Технологический процесс плавки в дуговых печах предполагает необходимость осуществления автоматического зажигания дуги на различных стадиях технологического процесса плавки: первичном включении печи, обрыве дуги, ликвидации технологических коротких замыканий, возникающих при обвале шихты и т. д. Точность и быстродействие системы управления дуговой плавильной печью определяют ее производительность и энергетическую эффективность.
Рассматриваемый класс дуговых сталеплавильных печей постоянного тока (ДПС) относится к мощной электрической нагрузке, установленная мощность которой достигает 20 МВА.
Анализ особенностей конструкции и технологического процесса плавки дуговой печи постоянного тока, требований к источнику питания и системам управления процессом плавки выявил технологические особенности ДПС в сравнении с печами переменного тока. В печах постоянного тока есть возможность использовать два канала управления мощностью, что позволяет получить более равномерное распределение температурного поля, снизить расход электродов и улучшить экологические характеристики. В отличие от печей переменного тока управление процессом плавки в печах постоянного тока обеспечивается двумя системами регулирования: системой регулирования напряжения путем перемещения электрода и системой регулирования тока, построенной на базе управляемого выпрямителя. Наиболее значительное влияние на режимы работы электрооборудования и ход технологического процесса плавки оказывает система управления током печи.
В результате исследований была построена эмпирическая зависимость параметров дуги от введенной электроэнергии. Выражение теплового состояния в печи через введенную электроэнергию удобно для использования при управлении процессом плавки.
Модель дуговой печи постоянного тока, работающей в интервале токов от 0,1 до 36 кА можно представить в виде выражения:
где: U д – напряжение дуги, В;
I – ток дуги, А;
L – длина межэлектродного промежутка, м;