超高功率電弧爐主要應用電弧對廢鋼進行加熱、熔化。所謂電弧，是指陰極和陽極間放電的一種形式，其產生的離子具有低電壓、大電流和高能密度的特征。在弧柱內，隨著內部能量的增大，一部分分子會離解成原子，進而受到激勵后發生電離，形成等離子體。等離子體不同于固體、液體和氣體，它屬于物質的第四態。電弧各部分的溫度，在陰極點為3500-4000℃；在陰極附近最高可達15000-20000℃；在弧柱外側最高為6000℃左右，越靠近內側其溫度越高。交流電弧與直流電弧不同，其電壓和電流在每一個周期內會改變兩次方向，即采用的是50 hz的電源，其電壓及電流在is內從零點通過的次數為ioo次，并且改變方向。當電流減小時，弧柱內的帶電粒子會再次結合，等離子狀態趨于消失。在這種等離子狀態消失之前，如果有附加逆電壓和電流，電弧就能持續存在。交流電弧比直流電弧更易于熄滅，能夠起到穩定電弧作用的主要因素有：大電流、短電弧、大的電抗百分比、高的電源頻率；爐氣流動越少，電弧越穩定；爐氣壓力越高，電弧越穩定；爐渣的存在也能提高電弧的穩定性；受外部磁場影響越少的電弧越穩定。
1、電弧
電弧是電弧爐爐內的熱源，它決定了爐中的熱工狀況。由于電弧本身的特點，它決定了電弧爐設備的電氣特性。進而決定了電弧爐煉鋼的各個方面。
電弧是一種氣體放電現象。當兩電極間加上一定的電壓后，氣體就能自行放電，同時兩電極間的氣體被電離，出現大量帶電質點——自由電子和正離子，電極間出現導電通道，電流密度達數ka/cm2，氣體溫度達幾千攝氏度。
2、電孤穩定燃燒的條件
電弧按電源性質可分為直流電弧和交流電弧兩大類，工業應用的電弧大多數是交流電弧。理想交流電弧的電壓和電流為正弦波形，其電壓和電流的大小和極性隨時間發生周期性地改變。
為了保證電弧的燃燒，在兩電極端面之間，除應有一定數量的帶電質點外，還要求有一定強度的電場，也就是應有一定大小的電弧電壓。電弧開始燃燒的電壓稱為起弧電壓或燃弧電壓。外電壓過最大值后開始減小，當電弧電壓減小到某一數值時，電弧熄滅，此時的電壓稱為熄弧電壓。由于弧區溫度的影響，燃弧電壓略大于熄弧電壓。對于大功率交流電弧，在熄弧的瞬間，弧區溫度降低不明顯，可近似認為燃弧電壓等于熄弧電壓。
若外電路中電抗x=o，此時電弧電流和電弧電壓同相。在外電壓u小于起弧電壓時，電弧熄滅，電流為0。從時間橫軸上可以看到，在電源電壓過0點的前后會有一段時間間隔，此時電弧是熄滅的，這就是交流電弧燃燒不穩定的根源。為了不滅弧，要求電路中要有一定的感性，即電弧電流和電源電壓之間要保持一相位差。
交流電弧的極性在燃燒過程中會快速地變化。石墨電極在負半周作為陰極時有比較穩定的陰極斑點，易形成穩定的電弧；與此相反，當其在正半周時，由于從陰極鋼水熔池噴射出的蒸汽使陰極斑點在鋼水液面高速轉動，電弧的形狀變得不規則了。此外，在熔化期，由于冷鋼的存在，電弧不斷地從一塊爐料跳向另一塊爐料，電弧電壓和電流波形會沒有規則地劇烈變動。上述這些情況都導致了電弧在工作條件下的不穩定性。交流電弧在工作中的劇烈變化使得電弧電流和電弧電壓的波彤發生嚴重的畸變，這會導致一系列高次諧波的產生，降低了電網的供電質量。
3、煉鋼爐中的電弧
若煉鋼爐中是交流大功率電弧，相應地在電弧外電路中的電抗必須有足夠大小的量值。這是為了滿足電路條件，使電弧電流有一確定的大小。
在三相煉鋼電弧爐中，每相電弧會受到其他兩相電弧所建立磁場的作用，于是被電磁力移至電極端靠近爐襯的外側，這就是電弧外吹。由于外吹作用的存在，弧柱和金屬面間的夾角減小至45°-75°。若高溫氣流，即電弧弧餡，沖向爐壁，高速拋出金屬、渣和石墨等質點，會在電弧附近渣線上方的爐壁上形成熱點。由于此處熱負荷最高，其受到的化學侵蝕也最嚴重。
電流流過鋼液會產生磁場，并使鋼液發生攪動。在高功率電爐上，約有20%-30%的電弧熱量是由這種攪拌作用傳入鋼液的，每分鐘被移動的鋼液占總重的9%左右。
