محاسبه توان قوس در کوره های قوس الکتریکی DC

دهستانی کلاگر, آرش; علیزاده پهلوانی, محمدرضا; ابراهیمی, حمید

محاسبه توان قوس در کوره های قوس الکتریکی DC

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ -

² دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

جهت تبیین و بررسی عملکرد کوره‌های قوس الکتریکی اعم از AC و DC، اطلاع از میزان توان الکتریکی منتقلشده از طرف قوس به حمام مذاب حائز اهمیت فراوانی می‌باشد. هدف اصلی در این مقاله، محاسبه توان انتقالی مذکور با استفاده از مشخصات فیزیکی و الکتریکی قوس میباشد. بدین لحاظ، در ابتدا با استفاده از پارامترهای فیزیکی و الکتریکی قوس اعم از طول قوس، شعاع قوس و جریان قوس، رابطهای برای چگالی جریان قوس در کورههای قوس الکتریکی DC ارائه شده و در ادامه با استفاده از قوانین موجود در الکترومغناطیس، توان الکتریکی قوس محاسبه میشود. روش پیشنهادی جهت محاسبه توان قوس DC، نوآوری مقاله حاضر بوده و مقایسه نتایج حاصل از روش ارائه شده در این مقاله با نتایج موجود در مقالات، مبتنی بر معادلات بومن، درخصوص توان قوسهای DC جریان بالا، نشانگر وجود همخوانی مطلوب بین آنها و درنتیجه مؤیّد صحت روش ارائهشده میباشد. همچنین در انتها، جهت اعتبارسنجی پارهای از مفروضات درخصوص قوس DC، آزمایشاتی بهعمل آمده و نتایج آن در این مقاله منعکس شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1394.3.4.3.4

عنوان مقاله [English]

Calculation of Arc Strength in DC Electric Arc Furnaces

چکیده [English]

In order to evaluate the operation of DC and AC electric arc furnaces, the amount of electrical power
transferred to the molten bath is a significant item. The main contribution of this paper is calculating the
foregoing transferred power utilizing the arc physical and electrical characteristics. In this paper, first, an
applicable equation for DC arc current density is analytically extracted utilizing the DC arc physical and
electrical parameters such as arc length, arc radius, and arc current. Then, by applying the electromagnetic
laws, a closed form equation for DC arc power is developed. The proposed method is the innovation of the
prepared paper. Likewise, the comparison of the proposed method with the previous published results in
literature shows a desirable compatibility among them and as a result it verifies the proposed approach.
Furthermore, in order to validate the assumptions concerning DC arcs, some experiments are performed and
their results are revealed in this paper.

کلیدواژه‌ها [English]

DC Electric Arc Furnace
DC Arc Current Density
Arc Radius

مراجع

[1]J. Jones, R. J. Schmitt, J. E. Goodwill, J. Kollar, “Understanding Electric Arc Furnace Operations”, Published by Electric Power Research Institute (EPRI) for Materials Production, Applicable SIC Codes: 3312,3325, TechCornmentary~TC-1077, 1997.##

[2] M. Sharifi, “Magnetic Field Modeling of a Direct Current Electric Arc Furnace”, The University of Toronto Library Manuscript Thesis, October 1994.##

[3] R. F. Ammerman, T. Gammon, P. K. Sen, J. P. Nelson, “DC-Arc Models and Incident-Energy Calculations”, IEEE Transactions on Industry Application, vol. 46, No. 5, pp. 1810-1819, September/October 2010.##

[4] J. k. Sparkes, “Comparison of Controlled Rectifier and Chopper Power Supplies for DC Smelting Furnace Applications”, University of Newfoundland, Canada, May 2004.##

[5] Q. G. Reynolds, R. T. Jones, “Semi-empirical Modeling of the Electrical Behavior of DC-Arc Smelting Furnaces”, The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, pp. 345-351, July 2004.##

[6] R. T. Jones, Q. G. Reynolds, M. J. Alport, “DC Arc Photography and Modeling”, Minerals Engineering Journal, vol. 15, pp. 985–991, July 2002.##

[7]Q. G. Reynolds, R. T. Jones, “Twin-electrode DC Smelting Furnace-Theory and Photographic Test-work”, Minerals Engineering 19 (2006) 325-333.##

[8] S. C. Chu, S.S. Lian, “Numerical analysis of temperature distribution of plasma arc with molten pool in plasma arc melting”, Computational Materials Science, vol. 30, pp. 441–447, March 2004.##

[9] M. A. Ramirez, “Mathematical Modeling of DC Electric Arc Furnace Operations”, Massachusetts Institute of Technology Thesis, September 2000.##

[10] D. K. Cheng, “Field and Wave Electromagnetics”, Addison-Wesley Publishing Company, 1989.##

[11] A. Dehestani Kolagar, “Design, Modeling, and Control of the New Feeding Topologies for DC Electric Arc Furnaces”, A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), September 2013, (in persian).##