DE2438742B2

DE2438742B2 - Anordnung zur stromversorgung einer gruppe von hochstromwiderstandsoefen durch mehrere transformatoren

Info

Publication number: DE2438742B2
Application number: DE19742438742
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing 8901 Biberbach jonas Hans Dipl-Ing 8906 Gersthofen Schumacher
Original assignee: Sign Elektrographit GmbH, 8901 Meitingen
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1974-08-13
Filing date: 1974-08-13
Publication date: 1977-08-04
Also published as: IT1040468B; CA1054198A; DE2438742A1; US4001487A; DE2438742C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung ;i:ur Stromversorgung einer Gruppe von Hochstromwiderstandsöfen durch mehrere auf den einzelnen Ofen zeitlich nacheinander einzeln und zu mehreren in Parallelschaltung aufschaltbare Transformatoren.

Hochstromwiderstandsöfen dienen insbesondere zum Herstellen von Graphit und Siliciumcarbid, wobei das jeweilige Einsatzgut in direktem Stromdurchgang bei iiehr hohen Stromstärken auf Temperaturen von etwa 2S00 bis 3000° C erhitzt wird. Je nach Ofengröße sind !^:ür das Aufheizen des Ofens etwa 1 bis 3 Tage erforderlich, während die Abkühlungszeit etwa 4 bis 14 Tage beträgt. Einschließlich Zustellen und Ausräumen des Ofens dauert der gesamte Ofenzyklus etwa 6 bis 19 Tage. Die Aufheizperiode ist unterteilt in eine Anfahrstufe mit verhältnismäßig geringem Leistungsbedarf und eine zweite Stufe mit hoher Leistung, die sogenannte Endfahrt. Da das Stromversorgungsaggregat in der ersten Stufe nur zu einem geringen Teil ausgenutzt wird, liegt es nahe, außer dem Haupttransformator, der für die Endfahrt ausgelegt ist, einen Vortransformator zu verwenden, dessen Stromstärke und Leistung den Bedingungen der Anfahrstufe entsprechen. Sind mehrere Hochstromwiderstandsöfen zu einer Ofengruppe zusammengefaßt, so können der Haupttransformator für die Endfahrt eines Ofens und der Vortransformator gleichzeitig für das Anfahren des folgenden Ofens der Gruppe benutzt werden. Enthält die Ofengruppe beispielsweise 8 öfen, so sind die Stromversorgungsaggregate fast ständig nahezu mit Nennleistung in Benutzung. Diese Betriebsweise wird im folgenden als Boosterbetrieb bezeichnet.

Wird der Boosterbetrieb mit ortsfest neben der Ofengruppe angeordneten Transformatoren durchgeführt, so sind sowohl für den Haupttransformator als auch für den Vortransformator eigene Hochstromschienen zum Verbinden der Transformatoren mit den öfen erforderlich, wodurch ein hoher Aufwand an Hoch- '¹^ stromschienen und Hochstromschaltern entsteht. Bei Verwendung eines verfahrbaren Haupttransformators mit einem verfahrbaren Vortransformator ist es andererseits nicht möglich, auch noch an den Enden der in Reihe angeordneten öfen einer Gruppe einen Boosterbetrieb durchzuführen, da der Vortransformator in seiner Verfahrbarkeit auf dem gemeinsamen Schienengleis durch den Haupttransformator blockiert ist, wenn dieser auf den letzten Ofen geschaltet ist. Ohne zusätzliche aufwendige Maßnahmen, wie z. B. ein zweites Schienengleis, kann dieser Nachteil nicht beseitigt werden. Fällt schließlich der Haupttransformator aus.'so kommt der Betrieb zum völligen Stillstand.

Nach der deutschen Patentschrift 12 04 760 ist es schließlich bekannt, mehrere Transformatoren gleicher Leistung einer Gruppe von Hochstromwiderstandsöfen zuzuordnen und auf den einzelnen Ofen zeitlich nacheinander einen einzelnen Transformator und in Parallelschaltung mehrere Transformatoren aufzuschalten. In einer Anordnung mit 3 Transformatoren speist z. B. der Transformator 1 einen an einem Ende der Ofenreihe stehenden Hochstromwiderstandsofen und fährt ihn an. Die Transformatoren 2 und 3 sind gleichzeitig in Parallelschaltung auf den benachbarten Ofen der Gruppe geschaltet und fahren diesen Ofen auf die gewünschte Endtemperatur. Nach Abschluß der Endfahrt rückt der Transformator 2 parallel zum Transformator 1, so daß beide den in Endposition stehenden Ofen für die Hoch- und Endfahrt speisen, während der Transformator 3 zu dem anderen Endofen der Ofenreihe gefahren wird, um diesen anzufahren. Dieser Boosterbetrieb gestattet eine bessere Kapazitätsnutzung der Ofenanlage und ist zudem gegen Störungen weniger empfindlich, da bei Ausfall eines Transformators immer noch ein Betrieb mit reduzierter Kapazität möglich ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, kleinere Stromversorgungsaggregate auch für öfen größerer Abmessungen und damit größerer Anschlußleistungen zu verwenden.

