从根本上说，电弧炉（EAF）中的电流和电压是通过动态反馈系统进行管理的。主要方法是精确地物理移动石墨电极，这些电极会自动升高或降低以维持目标电流，并结合调整炉变压器的电压设置。
电弧炉操作的挑战不仅仅是供电，而是精确控制。电流和电压的管理是一个持续的平衡行为，需要在最大化能量传输以实现高效熔炼、保持电弧稳定性和保护炉设备免受损坏之间取得平衡。
核心控制机制：电极调节
电弧炉电源管理的核心是电极调节系统。这是一个自动化的闭环系统，持续工作以保持工艺的稳定和高效。
测量和比较设定点
系统持续测量三相中每相的实际电流和电压。这些实时值与炉操作员为熔炼特定阶段预设的“设定点”进行比较。
电极移动作为纠正措施
如果测量的电流偏离设定点，调节器会立即采取行动。这个行动就是电极杆的物理移动。
如果电流增加超过设定点，则表示电弧长度变得太短（电阻较低）。调节器会升高电极以增加电弧长度并将电流降回。
相反，如果电流下降低于设定点，则电弧变得太长。调节器会降低电极以缩短间隙并增加电流。
电弧的物理学：为什么位置很重要
电极尖端与废钢（或熔池）之间的距离是电弧长度。这个距离直接决定了电弧的电气特性。
较短的电弧具有较低的电阻，这导致在给定电压下流过更高的电流。
较长的电弧具有较高的电阻，这会降低电流。它还需要更高的电压来维持，并辐射更多的热量，这对于远距离熔化废钢很有用。
更广泛的电力系统的作用
虽然电极移动提供分钟级的控制，但整体功率曲线由主电源组件设定。
炉变压器：设定电压
炉变压器是管理电压的主要工具。它配备了有载分接开关（OLTC），允许操作员在熔炼过程中选择不同的电压水平。
较高的电压分接用于产生长而强大的电弧，以钻入一堆冷废钢中。较低的电压分接用于过程后期，以产生更短、更稳定的电弧来加热液体熔池。
串联电抗器：确保电弧稳定性
串联电抗器本质上是电路中放置的一个大型电感器。其目的是增加阻抗，作为电气系统的缓冲器或“减震器”。
这在初始钻孔阶段至关重要，因为掉落的废钢可能导致频繁的短路。电抗器可以平滑剧烈的电流波动，稳定电弧并防止对供电系统造成损坏。
理解权衡
有效的电弧炉控制是关于管理相互竞争的操作优先级。没有单一的“完美”设置。
熔炼效率与耐火材料磨损
高电压产生的长而辐射的电弧在传递热量和快速熔化废钢方面非常有效。然而，如果这种辐射能量没有被废钢或泡沫渣屏蔽，它可能会对炉的耐火衬里墙壁造成严重损坏。
功率输入与电弧稳定性
在初始熔化过程中，过程本身是不稳定的。激进的高功率程序可以加速熔化，但可能导致更频繁的电弧熄灭或短路，从而降低整体效率。不那么激进的程序更稳定但速度较慢。
速度与电极消耗
在更高的电流和功率水平下运行会增加熔化速度。然而，它也会通过升华增加昂贵的石墨电极的消耗，从而增加运营成本。
为您的目标做出正确选择
控制策略在整个熔炼周期中根据即时目标进行调整。
- 如果您的主要重点是初始钻孔：使用高电压分接和长电弧程序，从上方将最大能量辐射到冷废钢堆中。
- 如果您的主要重点是保护炉壁：使用较短的电弧，该电弧被深厚的泡沫渣实践所掩埋和屏蔽，泡沫渣吸收辐射能量。
- 如果您的主要重点是最终过热：使用低电压分接和非常短、稳定的电弧，以最小的辐射将能量有效地直接传输到熔融钢液中。
最终，掌握电弧炉工艺意味着在正确的时间为正确的目的使用这些电气控制来操纵电弧。
总结表：
| 控制方面 | 关键机制 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 电极调节 | 基于电流反馈的自动移动 | 保持电弧稳定性并纠正偏差 |
| 炉变压器 | 用于电压选择的有载分接开关 | 为不同熔炼阶段设置电压水平 |
| 串联电抗器 | 增加电路阻抗 | 平滑电流波动并防止损坏 |
| 权衡 | 平衡熔炼速度、耐火材料磨损和电极消耗 | 根据运营优先级优化效率 |
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