December 14, 2025
전기 아크로의 전력 효율에 미치는 영향
전기 아크로의 전기적 환경 및 작동 특성
전기 아크로 (EAF)는 제련에 사용되며 일반적으로 세 가지 뚜렷한 단계로 작동합니다.
1. 용융 단계: 고체 전하의 초기 용융으로, 에너지 수요가 가장 높은 기간을 나타냅니다.
2. 초기 정련 및 가열 단계.
3. 정련 단계: 에너지 투입이 주로 열 손실을 보상합니다.
표준 AC 전기 아크로는 전원 공급 장치 매개변수, 용광로 용량 및 특정 제련 공정에 따라 약 3~8시간의 제련 주기를 갖습니다. 약 0.5~2시간 동안 지속되는 용융 기간은 매우 불균형한 3상 임팩트 부하를 나타냅니다. 이 단계에서 전류는 극도로 불안정하고 전력 소비는 최고조에 달하며 총 에너지 사용량의 약 60%~70%를 차지합니다. 반대로, 산화 및 환원 정련 기간 동안 전압 변동 및 전력 소비는 크게 감소합니다.
스크랩 용융 중 주요 작동 특성은 다음과 같습니다.
용융 시작 시 빈번한 아크 소멸 및 재점화.
용융 기간 동안 지속적인 아크 변동으로 인해 급격한 전류 변화, 재료 붕괴 및 단락이 발생합니다.
표준 EAF 회로의 작동 역률은 일반적으로 0.8~0.85 범위이며, 고전력 용광로의 경우 0.7~0.8 사이로 더 낮습니다. 이 낮은 역률은 본질적으로 전기 효율을 감소시킵니다.
전력 효율에 미치는 영향
EAF의 전기 에너지 낭비는 주로 낮은 역률과 용융 중 상당한 플리커 및 고조파 발생의 두 가지 형태로 나타납니다.
플리커는 고조파 왜곡 및 위상 불균형을 포함한 다양한 부작용의 주요 원인입니다. 이는 AC 사인파에 중첩된 과도 왜곡(서지, 스파이크 및 고조파)을 의미합니다. 저명한 에너지 이론가인 Dr. Hersfield가 언급했듯이, 이 왜곡의 주요 특징은 초고전압, 초고속 및 초고주파입니다.
초고전압: 플리커 스파이크는 정상 전압 진폭의 2~50배에 달할 수 있으며 잠재적으로 500~10,000볼트까지 높을 수 있습니다.
초고속: 이러한 스파이크는 매우 짧은 시간 내에 발생하며, 종종 마이크로초 또는 나노초 내에 버스트 및 감쇠를 완료합니다.
초고주파: 플리커 활동은 끊임없이 발생합니다. 전등을 켜거나, 기기를 시작하거나, 컴퓨터 마우스를 클릭하는 것과 같은 간단한 작업으로 인해 수십 건의 이벤트가 발생할 수 있으며, 관련 전압은 500-1200볼트에 이릅니다.
이러한 고전압, 고주파 과도 현상이 민감한 전기 장비에 미치는 손상 효과는 종종 간과됩니다. 또한, 전기 작업은 전류와 전압의 곱이므로, 어느 쪽이든 순간적인 증가는 더 큰 순간적인 전력 소비를 초래합니다.
EAF의 발열체는 저항 부하(아크)입니다. 따라서 이러한 순간적인 전압 또는 전류 스파이크는 아크 시작 또는 가열에 기여할 수 없습니다. 대신, 시스템 내의 유도 부하, 주로 용광로 변압기로 다시 공급되어 코어 및 구리 손실로 소산됩니다. 이 순간적인 무효 전력 소비는 제련 공정에 아무런 이점을 제공하지 않지만, 전체 효율에 미치는 영향은 역사적으로 EAF 작동에서 과소 평가되었습니다.
낮은 역률로 인한 에너지 낭비를 고려하지 않더라도, 용융 기간 동안 발생하는 상당한 플리커만으로도 EAF의 전기 효율이 동일한 정격 전력의 부드럽게 작동하는 장치(플리커 최소화)보다 낮다는 것을 나타냅니다.
결론
EAF 용융 기간 동안 발생하는 플리커 과도 현상의 크기와 주파수를 억제하거나 줄이고, 이 비효율적인 전력 부분을 유용한 유효 전력으로 변환하는 것은 중요한 기회를 제공합니다. 이러한 접근 방식은 용광로의 전기 에너지 효율을 향상시키고 상당한 에너지 절약을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 용광로의 전력망에 대한 부정적인 영향과 오염을 완화하는 동시에 민감한 전기 장비를 보호할 수 있습니다.
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