Andererseits erfordert diese einen verbesserten Boosterbetrieb ermöglichende Anordnung einen größeren technischen Aufwand und sie ist zudem unter den rauhen Betriebsbedingungen, z. B. einer Graphitierungsanlage, verhältnismäßig störanfällig. So erstreckt sich beispielsweise der zur Aufnahme der verfahrbaren Transformatoren vorgesehene Raum über die gesamte Länge der Ofenreihe und durch das Verfahren der Transformatoren beim Wechsel auf eine neue Ofeneinheit entsteht unvermeidbar ein die Nutzungsdauer der Anlage mindernder Zeitverlust. Alle notwendigen Verbindungen zu den Ofeneinheiten müssen zudem vor jeder Ofenfahrt jedesmal neu durch Leitungen, Schalter und Schläuche hergestellt werden, wodurch der Verschleiß der Verbindungselemente erhöht wird und Störungen durch unsachgemäß hergestellte Verbindungen nicht auszuschließen sind.

Wird schließlich zur Versorgung der Hochstrornwiderstandsöfen Gleichstrom verwendet, wobei jeder Transformator mit einer Gleichrichteranordnung zu einer verfahrbaren Transformator-Gleichrichter-Einheit zusammengefaßt ist, so zwingt die Verfahrbarkeit zu Kompromissen hinsichtlich der Auslegung der Einheiten, wodurch insbesondere Wirkungsgrad, Betriebssicherheit und ebenfalls der Investitionsaufwand ungünstig beeinflußt werden. Durch die Verfahrbarkeit der Einheiten wird darüber hinaus ihre maximale Leistung beschränkt, wobei die geringere Leistung durch Parallelschaltung von mehr ails zwei Einheiten auf einen Ofen ohne nachteilige Vergrößerung der Ofenabstände nicht ausgeglichen werden kann.

Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe

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zugrunde, die Anordnung zur Stromversorgung einer Gruppe von Hochstromwiderstandsöfen gemäß der deutschen Patentschrift 12 04 760 weiterzuentwickeln und die Vorteile des Boosterbetriebs zu realisieren, insbesondere durch die Verkleinerung von Tot- und Ausfallzeiten und durch die Verbesserung von Wirkungsgrad und Betriebssicherheit.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Ofengruppe in zwei Untergruppen mit jeweils einem Transformator unterteilt ist und ein dritter Transformator wahlweise zu der einen und der anderen Untergruppe parallel geschaltet werden kann, wobei die Transformatoren zwischen den Untergruppen aufgestellt sind. Die Transformatoren können mit Gleichrichtern kombiniert sein und nach einer bevorzugten ■ Ausführung sind bei Verwendung von Transformator-Gleichrichter-Einheiten die Hochstromschienen zwischen den Einheiten und den Hochstromtrennern für die Hälfte des maximalen Ofenstroms bemessen.

Die erfindungsgemäße Anordnung erfordert gegenüber dem bekannten Boosterbetrieb mit ortsfesten Transformatoren nur ein sowohl für die Anfahrt als auch für die Endfahrt dienendes Hochstromschienensystem und benötigt entsprechend weniger Hochstromschienen und Hochstromschaltgeräte. Die ortsfeste Aufstellung von Transformatoren oder Transformator-Gleichrichter-Einheiten ermöglicht gegenüber dem Boosterbetrieb mit verfahrbaren Transformatoren oder Transformator-Gleichrichter-Einheiten eine optimale Auslegung der Geräte hinsichtlich Wirkungsgrad und Betriebssicherheit. Schließlich entfallen das für verfahrbare Transformatoren erforderliche Hochspannungsschienensystem sowie die Transformatorenhalle, die sich über die ganze Länge der Ofenreihe erstreckt. Der Aufwand für Hochstromschienen kann schließlich bei Verwendung von Transformator-Gleichrichter-Einheiten vermindert werden, da die Schienen nur für den halben maximalen Ofenstrom zu bemessen sind. Die effektive Nutzungsdauer der Anlage wird schließlich durch Wegfall der durch das Verfahren und Anschließen der Transformatoren gegebenen Ausfallzeiten sowie die geringe Störanfälligkeit infolge der geringen Zahl ständig lösbarer Verbindungselemente erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer Anordnung für Boosterbetrieb mit stationären Transformatoren,

F i g. 2 eine Anordnung mit verfahrbaren Transformatoren,

F i g. 3 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Wechselstromspeisung,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel mit Gleichstromspeisung.

