<Desc/Clms Page number 1>
Symmetrierungsanordnung für Dreiphasen-Lichtbogenöfen
Bei Dreiphasen-Lichtbogenöfen werden die Zuleitungen von den drei Phasen des Transformators zu den drei Elektroden immer so verlegt, dass die Leitung zu der einen Elektrode - in Draufsicht betrachtetzwischen den Leitungen zu den beiden andern Elektroden und im wesentlichen in derselben Horizontalebene wie diese liegt. Man kann daher von einer"Mittelleitung"und"Aussenleitungen"sprechen, auch wenn die Elektroden selbst, wie üblich, in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreieckes angeordnet
EMI1.1
den diese Bezeichnungen benutzt.
Gewöhnlich wird jede Elektrode an das eine Ende eines Kabelbündels angeschlossen, dessen anderes Ende am Sammelschienensystem der Transformatoren befestigt ist. Die Transformatorsekundärphasen sind gewöhnlich im Dreieck geschaltet mit vielen parallelen Schienen je Pol. Um die Wirbelstromverluste in Schienen und Eisen zu verringern, werden die Plus- und Minusschienen so angeordnet, dass in jeder Phase benachbarte Schienen stets Ströme von entgegengesetzter Richtung führen. Diese Anordnung kann jedoch nicht weiter erstreckt werden als bis zum Aufhängepunkt der Kabelbündel für die Elektroden. Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Anordnung der Kabelbündel in drei Ebenen mit grossen gegenseitigen Abständen zu bedeutenden Unsymmetrien der Ströme und Leistungen der drei Phasen führt. Gemäss der österr.
Patentschrift Nr. 181899 können diese Unsymmetrien durch ein richtig abgepasstes Reaktanzelement des mittleren Kabelbündels beseitigt werden. Dieses Reaktanzelement soll die Reaktanz der Mittelphase im
EMI1.2
EMI1.3
EMI1.4
seitige Induktanz zwischen den genannten einphasigen Stromkreisen. Man hat daher das mittlere Bündel durch einen lamellierten Eisenkreis mit einer geeigneten Anzahl von Luftspalten geführt. Diese Anordnung hat zwar den eigentlichen Zweck erreicht, nämlich die Symmetrierung der Phasen, aber diese Ausführung ist insofern ungünstig, als die Drosselspule in dem Bereich zu liegen kommt, in dem das Schienensystem nicht mehr in der oben angegebenen Anordnung verlegt ist.
Es treten daher starke Streufelder und Wirbelstromverluste in der Drossel auf und diese erzeugen ihrerseits weitere Streufelder und Wirbelstromverluste in den Armierungseisen am Aufstellungsplatz. Es liegt daher ein dringender Bedarf für ein geeigneteres Symmetrierungsverfahren vor, bei dem der Eingriff in das Leitungssystem im Bereich der dicht nebeneinander angeordneten Stränge der Plus- und Minusschienen je Phase erfolgt.
Die Erfindung gibt eine Lösung des obengenannten Problems.
Die Erfindung bezieht sich auf eine SymmetrierUl1gsanordnung durch ein Reaktanzelement für Dreiphasen-Lichtbogenöfen mit einer Mittelelektrode und zwei Aussenelektroden in Sternschaltung, die von einem Dreiphasentransformator oder drei Einphasentransformatoren in Dreieckschaltung gespeist sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktanzelement innerhalb der Dreieckschaltung angeordund eine Drosselspule ist, die aus zwei Wicklungen besteht, wobei je eine Wicklung mit einer der einer Aussenelektrode und der Mittelelektrode zugeordneten Transformatorphase in Reihe geschaltet ist und jede
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Stromkreises bedeutet, der von der Mittelelektrode und einer Aussenelektrode einschliesslich der Stromzuführungen gebildet wird, aber ausschliesslich der Drosselspule, und y die gegenseitige Reaktanz der gegenannten einphasigen Stromkreise bedeutet.
EMI2.2
einfachtes Schema, dasnurdie Stromkreise der Aussenphasen ohne die Drosselspule zur Kennzeichnung der Reaktanzen x, und x3 zeigt. Die Anschlüsse für die Transformatormittelphase sind daher weggelassen.
