December 14, 2025
L'impatto dei forni ad arco elettrico sull'efficienza energetica
Ambiente elettrico e caratteristiche operative dei forni ad arco elettrico
Forni ad arco elettrici(EAF) utilizzati per la fusione operano in genere in tre fasi distinte:
1Fase di fusione: fusione iniziale della carica solida, che rappresenta il periodo di maggiore domanda di energia.
2Fase iniziale di raffinazione e riscaldamento.
3- Fase di raffinazione: quando l'apporto di energia compensa principalmente le perdite termiche.
Un forno ad arco elettrico a corrente alternata standard ha un ciclo di fusione che varia da circa 3 a 8 ore, a seconda dei parametri di alimentazione, della capacità del forno e del processo di fusione specifico.Il periodo di fusione, con una durata di circa 0,5 a 2 ore, presenta un carico di impatto in tre fasi altamente squilibrato.rappresentano circa il 60% al 70% del consumo totale di energiaAl contrario, le fluttuazioni di tensione e il consumo di energia diminuiscono significativamente durante i periodi di raffinazione di ossidazione e riduzione.
Tra le caratteristiche operative principali durante la fusione del rottame figurano:
Frequente estinzione e riaccensione dell'arco all'inizio della fusione.
Fluctuazioni di arco continue durante il periodo di fusione, che portano a rapidi cambiamenti di corrente, collasso del materiale e cortocircuiti.
Il fattore di potenza di esercizio per un circuito EAF standard varia in genere da 0,8 a 0.85, mentre per i forni ad alta potenza è inferiore, tra 0,7 e 0.8Questo fattore di potenza inferiore comporta intrinsecamente una riduzione dell'efficienza elettrica.
Impatto sull'efficienza energetica
Lo spreco di energia elettrica nei FEA si manifesta principalmente in due forme: un basso fattore di potenza e la generazione di significativi lampeggiamenti e armoniche durante la fusione.
Il scintillio è una fonte primaria di vari effetti collaterali, tra cui distorsioni armoniche e squilibri di fase.e armoniche superposte sull'onda sinusoidale ACCome ha osservato il famoso teorico dell'energia, il dottor Hersfield, le caratteristiche chiave di questa distorsione sono l'ultra-alta tensione, l'ultra-alta velocità e l'ultra-alta frequenza.
Ultra-Alta Tensione: i picchi di lampeggiamento possono raggiungere da 2 a 50 volte l'ampiezza della tensione normale, potenzialmente fino a 500 a 10.000 volt.
Ultra-alta velocità: questi picchi si verificano in una durata estremamente breve, completando spesso il loro scoppio e decadimento in microsecondi o nanosecondi.
Ultra-Alta Frequenza: l'attività dei lampeggianti è incessante, decine di tali eventi possono verificarsi da semplici azioni come accendere una luce, avviare un apparecchio, o persino cliccare sul mouse del computer.con tensione associata di 500-1200 volt.
L'effetto dannoso di questi transitori ad alta tensione e ad alta frequenza su apparecchiature elettriche sensibili è spesso trascurato.l'aumento istantaneo di una delle due si traduce in un maggiore consumo istantaneo di energia.
L'elemento di riscaldamento di un EAF è un carico resistivo (l'arco). Pertanto, questi picchi istantanei di tensione o corrente non possono contribuire all'avvio o al riscaldamento dell'arco.sono alimentati come potenza reattiva ai carichi induttivi all'interno del sistemaQuesto consumo istantaneo di potenza reattiva non fornisce alcun vantaggio al processo di fusione,Tuttavia, il suo impatto sull'efficienza complessiva è stato storicamente sottovalutato nell'operazione EAF..
Anche ignorando lo spreco di energia causato dal basso fattore di potenza, the substantial flicker generated during the melting period alone indicates that the electrical efficiency of an EAF is lower compared to a smoothly operating device (with minimal flicker) of the same rated power.
Conclusioni
Supprimere o ridurre l'ampiezza e la frequenza dei transienti lampeggianti generati durante il periodo di fusione delle FEA e convertire questa parte di potenza inefficace in potenza attiva utile;presenta un'importante opportunità.Questo approccio può non solo migliorare l'efficienza energetica elettrica del forno e ottenere un notevole risparmio energetico, ma anche mitigare l'impatto negativo del forno e l'inquinamento sulla rete elettrica., proteggendo al contempo le apparecchiature elettriche sensibili.
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