Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Flammenbogenöfen, welche durch von Gegenlaufturbinen angetriebene Stromerzeuger gespeist werden. Der Betrieb von elektrischen Flammen bogenöfen kann mit Wechselstrom normaler Frequenz, Hochfrequenzstrom oder Gleich strom erfolgen. Die Wahl der Stromart wird durch die Eigenart des jeweiligen Prozesses im Ofen bedingt. Bei allen Stromarten müs sen besondere Einrichtungen vorgesehen wer den, die das Abreissen des Flammenbogens verhindern. Diese Einrichtungen sind je nach den Stromarten verschieden.
Bei Speisung des Flammenbogens mit Wechselstrom normaler Frequenz wird das Abreissen des Flammenbogens bei Strom durchgang durch Null dadurch vermieden, dass in den Wechselstromkreis eine Induk- iivität eingeschaltet wird, die eine bedeu tende Nacheilung des Stromes gegenüber der Spannung bewirkt. Bei Durchgang des Stro mes durch Null hat die Spannung bereits wieder einen solchen Wert erreicht, dass sie den Flammenbogen infolge der ionisiert blei benden Gas- oder Dampfstrecke neu zündet.
Bei Speisung des Flammenbogens mit Hochfrequenzstrom ist der Verlauf der Stromkurve bei Durchgang durch Null viel steiler, weil dildt grösser wird. Unter der Voraussetzung gleicher Phasenverschiebung, gleichen Stromes und gleicher Spannung wird die notwendige Induktivität bei Spei sung des Flammenbogens mit Hochfrequenz- strom zwar kleiner und billiger, doch ist ein Betrieb ganz ohne Einschaltung einer Induk- tivität nicht möglich.
Bei Speisung des Flammenbogens mit Stromerzeugern, die durch Gegenlauftur- binen angetrieben werden, sind mit Rück sicht auf die Eigenart der Gegenlaufturbine besondere Einrichtungen notwendig..
Die Gegenlaufturbine ist eine Turbine mit radialer Dampfströmung; sie kann bei spielsweise im wesentliche. aus zwei Tur binenscheiben bestehen, in welchen konzen trische Schaufelkränze so eingesetzt sind. dass die Schaufelkränze der einen Scheibe in die von den Schaufelkränzen gebildeten Zwi schenräume der andern Scheibe passen. Beide Scheiben laufen dann in entgegengesetzter Richtung und geben die durch Entspannung des Dampfes erzeugte Leistung an minde stens je einen Stromerzeuger ab.
Bei mit Gegenlaufturbinen gekuppelten Stromerzeugern, die zur Speisung von elek trischen Flammenbogenöfen dienen, gestaltet sich der Betrieb deshalb schwierig, weil Änderungen des Betriebszustandes des einen Stromerzeugers auch Rückwirkungen auf den andern Stromerzeuger verursachen, die den Betrieb des Flammenbogenofens stören. Die Speisung je eines Flammenbogenofens von je einem mit einer Gegenlaufturbine gekuppel ten Wechselstromerzeuger ist mit den ein gangs erwähnten Einrichtungen allein nicht möglich.
Vor allem ist zu beachten, da.ss bei einer Gegenlaufturbine die Drehmomente auf beiden Kupplungsseiten stets einander gleich sind, während die Drehzahlen und damit die Leistungen an sich jedoch verschieden seid können.
Die Energieaufnahme eines Flammen bogens ist von vielen Einflüssen physika- lisch-chemischer Art abhängig. Die che mische Reaktion im Flammenbogen verläuft endotherm, das heisst zur Herbeiführung der Reaktion ist ein Wärme- bezw. Energie aufwand notwendig. Dieser Energieaufwand ist bei gleicher Flammenlänge variabel je nach dem Einfluss der Zusammensetzung und der Reaktionsgeschwindigkeit (Konzentra tion) der Gase, der Temperatur und des Druckes der Gase, des Elektrodenmaterials und andern Einflüssen.
Je nach dem Über wiegen eines dieser Einflüsse ist bei gleicher Flammenlänge unter Umständen eine wesent liche Spannungserhöhung notwendig, um den Flammenbogen zu unterhalten, und eine Er höhung der Stromstärke, um ein ruhiges Brennen der Flamme zu bewirken.
