АНАЛИЗ ГАРМОНИЧЕСКОГО СОСТАВА ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ДУГ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

А.А. Николаев; П.Г. Тулупов; А.С. Денисевич; С.С. Рыжевол

doi:10.14529/power210208

Авторы

А.А. Николаев Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия
П.Г. Тулупов Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск
А.С. Денисевич Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск
С.С. Рыжевол Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

DOI:

https://doi.org/10.14529/power210208

Ключевые слова:

дуговая сталеплавильная печь, чётные гармоники, нечётные гармоники, напряжение электрической дуги, ток электрической дуги, вентильный эффект, тепловая постоянная времени дуги, несимметричные режимы, электрический режим, система управления

Аннотация

В рамках данного исследования выполнен анализ зависимости относительных действующих значений суммарных чётных и нечётных гармоник токов и напряжений электрических дуг дуговой сталеплавильной печи от величины тепловой постоянной времени дуги, вентильного эффекта, а также несимметричных режимов. С использованием математической модели электрического контура печи теоретически
обоснована эффективность применения информации о чётных гармониках для решения задач диагностики стадии плавления шихты на начальной стадии расплавления и нечётных гармониках на стадии доводки. На базе полученных в ходе математического моделирования результатов сформированы рекомендации по формированию структуры блока диагностики стадии плавления металлошихты в составе
системы управления электрическим режимом в зависимости от типа электросталеплавильного агрегата.
Полученные результаты обладают потенциалом к применению в исследованиях, направленных на разработку усовершенствованных алгоритмов управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь с целью снижения энергозатрат на производство жидкой стали.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Bowman, B. Arc Furnace Physics / B. Bowman, K. Krüger. – Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 2009. – 268 p.

Николаев, А.А. Сравнительный анализ современных систем управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь / А.А. Николаев, П.Г. Тулупов, В.С. Ивекеев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2020. – Т. 20, № 3. – С. 52–64. DOI: 10.1109/uralcon49858.2020.9216238

Николаев, А.А. Повышение эффективности работы электротехнического комплекса «дуговая сталеплавильная печь – статический тиристорный компенсатор»: моногр. / А.А. Николаев. – Магнитогорск: Издво Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017. – 318 с.

Cassie, A.M. Nouvelle théorie des arcs de rupture et rigidité du circuit (New theory of breaker arcs and circuit rigidity) / A.M. Cassie // CIGRE Report No. 102. –1939. – P. 588–608.

Экспериментальное исследование гармонического состава токов дуг для дуговых сталеплавильных

печей различной мощности / А.А. Николаев, Ж.Ж. Руссо, В. Сцымански, П.Г. Тулупов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2016. – Т. 14, № 3. – С. 106–120.

DOI: 10.18503/1995-2732-2016-14-3-106-120

Николаев, А.А. Экспериментальные исследования гармонического состава токов и напряжений дуг

мощной дуговой сталеплавильной печи шахтного типа / А.А. Николаев, П.Г. Тулупов, Е.Я. Омельченко //

Электротехнические системы и комплексы. – 2018. – № 4 (41). – С. 63–72. DOI: 10.18503/2311-8318-2018-

(41)-63-72

Nikolaev, A.A. Assessing the Feasibility of Electrical Mode Control of Ultra-High Power Arc Steelmaking

Furnace Based on Data about Harmonic Composition of Arc Currents and Voltages / A.A. Nikolaev, P.G. Tulupov, A.V. Anufriev // Proceedings of 16th International Conference on Research and Education in Mechatronics

(REM2015). IEEE. Bochum, Germany, 18–20 Nov. – 2015. – P. 302–308. DOI: 10.1109/rem.2015.7380411

Николаев, А.А. Усовершенствованный способ определения параметров электрического контура электродуговой сталеплавильной печи на основе экспериментальных данных / А.А. Николаев, П.Г. Тулупов, А.С. Денисевич // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. – 2020. – № 3. – С. 58–68. DOI: 10.18503/1995-2732-2020-18-3-58-68

Николаев, А.А. Разработка математической модели электротехнического комплекса «дуговая

сталеплавильная печь – статический тиристорный компенсатор» / А.А. Николаев, В.В. Анохин, П.Г. Тулупов // Электротехнические системы и комплексы. – 2016. – № 4 (33). – С. 61–71. DOI: 10.18503/2311-8318-

-4(33)-61-71

Krüger, K. Modellbildung und Regelung der elektrischen Energieumsetzung von Lichtbogenöfen (Modeling and control of the electrical energy conversion in arc furnaces): Dr.-Ing. Dissertation / K. Krüger. – Fachbereich Maschinenbau, Universität der Bundeswehr Hamburg, Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 6, Nr. 382, VDIVerlag, Düsseldorf, 1998. – 234 p.

