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Tipo de Documento: Área de Aplicação: Título do Documento: Orientação Técnica Distribuição Critério para Atendimento a Forno a Arco SUMARIO 1. FINALIDADE… .. 03 2. TERMINOLOGIA . 03 3. O SURGIMENTO DOS FORNOS A ARCO 04 3 -l CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO AQUECIMENTO ELÉTRICO . . 044. O ARCO ELETRICO 044. 1 – CARACTERÍSTICAS DO ARCO ELÉTRODOS… LIVRE . FUNCIONAMENTO 05 6. COMPONENTES ARCO CARCAÇA 06 6. 2 – CUBA…… . 06 6. 3 – CIPIO DE PACE 1 orao to view 06 6. 4 – TRANSFORMADOR E REATOR… 06 7. TI pos DE FORNOS A ARCO 07 8.

CÁLCULO DA DEMANDA DE UM FORNO A POTÊNCIA . 08 8. – DETERMINAÇÃO DA MÁXIMA Swipe to vlew next page ABSORVIDA PELO FORNO . 09 a) MÓDULO DA MÁXIMA POTÊNCIA . 11 11 9. 2 – CARACTERIZAÇÃO ABSORVIDA 09 b) FATOR DE POTÊNCIA QUANDO DA MÁXIMA POTÊNCIA 09 8. 2 – DEMANDA DE UM FORNO A ARCO . 10 g. EFEITO DEVIDO A OPERAÇAO DE FORNO A ARCO NA REDE DE ENERGIA E ÉTRICA . N. Documento: Categoria: Versão: Aprovado por: Data Publicação: Página: 161 Instrução 1. 0 Adalberto Sotero de Castro 14/07/2000 1 de 50 IMPRESSÃO NÃO CONTROLADA 9. – CÁLCULO DE UMA FLUTUAÇÃO DE DO EFEITO FLICKER . . 12 9. 3 QUANTIFICAÇAO DOS EFEI DO PADRAO DE PAGF 17 9. 3. 2. 2 – FORNOS EM BARRAS DIFERENTES… . . — 18 IO. CRITERIOS DE ATENDIMENTO . 19 10. 1 – CRITERIO DE CARREGAMENTO E NIVEL DE 19 a) DEMANDA DO FORNO 19 b) FATOR DE POTÊNCIA DO FORNO (BP) — — 19 10. 2- CRITÉRIO DE FLUTUAÇÃO DE TENSÃO E “FLICKER”.. . 20 11. MANEIRAS DEA ENUARA FLUTUAÇAO DE TENSÃO FORNECIDA PELO CONSUMIDOR APLICAÇÃO CIRCUITO COM UM FORNO A ARCO – CALCULO MANUAL….. 20 b) CIRCUITO COM DOIS FORNOS – RESULTADOS ATRAVÉS DO MICROCOMPUTADOR . 2 ANEXO 1 35 ANEXO 2 37 ANEXO 3 N. Documento: Categoria: Versão: Aprovado por: Data publicação: 20 12. FOLHA DE DADOS A SER . 20 13. EXEMPLO DE 20 a) 38 Aplicação: Título do Documento: 1 FINALIDADE A presente norma trata dos fornos elétricos a arco, especificamente aqueles ligados em redes de distribuição primária, e tem como objetivos básicos : Estabelecer um modelo de cálculo para este tipo de carga, a fim de se quantificar o padrão de variação de tensão causado pelo acionamento de um ou mais fornos na rede de distribuição da CPFL;.

Estabelecer o critério para atendimento destes fornos, objetivando assegurar a manutenção da qualidade do fornecimento de energia elétrica a odos os consumidores. 2. TERMINOLOGIA A) Barra Qualquer ponto significativo do sistema em que se queira destacar qualquer grandeza elétrica. B) Barramento Infinito É uma barra do sistema que contém potência de curto-circuito infinita, na qual a tensão e freqüência são invariávels. C) Tensão de Almentação É a tensão efetivamente recebida pelo consumidor, no ponto de entrega de energia, em condições normais de operação.

D) Queda de Tensão Qualquer redução verificada no nível de tensão de alimentação produzida pela ligação de cargas no sistema. E) Flutuação de Tensão uma érie de variações na tensão, podendo ser regular ou não. Categona: Distribuição Critério para Atendimento a Forno a Arco F) Flicker É a impressão visual de uma variação na luminosidade, regular ou não. podendo dependendo da intensidade, causar irritações à visão do ser humano. 3.

O SURGIMENTO DOS FORNOS A ARCO O agravamento da crise energética que gerou programas de conservação de energia e de substituição de combustíveis líquidos por energia elétrica ao longo da década de 80, aliado ao avanço tecnológico e as necessidades de produtos metalúrgicos com características de ualidade cada vez mais rigorosas, tanto no âmbito do mercado interno como a nível internacional, levaram ao surgimento e a penetração de equipamentos que se utilizam do aquecimento elétrico de forma crescente.

