Cuptoarele electrice moderne cu arc sunt consumatoare foarte puternice de energie electrică, caracterizate printr-o funcționare complexă. Procesul de topire constă de obicei în trei perioade, care diferă între ele în ceea ce privește consumul de energie. Puterea transformatorului este utilizată integral în timpul perioadei de topire, aproximativ 70% în timpul perioadei de oxidare și 50% sau mai puțin în timpul perioadei de reducere.
Pentru a determina modul electric optim de funcționare în fiecare etapă, se construiesc așa-numitele caracteristici electrice „de lucru” ale cuptorului (figura 1). În acest scop, parametrii electrici sunt determinați experimental la furnal în modul fără sarcină și în scurtcircuit.
Modul optim este cel care asigură o putere mare a arcului (putere utilă) cu valori suficient de ridicate ale randamentului electric și ale factorului de utilizare a puterii. Pentru condițiile prezentate în figura 1, un curent de aproximativ 18 000 A trebuie considerat curentul nominal.
Menținerea modului electric la fiecare treaptă de tensiune în limitele apropiate de optim se realizează prin regulatoare automate.
La cuptoarele electrice se utilizează regulatoare releu-contactor de tip РРТ, regulatoare cu amplificatoare electromașini de tip RMD, regulatoare electrohidraulice de tip ARRG, regulatoare fără contact cu amplificatoare electromagnetice de tip RBS, regulatoare pe tiristoare de tip STU-022 etc.
Regulatorul de tip releu-contactor are o treaptă de viteză pentru ridicarea și una pentru coborârea electrodului. Viteza de ridicare și coborâre nu este legată de abaterea parametrului reglat de la cel prestabilit, motiv pentru care au fost dezvoltate mai multe modele de regulatoare care reacționează la abaterea parametrului. Acestea se caracterizează printr-o viteză variabilă de deplasare a electrodului proporțională cu magnitudinea abaterii parametrului de la modul prestabilit.
Aceste regulatoare se caracterizează printr-o sensibilitate mai mare și o inerție mai mică. Astfel, sensibilitatea regulatorului cu releu-contactor este de aproximativ ±30% din modul stabilit, a regulatorului hidraulic ±10% , iar a regulatorului electronic fără contact cu amplificatoare magnetice de tip RBS, utilizat recent, ±3% .
Regulatorul de putere pe tiristoare de tip STU-022 (figura 2) funcționează după cum urmează. La modul electric nominal la ieșirea circuitului de comparație tensiunea este egală cu zero. Căderile de tensiune pe rezistențele R1 și R2 sunt egale și de semn opus. În acest caz, dispozitivul de defazare nu formează impulsuri de comandă, tiristoarele UV1-CB6 sunt blocate și nu există curent în circuitul de armătură al motorului de deplasare a electrozilor. În caz de abatere a curentului de arc de la cel stabilit, la ieșirea circuitului de comparație apare tensiunea de dezechilibru U. Amplificatorul de putere UM emite un semnal către FSU pentru formarea impulsurilor de comandă ale grupului de redresoare corespunzător UV1-CB3 sau HC4-CB6 al convertorului cu tiristoare. În circuitul de armătură al motorului M apare un curent de o anumită polaritate, iar motorul deplasează electrodul în direcția dorită. Pe măsură ce electrodul se deplasează, tensiunea U și scade la zero și motorul se oprește.
Controlul manual de la distanță este, de asemenea, disponibil. Regulatorul poate fi utilizat pe cuptoare cu o capacitate de la 3 la 200 de tone. Zona de sensibilitate a regulatorului poate fi reglată la 1%. Timpul de accelerare și decelerare a motorului nu depășește 0,3-0,5s. Viteza de deplasare a electrozilor este de 3-4 m/min, adică sensibil mai mare decât în cazul aplicării regulatoarelor generalizate cu amplificatoare electro-mașină.
Aplicarea STU-022 în locul regulatoarelor cu amplificatoare de mașină a asigurat creșterea productivității cuptorului și scăderea consumului specific de energie. Ca urmare a reducerii duratei de contact a electrozilor cu metalul, carburarea metalului scade, iar calitatea oțelului topit se îmbunătățește.
Actuatoarele regulatoarelor de putere ale cuptoarelor cu arc electric sunt împărțite în electromecanice, volumetric-hidraulice și accelerație-hidraulice în funcție de tipul de acționare. Actuatoarele trebuie să fie fiabile în funcționare, convenabile pentru reparații și întreținere, să excludă ruperea electrozilor la oprirea în sarcină în modul de control manual și în resturi neconductoare — în control automat. Conexiunea cinematică dintre motor și electrod trebuie să fie cât mai rigidă posibil, fără goluri. Acționarea trebuie să excludă posibilitatea coborârii electrozilor sub acțiunea propriei gravitații, să asigure accelerarea rapidă, decelerarea rapidă a mecanismului și viteza maximă posibilă de mișcare a electrozilor.
Ca acționare pentru mecanismele de acționare se utilizează motoare de curent continuu cu șunt, care permit schimbarea lină a numărului de rotații, oprirea ușoară și rapidă, minimizarea timpului necesar pentru schimbarea sensului de rotație. Motoarele sunt alimentate de curent de la amplificatoarele regulatoarelor automate.