Fig. 3 gibt in einem Vektordiagramm die Phasenströme der Transformatoren im Verhältnis zu den Elektro denströmen an. In den folgenden Gleichungen und Ableitungen sind die Vektoren stets durch einen Grossbuchstaben mit einem darüber angeordneten Punkt gekennzeichnet.
Von den Sekundärseiten S dreier Einphasentransformatoren führen geblätterte Schienenstränge 4 zu der Dreieckschaltungsstelle D-D, von der nichtgeblätterte Kabelbündel 5 die Ströme il, 121 13 zu den Elektroden 6 in einem Lichtbogenofen führen. Da die Elektroden als steingeschaltet betrachtet werden können, ist
EMI2.3
Die Sekundärströme der Transformatoren sind bei erzielter Symmetrierung
EMI2.4
Wie aus Fig. l hervorgeht, kann man auch bei den Transformatorphasen die Bezeichnungen "Aussenphasen" " (1 - 2 bzw. 2 - 3) und "Míttelphase" (3 - 1) einführen.
Gemäss der Erfindung erhält man eine Symmetrierung der Belastung durch eine Drosselspule mit zwei gleichen und möglichst ohne gegenseitige Streuung gewickelten Spulen, dass sie von der Stromsumme der Aussenphasen magnetisiert werden, d. h.
EMI2.5
und in jedem ihrer Stromkreise denselben induktiven Spannungsabfall
EMI2.6
ergeben.
Hiebei bedeutet wieder Xi bzw. x3 die Reaktanz des einphasigen Stromkreises der gemäss Fig. 2 die Mittelelektrode, eine der Aussenelektrode einschliesslich der zugehörigen Transformatorphase und der Schienenstränge und Kabelbündel umfasst, während y die gegenseitige Reaktanz zwischen den genannten Stromkreisen bedeutet. Das für die Erfindung wesentliche ist, dass die Drossel 7 nun in einer feldfreien Zone liegt und dass sie leicht so ausgeführt werden kann, dass sie nicht selbst nennenswerte äussere Streufelder erzeugt.
Mit 8 ist der Eisenkern bezeichnet.
Der Beweis für die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Anordnung kann unter Hinweis auf die in der Einleitung genannte Patentschrift in folgender Weise geführt werden :
EMI2.7
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
:r = r = r = r die Wirkwiderstände bei symmetrischer Belastung, 1 2 3 x = x3 = x die Reaktanzen der oben gekennzeichneten einphasigen Stromkreise, aus- schliesslich der Reaktanz x2d der Drosselspule.
Unter Anwendung des Kirchhoff'schen Gesetzes, Beachtung der Definition für die Reaktanzen xl und x3 und wenn man unter den mit einer gemeinsamen Bezeichnung angegebenen Wirkwiderständen den Gesamtwiderstand je Phase versteht, unter Einschluss des Belastungswiderstandes und des Verlustwiderstandes in der Leitungsführung und unter Vernachlässigung der unbedeutenden Verschiedenheiten des letzteren, er- hält man für den unsymmetrierten Kreis gemäss Fig. 2 folgende Gleichungssysteme :
EMI3.2
Hiebei bedeutet, dass die Multiplikation eines Vektors mit-j einen resultierenden Vektor ergibt, der in der Vektordarstellung mit 90 leitet.
Der Beweis dafür, dass die Erfindung dazu führt, dass Symmetrie zwischen den Strömen auftritt, wenn diesem Kreis mit der gleichen Resistanz in jeder Phase eine Drossel-
EMI3.3
EMI3.4
durchflossen wird ; dieser Beweis wird dadurch geführt, dass man dieselben Gleichungen aufstellt wie oben, jedoch unter Einführung des Spannungsabfalles in x2d'und daraus ableitet, welchen Wert x2d haben muss, ausgedrückt durch die Reaktanzen des Kreises, damit das resultierende Stromsystem symmetrisch wird.
Wenn x2d zugeführt wird, werden also die Gleichungen für den Kreis
EMI3.5
Ig (r-jy) + jI2 2d 5)abgeleitet.
Die Differenz (5)- (6) ergibt also :
EMI3.6
Bei symmetrischer Belastung kann diese Gleichung gedeutet werden als
EMI3.7
EMI3.8
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
! (5)Die Symmetrierungsbedingung fordert also, dass die Gleichungen (9) und (9a) übereinstimmen, d. h. dass
EMI4.4
EMI4.5