电弧炉是现代钢铁企业中的重要冶炼设备,对提高钢材产品质量意义重大。同时,在能源与资源日益紧张的大背景下,电弧炉作为高耗能炼钢设备,节能降耗任务艰巨。目前我国的电弧炉炼钢技术发展迅速,但在经济技术指标方面与国际先进水平相比还有一定差距。电弧炉炼钢节能降耗技术的研究已成为钢铁冶金行业的重要课题。优化供电制度的研究是电弧炉节能降耗的关键技术之一,其基础是电弧炉电气运行特性的研究,前提是建立交流电弧炉电气系统的模型。本文首先介绍了交流电弧炉电气系统的主要组成部分及各部分的电路模型,并依据电路理论建立了交流电弧炉电气系统的一般数学模型;其次,本文从描述交流电弧物理机理特性的瞬态能量平衡方程和欧姆定律出发,结合前人的理论成果,对该组方程进行了推导化简,得出交流电弧的时变电阻模型。最后,将得到的交流电弧时变电阻模型代入交流电弧炉电气系统的数学模型进行了仿真验证。仿真结果表明本文所建立的交流电弧炉电气系统模型与实际对象的特性逼近程度较高,这为开展交流电弧炉优化供电制度和谐波、三相不平衡等问题的研究奠定了良好的基础。在所建立交流电弧炉电气系统模型的基础上,本文对交流电弧炉电气运行特性和供电制度进行了研究分析,指出了交流电弧炉实际运行电抗与传统电气运行特性研究中所用电抗的不同,并介绍了交流电弧炉实际运行电抗的理论计算方法,给出了以最大电弧功率和吨钢电耗最低为目标的交流电弧炉优化供电的模型及求解方法。以上述研究分析为基础,本文对某公司150t超高功率交流电弧炉的供电制度进行了优化,根据生产的实际数据和约束条件,制定了该电弧炉的电气运行功率变化圆图,进而选择出合理工作点并进行评价,制定出工作点总表。然后结合生产的情况,根据冶炼原料配料方案的不同和熔化不同配料所需的总电能,在电弧炉出钢量的基础上,根据工作点总表和冶炼不同阶段所需的能量计算出了各阶段所需时间,绘制出了合理的供电曲线。