续，如图1所示。
图1 交流电弧简化波形图（在无串联电抗器情况下）
当电路中串有足够电抗时，电流滞后电压一个φ角。当外施电压为零时，电弧电流借助于储存在电抗中的能量继续流通。当电弧电流接近零时，负半周的电压已经很高，已经达到起弧电压值（见图2），使电弧点燃，即负半周电流及时接续，不间断。所以，只要在主电路中串有足够的电抗值，就能使电弧连续燃烧，电流连续流动，而不中断。这就是高阻抗电弧炉电弧连续燃烧的理论根据。
图2 有串联电抗器时交流电弧简化波形图
3 高阻抗电弧炉中的电抗器
高阻抗电弧炉与普通电弧炉的惟一区别是附加了串联电抗器，因此，必须对该电抗器进行说明。从经济观点（布局和占用空间大小）来看，在电炉变压器的一次侧串联电抗器是最合理的。从结构形式来看，可做成空心式或铁心式电抗器。前者可做成三个独立的单相线圈，其体积庞大，而且在它的四周存在着很强的磁场，因此，它需要很大的物理空间，通常安放在单独的房间或变电所内；后者的主磁通均通过铁心，可以做成紧凑的三相装置，适宜安放在变压器室内，为了抑制过电压，应紧靠变压器安放，这种电抗器均带有调节电抗值的调节开关，可以本地操作或远程操作。
目前，在国内外的高阻抗电弧炉设计中，普遍采用铁心式电抗器。该电抗器在高阻抗电弧炉中的连接方式如图3所示。下面简要地介绍铁心式电抗器的结构及其特点。
图3 高阻抗电弧炉的电抗器连接图
铁心式电抗器与变压器基本相同，除了电抗器每相只有一个线圈外，其结构上的主要区别在铁心上。铁心式电抗器的磁柱由若干个铁饼叠装而成，铁饼间用绝缘板（如环氧玻璃布板，大理石等绝缘材料）隔开，形成间隙。
铁心式电抗器的磁路是有间隙的，外面套有线圈。由于磁性材料的导磁率比空气大得多，所以，铁心式电抗器的电感值L也比空心式电抗器的大得多。但是，电抗器的电感L随着铁心饱和程度的增加而减小，而高阻抗电弧炉电抗器的作用之一是限制短路电流数值，它不允许电感L随着电流的增加而减小，因此，在设计该电抗器时，不允许电抗器工作在饱和区域，即当炉子发生工作短路时，不允许电抗器的电抗值减小。为了保证这一点，在设计时必须选取较低的磁通密度值。通常选择B≤0.75～0.85T，不能高于此值。
由于在钢质导磁体内垫有非磁性衬垫物，所以整个磁路的磁阻Rm将为钢质导磁体的磁阻Rs和空气隙磁阻Ra之和，即：
Rm=Rs＋Ra （7）
因为，空气隙的磁阻Ra具有相当大的数值，而且是常数，所以，钢质导磁体磁阻Rs的变化对整个磁路总磁阻Rm的影响不大。
电抗器器身浸在油箱中，通常要用强迫油循环水冷却系统，冷却效果好。该种产品均做成加强型，因为，电弧炉经常超载20％。在熔化期还时常产生工作短路，工作短路电流超过额定电流的2倍以上，所以在选择电抗器线圈导线截面时，应按2倍变压器额定电流来选择。
高阻抗电弧炉的总电抗值和变压器二次最高电压值是设计该种电弧炉的关键参数。如果选择不当，就发挥不了高阻抗电弧炉的优势。表1列出了总电抗远远高于一般水平的几台高阻抗电弧炉二次最高电压值和总电抗值。这些炉子本身的电抗值在3.0～3.5mΩ范围内。而在变压器一次侧串联电抗器后，合成总电抗值在4～6mΩ，比原来高出50％左右。
表1 某些电压较高和有附加电抗器的炉子
| 炉容量（液态钢）/t
| 最高电压/V
| 总电抗/mΩ
|
| 170
130
75
110
140
120
115
115
80
118
66
| 1200
1070
1000
960
960
950
925
901
900
884
850
| 5.3
6.3
5.4
4.6
3.6
4.2
4.8
4.5
5.7
4.4
5.0 |
4 高阻抗电弧炉抑制电压波动原因分析
从电弧炉炼钢来看，工作短路是不可避免的，它经常是在熔化期内当点弧或塌料时发生。点弧时所发生的工作短路持续时间一般不超过1～2s，这对电网危害不大，因为，短路持续时间很短。而炉料塌陷时的短路持续时间取决于电极移动速度及塌料深度。塌料深浅不同，相差悬殊，但在实际炼钢过程中，很少遇到超过250mm的塌料深度。高阻抗电弧炉的电弧长度普遍大于250mm，本文中援引的例子，其电弧长度为350mm，所以，它在炉料塌陷时也不致于造成电极短路。电极同炉料短