Estes equipamentos, se de um lado melhoram significativamente a performance destes segmentos industriais, em contra partida provocam sérios distúrbios ao sistema supridor de energia elétrica. 3. 1 – Caracter[sticas Básicas do Aquecimento Elétrico a) Eficiência O aquecimento elétrico obedece a uma inquestionável lei da fisica. O coeficiente de conversão da eletricidade em calor é de 100%, sendo exigido empre para os demais combustíveis a presença de ar, o qual após ser aquecido expele gases perdendo calorias.

Em contra partida o forno elétrico pode trabalhar no vácuo. No aquecimento elétrico são possíveis menores gradientes de temperatura entre o elemento gerador de calor e o corpo aquecido, por conseguinte menores perdas de calor por radiação. b) Facilidade de Controle A energia elétrica pode obedecer a um refinamento de controle incomparável. Termostatos operando chaves liga-desliga realizam PAGF s OF refinamento de controle incomparável.

Termostatos operando haves liga-deslga realizam um comando preciso das temperaturas, haja visto que é invariável o calor produzido pela eletricidade. Essa Invanabllidade de conversão da eletricidade em calor, permite segura automação nos casos de operação intermitente. N. Documento: Data publicaçao: 4 de 50 Orientação Técnica Distrib para Atendimento a PAGF 6 tensão decresce com o aumento da corrente. Vide Figura 1. 1 . A corrente crescente, aumenta o grau de ionização do meio e a resistência consequentemente diminui.

Em conseqüência, pode- se admitir, nos fornos a arco, a variação linear da potência com a orrente para cada valor fixo da distância “L”. Vide Figura 1. 2. Data Publicação: 5 de 50 IMPRESSAO NAO CONTROLADA Tipo de Documento: Área de Aplicação: Titulo do Documento: Orientação Técnica Distribui ao Critério para Atendimento a PAGF 7 arco – 3. 4130C – temperatura do arco – 3. 0000C – temperatura do arco – 2. 4300C – temperatura do arco – 2. 3650C Uma caracteristica importante do arco é a grande concentração de potência num pequeno volume.

A temperatura média da câmara de calor se conserva muito abaixo da temperatura do arco. O enorme gradiente de temperatura que se estabelece ntre o arco e a carga trabalhada não é prejudicial no processo de fusão de metais. São valores razoáveis de tensão de arco (Ea) : – Ea — 50 volts para um arco de 5 cm – Ea 150 volts para um arco de 30 cm 6 de 50 denominado oxidação. O período seguinte de refino ou redução, tem duração aproximada de uma hora e meia.

Nos fornos que operam na produção de aço-liga, e que portanto trabalham com sucata metállca, a fase inicial do ciclo de operação é caracterizada por inúmeros curtos-circuitos entre os eletrodos ocasionados pelos pedaços daquele material, provocando violentas e rápidas ariações de carga, geralmente monofásicas e de baixo fator de potência e trazendo como conseqüência, flutuações de tensão. A freqüência de ocorrência destes curtos-circuitos é estimada de 0,5 a 2,0 Hz.

Atingindo o processo, a fase de refino ou redução, o metal já atingiu a forma líquida, sendo possível manter uniforme o comprimento do arco nos três eletrodos, mediante o uso de dispositivo de regulação automática. Esta fase de operação é caracterizada por uma carga trifásica estável, de alto fator de potência. 6. COMPONENTES DE UM FORNO A ARCO os fornos a arco ão geralmente constitu[dos de : 6. 1 – Carcaça Construída com chapas de aço, contendo revestimentos internos, material isolante térmico e refratários, geralmente toma a forma circular. orno, se desgasta rapidamente, é a parte do forno onde se aloja o material a ser fundido bem como os eletrodos. 6. 3 – Eletrodos Os eletrodos dos fornos industriais são geralmente fabricados com material carbonáceo. Carbono e grafite suportam bem as altas temperaturas do arco (cerca de 40000C) 6. 4 – Transformador e Reator O transformador é usualmente imerso em óleo e refrigerado a água. O óleo é bombeado através do transformador e da serpentina mergulhada em água.

Como o transformador do forno alimenta freqüentes curto circuitos, no seu projeto tem que se prever os esforços mecânicos resultantes destes curtos. O seu enrolamento secundário tem que ser forte e muito bem preso por braçadeiras especiais. Contrariamente aos transformadores comuns, as bobinas de alta tensão são colocadas próximas do núcleo. O enrolamento primário fica aberto fora do tanque para permitir as mudanças de ligação triângulo ou estrela. Vários tipos de ligação primária são revistos.

Um transformador de um forno a arco pode ser exigido em até 130 interrupções por dia, sobrecarregando também o disjuntor. A reatância própria dos transformadores para fornos se situa entre 4% e 6%. Para os transformadores pequenos, isto é, de potência abaixo de 7. 500 kVA há necessidade de se adicionar reatores no forno, para prevenir exageradas correntes de curto- circuito. Em geral pequenos transformadores recebem 30% de reatância adicional. Dependendo do tamanho e de justificativa econômica, o reator adicional pode ser mantido dentro do próprio tanque do transformador.