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Schaltungsanordnung bei einphasigen Elektrodenöfen
Wenn ein einphasiger elektrischer Schmelzofen an ein Dreiphasen-Netz geschaltet ist, wird man eine unsymmetrische Belastung des Netzes haben. Im allgemeinen gestattet der Kraftlieferant eine gewisse
Schiefbelastung, aber bei kommerzielle einphasigen Schmelzöfen ist die Ofenbelastung so gross, dass die
Ungleichheit der Belastung des Netzes die vom Kraftlieferanten gestellte Grenze überschreitet, was grosse
Nachteile und eine Gefährdung der Maschinen der Kraftanlage herbeiführt. Einphasige Schmelzöfen haben ausserdem im allgemeinen eine so starke Phasenverschiebung (schlechten cos < ss), dass die Verhältnisse bei ungleicher Belastung weiterhin verschlimmert werden.
Es sind verschiedene Kompensationsanordnungen entworfen worden, bei denen mit Hilfe von Induktion- spulen und Kondensatorbatterien versucht worden ist, eine symmetrische Belastung des Dreiphasennetzes zu erzielen, wenn an dasselbe ein Einphasenofen angeschaltet ist.
Mehrere dieser Schaltungen haben sich bei ganz ruhigen Belastungen, wie bei Widerstandsöfen, In- duktionsöfen u. dgl. ausgezeichnet bewährt. In Elektrodenöfen ist aber die Belastung ungleichmässig, weil das Gut oft im Inneren des Ofens zusammenstürzt, weil Lichtbögen in den Öfen vorkommen usw. Ge- mäss unseren Erfahrungen werden durch diese Erscheinungen sowie durch das Ein- und Ausschaltendes Ofens Überspannungen in der Kompensationsschaltung verursacht. was zu Überschlägen sowohl in der Hoch- spannungsanlage des Ofens als auch in den übrigen elektrischen Anlagen führt, die mit der Hochspannungs- seite des Ofens zusammengeschaltet sind.
Zufolge einer der bekannten Kompensationsschaltungen, wobei ein Einphasenofen z. B. zwischen den Phasen R und T geschaltet ist, wird eine Induktionsspule zwischen den Phasen R und S und gleichzeitig eine Kondensatorbatterie zwischen einem Punkt in der Nähe des Mittelpunktes der Induktionsspule und der Phase T angebracht. Diese Schaltung ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht, wobei 1 die Elektrode und
2 die Ofenwanne bezeichnet, die beide an die Sekundärseite des Transformators 3 geschaltet sind. 4 ist eine Induktionsspule, die zwischen den Phasen R und S liegt, und 5 bezeichnet die Kondensatorbatterie zwischen dem Mittelpunkt der Induktionsspule und der Phase T.
DieseSchaltung ist mit verschiedenen Anordnungen zur Vermeidung der Überspannungsgefahr in Verbindung mit einphasigen Öfen verwendet worden, aber es ist nicht gelungen, die schädlichen Wirkungen von Überspannungen zu dämpfen.
Gemäss der Erfindung können jedoch die genannten Nachteile mit Überspannungen und Überschlägen mit Hilfe einer Kompensationsschaltung vermieden werden, bei der eine Kondensatorbatterie mit dem Einphasenofen in Serie geschaltet ist. Im allgemeinen wird die Kondensatorbatterie mit Vorteil an der Hochspannungsseite mit dem Ofentransformator in Serie angeordnet. Man wählt eine so grosse Kondensatorbatterie, dass sowohl die Induktivität des Transformators als diejenigedesofens kompensiert wird und so, dass man einen Kreis mit cos < ss angenähert gleich 1 erhält. Dieses System wird in der einen Phase in das Dreiphasennetz geschaltet. 1n die übrigen Phasen wird eine Kondensatorbatterie und eine Induktionsspule gelegt, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Der Ofentransformator 3 liegt zwischen den Phasen R und T, und in Serie mit ihm ist eine Kondensatorbatterie 6 geschaltet. Zwischen den Phasen R und S ist eineInduktionsspule 7 und zwischen den Phasen S und T eine Kondensatorbatterie 8 geschaltet.
Wie das Diagramm, Fig. 3 zeigt, wird das Dreiphasennetz symmetrisch mit rein ohm'scher Belastung belastet, wenn der Ofenstrorn Io mit der Spannung zwischen R und T in Phase ist und wenn der Strom durch
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nen, wird mit Vorteil die Induktionsspule 7 und die Kondensatorbatterie 8 zwischen den Phasen R-S und S-T regelbar gestaltet. Wie erwähnt, gestatten die Kraftlieferauten im allgemeinen eine gewisse ungleiche Belastung des Netzes und dies erlaubt eine verhältnismässig weitgehende Belastungsregelung des Ofens, ohne dass man eine Nachstellung der Kondensatorbatterien und der Induktionsspule vorzunehmen braucht.
Diese können daher, nachdem der zulässige Ungleichheitsgrad festgelegt worden ist, falls erforderlich, stufenweise einstellbar ausgeführt werden und zwar mit Stufen, die in jedem einzelnen Fall festgelegterden können.
DerSchmelztransformator des Ofens wird im allgemeinen mit Stufenschaltergebaut. so dass die Spannung zwischen der Elektrode und dem Ofenboden eingestellt werden kann. Die Änderung der Spannung ändert auch die Induktivität des Transformators und des Ofens, und der Serienkondensator sollte demzufolge ebenfalls in entsprechenden Stufen schaltbar gebaut werden, so dass cos so bei allen Spannungsstufen angenähert gleich 1 wird.
Bei gewissen elektrometallurgischen Verfahren können die Öfen mit konstanter Spannung betrieben werden. In solchen Fällen brauchen die Serienkondensatoren nicht regulierbar gebaut zu werden.
Wie aus dem Diagramm, Fig. 3, hervorgeht, kann der Stromkreis zwischen den Phasen R und T, in dem der Ofen liegt, auch kompensiert werden, indem man eine Kondensatorbatterie parallel zum Ofen-
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so1 wird. Diese Anordnung ist jedoch für Elektrodenöfen nicht günstig, da die Kapazität der Kondensatorbatterie nach dem Ofenstrom eingestellt werden muss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung bei einphasigen Elektrodenöfen, die an einem Drehstromnetz liegen, mit Induktionsspule und Kondensatorbatterie zur Erzielung von symmetrischen Dreiphasenbelastungen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der an zwei Phasenleitungen (R, T) angeschlossenen Primärseite des Ofentrans- formators eine derartige Kondensatorbatterie in Serie geschaltet ist, dass hiedurch der cos so in der Ofenleitung angenähert gleich 1 wird, und dass zwischen der einen Phasenleitung (R) bzw. der andern Phasenleitung (T) und der dritten Phasenleitung (S) eine Induktionsspule bzw. eine Kondensatorbatterie eingeschaltet ist.