрузкой (РПН). Глубина (Г) регулирования напряжения, т. е. отношение наибольшего вторичного напряжения к наименьшему.
Работа ЭПТ сопровождается частыми отключениями ДСП и бестоковыми паузами технологического характера. Такая резкопеременная нагрузка ЭПТ определяется колебаниями тока электрических дуг:
1) регулярными, циклическими частотой 2—8 Гц в пределах 15—40% номинального тока нагрузки
2) нерегулярными частотой до 1 Гц, вызванными замыканиями электродов печи с шихтой, называемыми эксплуатационными короткими замыканиями (КЗ). При этом в соответствии с коэффициент К кратности тока эксплуатационного короткого замыкания, различен для ДСП разной емкости (табл. 1).
Как видно из таблицы, кратности токов КЗ снижаются у печей большей емкости. Эксплуатационные КЗ вызывают механические воздействия на обмотки трансформатора.
Для обеспечения стойкости при этих воздействиях требуются специальные меры. Одна из таких мер — включение в цепь обмотки ВН ЭПТ токоограничивающего реактора с регулируемой индуктивностью. Реактор встраивается в общий бак с трансформатором (для ЭП емкостью 0,5-Н2 т) или устанавливается отдельно.
Таблица 1. Кратность токов эксплуатационных КЗ для ДСП разной емкости
| Емкость ДСП,т | Кратность токов |
1,5; 3 | 3,4-3,6 |
6 | 3,2-3,5 |
12 | 2,8-3,2 |
25 | 2,5-2,8 |
50 | 2,3-2,6 |
100 | 1,8-2,2 |
200 | 1,4-1,6 |
Кроме эксплуатационных КЗ, ЭПТ подвергаются воздействию аварийных токов, вызванных КЗ на участках короткой сети между печью и выводами ЭПТ. Чем ближе к выводам место короткого замыкания, тем больше аварийный ток /кзав. При замыканиях на выводах трансформатора ток /кз ав достигает наибольшего значения, так как ограничен только сопротивлением самого трансформатора и мощностью КЗ энергосистемы в точке питания ЭПТ. В этом случае обеспечить электродинамическую стойкость ЭПТ удается не всегда.
Резко неравномерный график нагрузки ЭПТ для ДСП делает нецелесообразным выбор его мощности по максимальной нагрузке в цикле плавки, так как в остальное время цикла трансформатор оставался бы недогруженным. Поэтому номинальную мощность ЭПТ обычно выбирают меньше максимальной, определяемой по графику нагрузки, допуская его определенную перегрузку на период расплавления.
