Разработка основ теории и эффективных режимов работы электролизных и газоразрядных электротехнологических установок с питанием током сложной формы

• Автор: Птицына, Елена Витальевна
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 450 с. : ил.

Введение
Физические и технологические эффекты при протеканипеременного тока в электролитах и плазме Общая характеристика проблемы и классификация Влияние частоты тока на электрическое сопротивление электролитов и приэлектродные процессы. Технологические эффекты при нестационарных режимах электролиза Источники питания электролизных электротсхнологических установок с использованием тока сложной формы Влияние частоты тока на электрическое сопротивление газового разряда и приэлектродные процессы. Технологические эффекты в газоразрядных установках Источники питания электротермических электротехнологических установок с использованием тока сложной формы

Влияние частоты тока на излучение газового разряда высокого и низкого давлений

Проблемы применения тока сложной формы влияние на сеть, электрооборудование, измерения
Способы и системы управления процессами в электролизных и газоразрядных электротехнологических установках

Результаты и выводы но главе постановка задач диссертации

Теоретическое исследование и математическое описание процессов протекания тока сложной формы в электролитах и плазме
2.
2.3.
2.3.
2.4.
2.
2.6 2.6.
2.6.2 2.6.
Постановка задачи. Методы исследования и принятые допущения
Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы в электролизных и газоразрядных установках
Кинетика электродных процессов в электролизных системах. Работа выхода электрона процессы в приэлектродных областях
Процессы на электродах при протекании тока сложной формы
Оценка диапазона эффективно воздействующих гармоник на процессы в электродах
Процессы в приэлектродных областях
Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы в электролите
Электропроводность электролитов при нестационарных режимах электролиза
Оценка эффективно воздействующих гармоник на процессы в электролите
Кинетика электродных процессов в газоразрядных системах. Эмиссионные процессы на электродах
Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы процессы в плазме
Явления в низковольтной дуге, газоразрядной плазме при протекании тока сложной формы
Процессы излучения столба разряда
Функция распределения заряженных частиц по скоростям в неравновесной плазме при протекании тока сложной формы
2.6.
2.
3.
3.2.
3.
3.4.
3.
Анализ уравнения движения заряженных частиц в Нелинейных системах при протекании тока сложной формы 9 Оценка эффективно воздействующих гармоник на процессы в плазме
Акустические эффекты в газоразрядных и электролизных установках с питанием током сложной формы
Целесообразность использования тока сложной формы. Работа, произведенная внешней электрической силой
Результаты и выводы по главе
Разработка эффективных режимов работы газоразрядных электротехнологических установок при питании током сложной формы
Постановка задачи
Исследования на физической модели промышленной дуговой плавильной печи
Цель и задачи исследований
Оборудование для экспериментальных исследований
Методика проведения исследований
Результаты экспериментальных исследований
Результаты исследований в дуговых плавильных печах
Результаты исследований в установках, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений с питанием током сложной формы без постоянной составляющей
Исследования на промышленных печах рекомендации по подбору режима и положительные эффекты
Результаты и выводы по главе
Эффективные режимы работы электролизных электро
технологических установок при питании током сложной формы
Постановка задачи
Методические принципы экспериментальных исследований. Оборудование для экспериментальных исследований
Результаты исследования на модели электролизера Исследования на промышленных электролизных электротехнологических установках
Методика проведения опытнопромышленных испытаний
Результаты опытнопромышленных испытаний в электролизных установках с питанием током сложной формы Результаты и выводы по главе рекомендации по подбору режима и положительные эффекты
Источники питания, особенности работы силового оборудования и измерения тока сложной формы Постановка задачи. Измерения тока сложной формы Влияние тока сложной формы на силовое оборудование источников питания электролизных и газоразрядных установок
Выбор объекта исследования. Контрольноизмерительные приборы
Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах Потери напряжения и мощности в дросселях насыщения Дроссель насыщения как генератор высших гармоник Факторы, влияющие на потери напряжения и мощности в дросселях насыщения
Результаты экспериментальных исследований Потери в проводниках и полупроводниках при протекании тока сложной формы
Результаты исследований процессов в проводниках, полупроводниках при протекании тока сложной формы Исследование влияния тока сложной формы на значение коэффициента мощности электротехнологических установок
Результаты и выводы по главе
Действие электротехнологических установок с питанием током сложной формы на электрическую сеть Постановка задачи
Исследование влияния режимов работы электротехнологических установок с питанием током сложной формы на качество электроэнергии в питающей сети Выбор объекта исследования и методика проведения исследований. Контрольноизмерительные приборы Результаты исследований в электролизных цехах Результаты исследований в литейных цехах Результаты исследований влияния газоразрядных источников света с питанием током сложной формы на электрическую сеть
Влияние электрических режимов электрооборудования электростанций на качество электроэнергии Результаты и выводы по главе
Разработка способов и устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок Разработка алгоритмов автоматического регулирования
7.
7.4.
7.4.2.
7.4.2.
спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок
Разработка архитектуры устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок
Разработка способов автоматического регулирования спектра частот и амплитуды напряжения электролизных и газоразрядных установок
Разработка и реализация устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок
Устройства автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок на основе микроконтроллерной системы управления
Разработка алгоритмических основ программного обеспечения устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок
Теоретические основы математических моделей разрабатываемых устройств
Разработка моделей управляющих микропрограммных
устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок. Синтез микропрограммных автоматов по графсхемам алгоритмов
Разработка алгоритмических основ программного обеспечения устройств автоматического регулирования параметров для газоразрядных установок
Результаты и выводы по главе
Общие выводы
Литература


