Stromznführungseinrichtung an elektrothermischen. Dreiphasenschmeizöfen. Da der induktive Spannungsverlust in einem Stromleiter annähernd proportional der Stromstärke ist, so wird beim Bau der grossen elektrischen Schmelzöfen die Stromzuführung zu den Elektroden eine Sache von grösster Bedeutung.
Die grossen Schmelzöfen sind jetzt mei stens Dreiphasenöfen und die Transforma toren, die solchen Ofen Strom liefern, sind an der Primärseite in der Regel dreieck- geschaltet und an der Sekundärseite ent weder stein- oder dreieckgeschaltet. In ältern Öfen waren gewöhnlich die drei Elektroden in einer Reihe angebracht und die Schienen, die den Nullpunkt der Sternschaltung oder die Verbindungen der Dreieckschaltung bil deten, lagen entweder am Transformator oder in der Nähe des Ofens,
wo die bieg baren Leitungen nach den Elektroden ar_- fingen. Die drei Leitungsgruppen von den drei Phasen wurden kompensiert nach dem Ofen geführt, aber dort wieder getrennt, wo die festen Leitungen endeten und die bieg baren anfingen. Das Anbringen von drei Elektroden in einer Reihe verursachte eine ungleichmässige gegenseitige Induktion zwi schen den drei Elektroden und das führte wieder zu einer ungleichen Phasenbelastung, was für einen guten Ofenbetrieb sehr unan genehm war. Man hat deshalb versucht, die drei Elektroden anstatt in einer Reihe in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks auf zustellen, um die ungleiche Phasenbelastung zu vermeiden.
Man hat sich früher dann so eingerichtet, dass man drei Transformatoren und eine Dreieckschaltung an der Sekundär seite verwendet hat und hat eine günstige Stromzuführung dadurch erhalten, dass man die Schienen von gegenseitiger Polarität eines Transformators kompensiert bis zum Ofen führte und die Dreieckschaltung direkt an oder in den Elektroden bildet. Dabei müssen aber alle drei Transformatoren dasselbe Über setzungsverhältnis haben, also mit derselben Spannung arbeiten, da man sonst innere Aus gleichströme durch die Transformatoren und die Kupferschienen erhält.
Im Gegensatz zu dieser Dreieckschaltung wird beim Gegenstand der vorliegenden Er findung eine Sternschaltung der Leiter an der Sekundärseite der Transformatoren ver wendet, wodurch jeder einzelnen Elektrode die Spannung gegeben werden kann, die sie gerade braucht. Während des Betriebes sucht man die Elektroden möglichst gleich tief im Ofen zu halten. Zweckmässig sind die Trans formatoren für Spannungsregulierung während des Betriebes eingerichtet; dann kann man jeden einzelnen Transformator unabhängig regulieren und den Elektroden, falls ge wünscht, verschiedene Betriebsspannung geben.
Bei der Stromzuführungseinrichtunggemäss der Erfindung sind die Elektroden in Drei eck gestellt, und es sind die Leiter der drei Phasen bis innerhalb eines Kreises, der durch die drei Elektroden gezogen werden kann, kompensiert geführt. Dadurch sind sehr nie drige induktive Spannungsverluste vorhanden. Der Nullpunkt der Sternschaltung kann ent weder im Transformator gebildet sein oder an einem Punkt, der innerhalb eines Kreises liegt, der durch die drei Elektroden gezogen werden kann.
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig.1 und 2 Stromzuführungseinrichtungen mit 0-Punkt der Sternschaltung in der Ofen achse. Die Leitungen nach dein 0-Punkt sind etwas dünner ausgezogen als die Leitungen nach den Elektroden; Fig. 3 zeigt eine Einrichtung, bei der der 0-Punkt im Transformator gebildet ist.
An der Primärseite sind die Transforma toren in Dreieck geschaltet. In allen drei Figuren bezeichnet 1 die Transformatoren, 2 den Ofen und 3 die Elektroden. Wie be kannt, ist die Sekundärwicklung an grossen Schmelztransformatoren in eine Reihe parallel geschalteter Spulen, zum Beispiel acht, aufge teilt. Dabei kommen durch den Transforma- tordeckel, wenn der 0-Punkt nicht im Trans formator gebildet ist, für jede Phase zwei mal acht Schienen heraus. Der Strom wird am besten mittelst wassergekühlter Kupfer rohre nach dem Ofen geführt. Gemäss Fig. 1 sind zwei Gruppen Rohre von jeder Phase nach der entsprechenden Elektrode geführt.
Hier teilen sich die Gruppen; die beweg lichen Leitungen sind an beiden Seiten der Elektrode zum Elektrodenhalter geführt und die starren Rohre werden zum 0-Punkt in der Ofenachse geführt. Da in den zwei Lei tungsgruppen gleichviel Hin- wie Rücklei tungen sind und da die beweglichen und die starren Leitungen dicht nebeneinander ge führt sind, so sind die Kraftfelder der Lei tungen bis innerhalb eines Kreises, der durch die drei Elektroden gezogen werden kann, kompensiert. Unkompensiert sind nur die kurzen Stücke 0-Leitung von der Elektrode bis zur Ofenachse.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Stromzu- führungseinrichtung sind die Hin- und Rück leitungen jeder Phase bis nach der Ofen achse kompensiert, von wo die beweglichen Leitungen nach den Elektroden zurück führen. Fig. 3 zeigt eine Einrichtung, die auch einen sehr niedrigen induktiven Spane nungsverlust hat und die nur die Hälfte des Kupferquerschnittes braucht, der für eine Anordnung gemäss Fig. 2 erforderlich ist. Der 0-Punkt ist im Transformator gebildet und die Leitungen der drei Phasen sind bis zur Ofenachse kompensiert geführt.
