Mathematical models have been developed to investigate the quantitative behaviour of the current and power distributions in large submerged arc furnaces, usually fed by a low-frequency alternating source. Reduced 2D and 1D models will be used to investigate the electrical behaviour inside the furnace; in particular, these models will allow us to explain the inductive effects between the different regions and to compare the use of genuine AC models vs. DC approximations. The merits and limitations of the reduced models will be analyzed in terms of geometrical and physical parameters. The models are based on three-phase submerged arc furnaces for ferromanganese production, which are characterized by coke enriched regions (coke beds) under the electrodes. Mathematical analysis and computer simulations show how AC differs from the simpler direct current (DC). If the electrode-electrode distance is large, the current will mainly run horizontally between the electrodes. The unidimensional AC model shows that the distribution in the coke bed is largely influenced by the (parallel) currents in the metal. On the other hand, the corresponding DC model will predict constant current and power distributions here. Two-dimensional simulations reveal that this AC property will be preserved qualitatively also for realistic electrode-electrode distances. Hence, if there is a significant power contribution from horizontal currents in the coke bed (or slag), DC models should be avoided.

已经开发了数学模型来研究大型埋弧炉中电流和功率分布的定量行为，通常由低频交流电源供电。简化的 2D 和 1D 模型将用于研究炉内的电气行为；特别是，这些模型将使我们能够解释不同区域之间的感应效应，并比较真正的 AC 模型与 DC 近似值的使用。简化模型的优缺点将在几何和物理参数方面进行分析。这些模型基于用于锰铁生产的三相矿热炉，其特征在于电极下方的焦炭富集区（焦炭床）。数学分析和计算机模拟显示 AC 与更简单的直流电 (DC) 有何不同。如果电极-电极距离较大，电流将主要在电极之间水平流动。一维交流模型表明，焦床中的分布很大程度上受金属中（平行）电流的影响。另一方面，相应的直流模型将在这里预测恒定电流和功率分布。二维模拟表明，对于真实的电极 - 电极距离，这种交流特性也将被定性地保留。因此，如果焦床（或炉渣）中的水平电流对功率贡献很大，则应避免使用直流模型。一维交流模型表明，焦床中的分布很大程度上受金属中（平行）电流的影响。另一方面，相应的直流模型将在这里预测恒定电流和功率分布。二维模拟表明，对于真实的电极 - 电极距离，这种交流特性也将被定性地保留。因此，如果焦床（或炉渣）中的水平电流对功率贡献很大，则应避免使用直流模型。一维交流模型表明，焦炭床中的分布在很大程度上受金属中（平行）电流的影响。另一方面，相应的直流模型将在这里预测恒定电流和功率分布。二维仿真表明，对于实际的电极距离，该AC属性也将得到定性的保留。因此，如果焦床（或炉渣）中的水平电流对功率贡献很大，则应避免使用直流模型。二维模拟表明，对于真实的电极 - 电极距离，这种交流特性也将被定性地保留。因此，如果焦床（或炉渣）中的水平电流对功率贡献很大，则应避免使用直流模型。二维模拟表明，对于真实的电极 - 电极距离，这种交流特性也将被定性地保留。因此，如果焦床（或炉渣）中的水平电流对功率贡献很大，则应避免使用直流模型。