Повышение эффективности электрооборудования возможно за счет увеличения единичной мощности агрегатов и рекуперации тепла, уменьшения потерь энергии в системах распределения электроэнергии при широком использовании специальных электрических режимов ИП импульсных, импульснопериодических и т. ЭТУ за счет регулирования частоты переменного тока, применения постоянного тока и ТСФ. Нестационарные электрические режимы характерны для процессов термообработки, получения монокристаллических оксидов, высокочастотных плазменных процессов, которые реализуются в диапазоне частот 0, 5, МГц и связаны с переводом ИП в импульсный или импульснопериодический режим работы. Для нагрева диэлектриков и полупроводников, термопластичных материалов, вспенивания полистирола и др. МГц, 5, 0 МГц. При этом нагрев осуществляется за счет поглощения энергии электрического поля конденсатора при наведении токов смещения поляризации . При питании различных типов дуговых ЭТУ в частности дуговых сталеплавильных печей током сложной формы повышается устойчивость горения дуги и возрастает температура и мощность дуги, при этом обеспечивается повышенная скорость расплавления и нагрева металла. Применение различных родов тока позволяет снизить расход электродов. Управляя гармоническим составом тока дуги, можно управлять распределением мощностей, выделяющихся на катоде и аноде, то есть на электродах и в ванне расплавленного металла. ТСФ, сочетающие преимущества постоянного и переменного токов, частично компенсируют их недостатки . Работа традиционных ДСП обусловлена рядом негативных факторов, связанных с дугой переменного тока. Дуга переменного тока, как источник высших гармоник, оказывает отрицательное влияние на питающую сеть, а применение нелинейных элементов в схемах электропитания термических установок ухудшает качество электроэнергии . Высшие гармоники являются источником шума значение которого в ДСП переменного тока превосходит 5 дБ, активизируют процессы старения изоляции, увеличивают уровень активных потерь и погрешности измерений токов напряжения, мощности. Для ограничения шума предлагаются активные системы снижения шума, позволяющие автоматически изменять реактивное сопротивление, подключаемое последовательно электропечному трансформатору со стороны сетевой обмотки . Высокий уровень колебательности электромеханической системы ДСП переменного тока в режиме максимальной мощности не только ограничивает вводимую мощность, но и способствует преждевременному износу элементов конструкции и возникновению аварийных вибраций печи . ДСП отличают так же коммутационные резонансные перенапряжения в обмотках печных трансформаторов, приводящие к повреждениям трансформаторов . Повышение эффективности традиционных ДСП первоначально предусматривало увеличение емкости печи, а применение основной футеровки, наряду с использованием футеровки из кислых огнеупоров, расширило технологические возможности дуговых печей, позволило осуществлять дефосфорацию, десульфурацию, полное окисление примесей с использованием кислорода. В крупнотоннажных печах диаметр электродов достиг 0 мм при допустимой плотности тока Асм2. Применение водоохлаждаемых панелей трубчатой конструкции для стен и свода позволило интенсифицировать процесс плавки, но при этом возросли тепловые потери. Использование гидропривода и электрододержателей с токоведущим рукавом пример совершенствования конструкций узлов и элементов в традиционных ДСП. Внедрение внепечной обработки стали в агрегате ковшпечь, позволило сократить продолжительность доводки стали в печи . При этом в сверхмощных ДСП увеличились производительность и кпд установки при снижении удельного расхода электроэнергии практически в два раза по сравнению с печами малой емкости. Однако при увеличении емкости ДСП отмечено снижение коэффициента мощности изза уменьшения длины дуги, что обусловлено снижением стойкости футеровки, и коэффициента использования электропечного трансформатора изза продолжительного рафинировочного периода и простоев между плавками. С увеличением емкости и инерционности крупнотоннажных печей возникла проблема разработки чувствительных быстродействующих регуляторов. Все вышеизложенные недостатки, присущие ДСП переменного тока, заставляют разрабатывать альтернативные конструкции печей.