Diese Be lastungsschwankungen eines Flammenbogens würden sich mit-Rücksicht auf die Eigenart der Gegenlaufturbine auf den andern mit der Gegenlaufturbine gekuppelten Wechselstrom erzeuger, und somit auf den andern von die- sein Stromerzeuger gespeisten Flanimenbogf@ii übertragen, der im Betrieb gestört oder zuin Erlöschen gebracht wird. Bei eintretenden ]Kurzschlüssen im Flammenbogen, die im Be trieb beispielsweise beim Durchbrennen der Isolation vorkommen,
würde das Drehmoment der Gegenlaufturbine zur Massenbeschleuni gung aufgewandt und die Turbine durch gehen, oder es würde durch entsprechende Einrichtungen automatisch die Zuleitung des Dampfes abgesperrt. In beiden Fällen wird der Flammenbogen des andern Flammen bögenofens zum Erlöschen kommen, so dass ein Betrieb in dieser Anordnung nicht mög lich ist.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Flammenbogenöfen, welche durch von Gegen- laufturbinen a.ngetriebeneWechselstromerzeu- ger gespeist werden, bei der die für den Be trieb eines Flammenbogens erforderliche Lei stung auf 2 n Stromerzeuger verteilt ist, wo bei diejenigen Stromerzeuger, die elektrisch zusammengehören, mit verschiedenen Wellen der Gegenlaufturbine gekuppelt sind, wobei erfindungsgemäss Massnahmen getroffen sind, die den synchronen Gang der Wechselstrom erzeuger und die richtige Phasenlage der Spannungen bewirken.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung schematisch in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. In allen Abbildun gen bedeutet T die Gegenlaufturbine, 0 den oder die Flammenbogenöfen, D eine vor geschaltete Drossel, E die Generatoren und A die Erregermaschine für dieselben.
Bei Betrieb mit Einphasenwechselstrom können die Ankerwicklungen (Statorwicklun- gen) der Stromerzeuger parallel geschaltet sein. Die Induktoren können in Parallel schaltung oder in Serieschaltung erregt wer den. Bei Parallelschaltung der Ankerwick lungen wird im Betrieb des Turbosatzes ohne weiteren Eingriff synchroner Lauf bewirkt.
Die Drosselspule, die bei Betrieb mit nor malen Wechselstromerzeugern als Beruhi gung für den Lichtbogen bekannt ist, hat bei mit Gegenlaufturbinen gekuppelten Wechsel- Stromerzeugern die weitere Eigenschaft, zu l;ewirken, dass die Spannung der Sammel schienen nicht auf Null fällt und damit die Uauptmaschinen bei betriebsmässigen Kurz- Schlüssen des Flammenbogenofens nicht ausser Tritt fallen.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Anlage, bei der zwei Einphasengeneratoren E, E, wel che parallel geschaltet sind und von der ge meinsamen Erregermaschine A erregt wer den, einen Flammenbogenofen 0 speisen. Ii <I>,</I> U sind die einphasigen Ständerwicklungen der Generatoren.
Fig. 2 zeigt den Fall, dass zwei Flammen bogenöfen 0 von je zwei auf verschiedenen Seiten der Turbine sitzenden Einphasengene- ratoren E gespeist werden. Die beiden zu einem Ofen gehörigen Einphasengeneratoren sind jeweils parallel geschaltet. In der Zeich nung sind für die beiden Ofenaggregate zwei verschiedene Erregermaschinen A angenom men. Es könnte natürlich auch eine einzige Erregermaschine verwendet werden.
Bei Reihenschaltung der Anker gemäss Fig. 3 sind besondere Hilfsmittel notwendig, um die genaue Übereinstimmung der Fre quenz und die Phasengleichheit der beiden Teilspannungen zu erzwingen. Als Hilfsein richtung wird beispielsweise auf beiden Ankern (Statoren) je eine verhältnismässig schwache Mehrphasenwicklung Y als Syn- chronisierwicklung aufgebracht, welche pa rallel geschaltet werden.
Die synchronisieren den Mehrphasenwicklungen müssen so ein gestellt sein, dass in den einphasigen Haupt- ständerwicklungen Spannungen von gleicher Phase induziert werden. Bei Betrieb fliesst in dem Mehrphasenkreis nur ein schwacher syn chronisierender Mehrphasenstrom. Wirkstrom könnte nur fliessen, wenn die Drehmomente verschieden wären; Blindstrom könnte nur fliessen, wenn die Erregung verschieden wäre.
Ungleichheit der Erregung oder des Dreh- rnomentes ist aber bei Einrichtungen gemäss Fig. 1 bis 3 nicht möglich.
Es sind noch andere Hilfseinrichtungen müglich, um den synchronen Gang der Strom erzeuger bei Reihenschaltung der Anker zu erzwingen. Beispielsweise ist es nicht not wendig, dass die Synchronisierwicklung in den Hauptmaschinen selbst untergebracht wird, sondern es können zwei kleine Syn chronmaschinen, die die synchronisierenden Momente liefern, mit den Wellen der Haupt maschine gekuppelt werden. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, dass die sychronisieren- den Wicklungen oder Hilfsmaschinen mehr- phasig ausgeführt werden; sie können auch einphasig sein.
Es können ferner Teile der Einphasenhauptwicklungen zu diesem Zweck herangezogen werden. Es ist zweckmässig, diese Einphasenstromerzeuger je mit einer kräftigen Dämpferwicklung auf dem Induk tor auszurüsten. Abgesehen von Hilfseinrich tungen ähnlicher Art ist es ohne weiteres möglich, durch mechanische Hilfsmittel syn chronen Gang der Stromerzeuger zu bewir ken, beispielsweise durch ein Differential getriebe, über das die Stromerzeuger mecha nisch miteinander gekuppelt sind. Charakte ristisch für alle diese Hilfseinrichtungen ist, da.ss sie nur kleine Momente zu übertragen haben.