Wenn zum Beispiel jeder Transformatorkern acht Spulen hat, erhält man im ganzen 24 Kupfer rohre, acht von jeder Phase, die dem Ofen möglichst nahe aneinander zugeführt werden. Die Rohre können in Dreieckstellung ange ordnet werden, so dass jede Überführung von Energie von der einen Phase zur andern ver mieden wird.
Nahe an der Ofenachse werden die Phasen getrennt, und die Kupferrobre werden mit beweglichen Leitungen verbunden, die den Kontaktbacken der Elektrodenhalter den Strom zuführen. Diese Leitungen werden von einander möglichst weit getrennt, so dass das elektromagnetische Kraftfeld um jede Leitung möglichst klein wird.
Da diese Leitungen über den Ofen kom men, führt man sie als wassergekühlte Kabel aus, das heisst, der Leiter besteht aus einem Kern feindrähtigen und biegsamen Kabels von einem biegsamen Metallschlauch um geben, in welchem Wasser zirkuliert.
Stromznführungeinrichtung to electrothermal. Three-phase melting furnaces. Since the inductive voltage loss in a current conductor is approximately proportional to the current strength, the supply of current to the electrodes becomes one of the most important things in the construction of large electric melting furnaces.
The large melting furnaces are now mostly three-phase furnaces and the transformers that supply electricity to such furnaces are usually triangular-connected on the primary side and either stone-connected or triangular-connected on the secondary side. In older furnaces the three electrodes were usually attached in a row and the rails that formed the zero point of the star connection or the connections of the delta connection were either on the transformer or near the furnace,
where the flexible leads ar_- started after the electrodes. The three groups of lines from the three phases were routed to the furnace in a compensated manner, but separated again where the fixed lines ended and the flexible lines began. Attaching three electrodes in a row caused an uneven mutual induction between the three electrodes and that again led to an uneven phase load, which was very uncomfortable for good furnace operation. Attempts have therefore been made to place the three electrodes in the corners of an equilateral triangle instead of in a row in order to avoid the unequal phase load.
In the past, it was set up in such a way that three transformers and a delta connection were used on the secondary side, and an inexpensive power supply was obtained by compensating for the mutually polarity of a transformer and leading the delta connection directly to or in forms the electrodes. However, all three transformers must have the same transmission ratio, i.e. work with the same voltage, since otherwise internal currents from the transformers and the copper bars would result.
In contrast to this delta connection, a star connection of the conductors on the secondary side of the transformers is used in the subject matter of the present invention, so that each individual electrode can be given the voltage that it needs. During operation one tries to keep the electrodes as deep as possible in the furnace. The transformers are expediently set up for voltage regulation during operation; then you can regulate each individual transformer independently and give the electrodes, if desired, different operating voltages.
In the power supply device according to the invention, the electrodes are set in triangles, and the conductors of the three phases are guided in a compensated manner up to within a circle that can be drawn through the three electrodes. As a result, there are very few inductive voltage losses. The zero point of the star connection can either be formed in the transformer or at a point that lies within a circle that can be drawn through the three electrodes.
In the accompanying drawings, exemplary embodiments of the subject invention are shown. They show: Fig. 1 and 2 power supply devices with the 0-point of the star connection in the furnace axis. The lines after your 0 point are drawn a little thinner than the lines after the electrodes; Fig. 3 shows a device in which the zero point is formed in the transformer.
The transformers are connected in delta on the primary side. In all three figures, 1 denotes the transformers, 2 the furnace and 3 the electrodes. As is known, the secondary winding on large fusible transformers is divided into a series of coils connected in parallel, for example eight. If the zero point is not formed in the transformer, two times eight rails come out through the transformer cover for each phase. The current is best fed to the furnace using water-cooled copper pipes. According to FIG. 1, two groups of tubes from each phase are routed to the corresponding electrode.
Here the groups divide; the flexible cables are routed to the electrode holder on both sides of the electrode and the rigid tubes are routed to the zero point in the furnace axis. Since the two groups of lines have the same number of incoming and outgoing lines, and since the flexible and rigid lines run close together, the force fields of the lines are compensated for within a circle that can be drawn through the three electrodes. Only the short pieces of 0-wire from the electrode to the furnace axis are uncompensated.
In the power supply device shown in FIG. 2, the outward and return lines of each phase are compensated up to the furnace axis, from where the movable lines lead back to the electrodes. Fig. 3 shows a device which also has a very low inductive Spane voltage loss and which only needs half the copper cross section that is required for an arrangement according to FIG. The zero point is formed in the transformer and the lines of the three phases are routed to the furnace axis in a compensated manner.
If, for example, each transformer core has eight coils, you get a total of 24 copper tubes, eight of each phase, which are fed to the furnace as close together as possible. The tubes can be arranged in a triangle so that any transfer of energy from one phase to the other is avoided.
The phases are separated close to the furnace axis, and the copper tubes are connected to movable lines that feed the current to the contact jaws of the electrode holders. These lines are separated from one another as far as possible so that the electromagnetic force field around each line is as small as possible.
Since these lines come through the furnace, they are designed as water-cooled cables, which means that the conductor consists of a core of fine-stranded and flexible cable surrounded by a flexible metal hose in which water circulates.