几种不同变压器的电渣炉短路实验研究

王 玲，南永红

（1.陕西职业技术学院 陕西 西安 710100；2.西安广大电炉有限公司 陕西 西安 710016）

为了计算出电渣炉[1]短网参数，必须做电渣炉的短路试验，即检测短网的电阻、电抗。本文作者给出电渣炉的短路试验方法探究，首先用电特性曲线，寻找合理的、经济工作点（电压、电流），其次准确计算出炉口电压，指导冶炼工艺。

1 单相磁饱和变压器电渣炉的短路试验

图1 磁饱和变压器供电的主电路Fig.1 The main circuit of magnetic saturable transformer power supply

在图1中：

U：一次侧电源电压，

rb、xb：变压器的电阻、电抗，

rd、xd：短网的电阻、电抗，rd、xd包括假电极的电阻、电抗rj、xj，

rz、xz：自耗电极的电阻、电抗，

u3：电渣炉的炉口电压，

I：电极电流，

I1：一次侧电流。

1.1 短路试验

在一次侧接入：电压表、电流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5级）；

在二次侧接入：电压表、电流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5级）；

短路试验做两次：

第一次实验做假电极[2]的试验如图2所示。

1）调整高压继电保护，要求在1.5倍额定电流下进行保护；

2）在底水箱上放一块厚度约25~50的钢板，液压夹钳上（或抓提液压缸上）直接夹紧假电极.；

3）观察电流；选择最低电压测试，下降横臂，让假电极与钢板直接接触，电流应在0.5～1.2倍额定电流之间最好。调整电压，让电流在要求范围内。

4）电流调整好后，重新送电记录数据，记录：

图2 磁饱和变压器供电假电极的试验Fig.2 False electrode test of magnetic saturation transformer power supply

一次电压 U11、一次电流I11、一次有功功率P11；

二次电压u21、二次电流i21、二次有功功率p21。

5）注意事项：先要观察电流大小，电流不可过大，以防设备损坏。测量时间不可过长，约在1 min之内，时间长，钢板有可能熔化。试验时结晶器、电缆要通水。

第二次做带有自耗电极的试验如图3所示。

图3 带有自耗电极的试验Fig.3 A test of oxygen electrode

将假电极与自耗电极焊接在一起，如图3所示。重覆第一次试验的2）~4）步骤。记录好测试数据记录：

一次电压 U12、一次电流I12、一次有功功率P12；

二次电压u22、二次电流i22、二次有功功率p22。

1.2 整理实验数据

第一次试验数据整理：

求变压器的无功功率:

第二试验次数据整理：

求变压器的无功功率:

自耗电极数据整理：

自耗电极的电阻、电抗都与电极长度成正比，在熔炼过程中自耗电极的电阻、电抗的阻值实时都在改变。自耗电极的电阻、电抗的当前值：

式中：L自耗电极的总长度；l当前自耗电极的长度；（注意长度单位）

2 单相有载调压变压器电渣炉的短路试验

试验方法与上述相同，由于可以直接求出变压器的[3]电阻、电抗，直接从一次侧做短路试验就可求得全部数据。

图4 单相有载调压变压器供电的主电路Fig.4 The main circuit of a single-phase transformer power supply

2.1 短路试验

在一次侧接入：电压表、电流表、有功功率表，（要求表的精度在0.5级）；

短路试验做两次：

第一次只有假电极实验：如图5所示。

图5 单相有载调压变压器电渣炉假电极实验Fig.5 A test of single-phase transformer ESR dummy electrode

1）调整高压继电保护，要求在1.5倍额定电流下进行保护；

2）在底水箱上放一块厚度约25~50的钢板，液压夹钳上（或抓提液压缸上）直接夹紧假电极.；

3）观察电流；选择最低电压试试，下降横臂，让假电极与钢板直接接触，电流应在0.5～1.2倍额定电流之间最好。调整电压，让电流在要求范围内。

4）电流调整好后，重新送电记录数据记录：

一次电压U11、一次电流I11、一次有功功率P11；

5）注意事项：先要观察电流大小，电流不可过大以防设备损坏。测量时间不可过长，约在1 min之内，时间长钢板有可能熔化。实验时结晶器、电缆要通水。

第二次带自耗电极试验，如图6所示。

图6 单相有载调压变压器电渣炉带自耗电极试验Fig.6 Single-phase transformer electro slag furnace with consumable electrode test

将假电极与自耗电极焊接在一起，如图6所示。重覆第一次实验的2）~4）步骤。记录好测试数据：

记录：一次电压U12、一次电流I12、一次有功功率P12；

2.2 整理实验数据

1）计算变压器的电阻、电抗

式中：Pk变压器短路损耗uk%变压器短路阻抗；Ie变压器额定电流，u2对应的变压器二次电压。

2）数据计算

第一次数据整理：

第二次数据整理：

自耗电极数据整理：

自耗电极的电阻、电抗都与电极长度成正比，在熔炼过程中自耗电极的电阻、电抗的阻值实时都在改变。自耗电极的电阻、电抗的但前值：

式中：L自耗电极的总长度；l当前自耗电极的长度；（注意长度单位）

3 有载调压变压器炉口电压计算

读一次电压、一次电流、一次有功功率、二次电流（要同时采集），计算炉口电压[4-5]：

rb，rd分别为变压器电阻、短网电阻。

4 结束语

通过单相磁饱和变压器电渣炉的短路试验和单相有载[6]调压变压器电渣炉的短路试验的分析计算，不难发现，将会很好的指导电渣炉的电气设计，为电渣炉炼钢提供很好的理论参考依据，可以节省很大的人力劳力和经济资源浪费。

[1]王达宇.电渣重熔过程智能控制的研究与应用[J].工业加热，2005（6）:101-105.

WANG Da-yu.The electroslag remelting process intelligent control research and application of[J].Industrial Heating，2005（6）:101-105.

[2]李正邦.电渣熔铸[M].北京：国防工业出版社，1985.

[3]巴顿.电渣炉[M].北京：国防工业出版社，1983.

[4]陆锡才，刘新，赵德春.电渣重熔与熔铸[M].沈阳：东北大学出版社，2002.

[5]成大先.机械设计手册（单行）液压控制[M].北京：化学工业出版社，2004.

[6]刘仁宇.模拟电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.