Boulet, B. Modeling and control of an electric arc furnace / B. Boulet, G. Lalli, M. Ajerschv // Presented

at the American Control Conference, Denver, CO, USA. Jun. 4–6, 2000.

Panoiu, M. Modeling of the electric arc behaviour of the electric arc furnace / M. Panoiu, C. Panoiu,

L. Ghiormez // 5th International Workshop on Soft Computing Applications. – Szeged, Hungary, 2012. – P. 261–271.

DOI: 10.1007/978-3-642-33941-7_24

Nikolaev, A.A. Mathematical model of electrode positioning hydraulic drive of electric arc steel-making

furnace taking into account stochastic disturbances of arcs / A.A. Nikolaev, P.G. Tulupov, D.A. Savinov // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 2017. – P. 1–6. DOI:

1109/icieam.2017.8076205

Jaipradidtham, C. A Control of Real Voltage and Harmonic Analysis with Apaptive Static Var of Electric

Arc Furnace for Power Quality Improvement by Grey Markov Method / C. Jaipradidtham // Proceedings of

the Power Systems (ICPS), 2016 IEEE 6th International Conference on. – New Delhi, India, 2016. – P. 1–6. DOI:

1109/icpes.2016.7584250

Harmonic Measurements and Analysis in a Modern Steel Manufacturing Facility / M. Bao, J. Xia, X. Yin

et al. // Proceedings of the Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE. Providence. RI. USA. – 2010. –

P. 1–6. DOI: 10.1109/pes.2010.5589983

Donsión, M.P. Influence of a SVC on AC Arc Furnaces Harmonics, Flicker and Unbalance. Measurement and Analysis / M.P. Donsión, J.A. Güemes, F. Oliveira // Proceedings of the MELECON 2010 –

15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference. – Valleta, Malta, 2010. – P. 1423–1428. DOI:

1109/melcon.2010.5476032

Power Quality Measurements in a Steel Industry with Electric Arc Furnaces / P.E. Issouribehere,

J.C. Barbero, F. Issouribehere, A. Barbera // Proceedings of the Power and Energy Society General Meeting –

Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE. – Pittsburgh. PA. USA, 2008. –

P. 1–8. DOI: 10.1109/pes.2008.4596177

Vatankulu, Y.E. Harmonics and Interharmonics Analysis of Electrical Arc Furnaces Based on Spectral

Model Optimization with High Resolution Windowing / Y.E. Vatankulu, Z. Sentirk, O. Salor // IEEE Transactions

on Industry Applications. – 2017. – Iss. 99. – P. 1–8. DOI: 10.1109/ias.2016.7731905

Uz-Logoglu, E. Online Characterization of Interharmonics and Harmonics of AC Electric Arc Furnaces by Multiple Synchronous Reference Frame Analysis / E. Uz-Logoglu, O. Salor, M. Ermis // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2016. – Vol. 52, iss. 3. –P. 2673–2683. DOI: 10.1109/ias.2015.7356882

El-Amin, I.M. Power Quality Indices: A Saudi Steel Mill Case Study / I.M. El-Amin, A. Al-Elyani, A. Shuaib // Proceedings of the Computing, Electrical and Electronics Engineering (ICCEEE), 2013 International Conference on. – Khartoum, Sudan, 2013. – P. 99–102. DOI: 10.1109/icceee.2013.6633914

Harmonic Analysis of the Industrial Power System with an AC Electric Arc Furnace / G.W. Chang, Y.J. Liu,

H.M. Huang, S.Y. Chu // Proceedings of IEEE Power Engineering Society General Meeting. 2016. Montreal. Canada. IEEE. – P. 1–4. DOI: 10.1109/pes.2006.1709471

Ye Xiao-Mei. The Harmonic Detection based on Wavelet Transform and FFT for Electric Arc Furnaces / Ye Xiao-Mei, Liu Xiao-He // Proceedings of International Conference on Wavelet Analysis and Pattern Recognition. Baoding. China. IEEE. – 2009. – P. 408–412. DOI: 10.1109/icwapr.2009.5207486

Simulation Research of Harmonics in Electric System of Arc Furnace / Yongning Wang, Heming Li, Boqiang Xu, Liling Sun // Proceedings of Power System Technology International Conference. IEEE. – 2004. – Vol. 1. – P. 902–906. DOI: 10.1109/icpst.2004.1460122