In F i g. 1 ist eine Anordnung zur Stromversorgung einer Gruppe von acht Hochstromwiderstandsöfen 01 bis 08 durch einen Haupttransformator HT und einen Vortransformator VTdargestellt, die ortsfest neben der Ofenreihe angeordnet und mit den Hochstromschienen HS 1 bzw. WS 2 verbunden sind. Die Hochspannungsseite der Anordnung ist wie auch in den folgenden Zeichnungen nicht dargestellt.

Der Haupttransformator HT speist über die Hochstromschiene HS beispielsweise den Ofen 01 und fährt den Ofen auf die gewünschte Endtemperatur, während gleichzeitig der Vortransformator VT über die Stromschienen HS 2 auf den Ofen 02 geschaltet ist und diesen

s anfährt. Nach Abschluß der Endfahrt werden der Transformator WTauf den Ofen 02 und der Transformator VTauf den Ofen 03 geschaltet und das Spiel beginnt von neuem.
In F i g. 2 ist eine Anordnung für einen Boosterbetrieb

ίο mit drei auf dem Schienengleis Sg verfahrbaren Transformatoren dargestellt. Der Transformator TR 1 speist beispielsweise den Ofen 01 und fährt ihn an. Die parallelgeschalteten Transformatoren TA 2 und TR 3 sind auf den Ofen 02 geschaltet und erhitzen den Ofen auf die gewünschte Endtemperatur. Nach dem Erreichen der Endtemperatur wird der Transformator TA 2 zum Ofen 01 und der Transformator TR 3 zum Ofen OX am anderen Ende verfahren und nach Anschließen der Transformatoren beginnt für den Ofen 01 die Endfahrt

zo und für den Ofen O-Ydie Anfahrt.

Die in Fig.3 dargestellte Anordnung enthält eine Gruppe von 12 Hochstromwiderstandsöfen 01 bis 012, die in zwei Untergruppen zu je 6 öfen unterteilt sind. Der Transformator TA 1 ist der Untergruppe 01 bis 06 und der Transformator TR 2 der zweiten Untergruppe 07 bis 012 fest zugeordnet. Der Transformator TR 3 ist wahlweise zeitlich nacheinander sowohl der ersten als auch der zweiten Untergruppe zuschaltbar, wodurch bei gleicher Leistung der verwendeten Transformatoren sich die an dem Ofen verfügbare Leistung jeweils verdoppelt und für das Anfahren und die Endfahrt eine ausreichende Leistung bereitsteht.

Der Transformator TR 1 speist beispielsweise über einen Hochstromtrenner den Ofen 01 der ersten

.vs Untergruppe und fährt ihn an. Während der gleichen Zeit wird der Ofen 07 der zweiten Untergruppe von den beiden parallelgeschalteten Transformatoren Ti? 2 und TR 3 auf die gewünschte Endtemperatur hochgefahren. Nach Abschluß der Endfahrt wird der Transformator TR 3 auf den Ofen 01 aufgeschaltet und dieser Ofen auf die Endtemperatur hochgefahren. Der Transformator TR 2 wird zur gleichen Zeit auf den Ofen 08 geschaltet, dessen Anfahrperiode damit beginnt. Jeweils ein Ofen der Untergruppen wird aufgeheizt, wobei wechselweise ein Ofen von einem Transformator und der zweite Ofen von zwei Transformatoren gespeist wird.

In Fig.4 sind ebenfalls zwei Untergruppen von

jeweils 6 in Reihe angeordneten Hochstromwiderstands-

■ öfen dargestellt. Die Transformator-Gleichrichter-Einheiten TG1 und TG 2 sind den Untergruppen 01 bis 06 bzw. 07 bis 012 fest zugeordnet. Die Einheit TG 3 ist wahlweise zeitlich nacheinander den beiden Untergruppen aufschaltbar. Der Betrieb der Anordnung erfolgt in der in Fig.3 beschriebenen Weise. Die Hochstromschienen zwischen den Transformator-Gleichrichter-Einheiten und den Hochstromtrennern sind jeweils auf den halben maximalen Ofenstrom ausgelegt. Zeichnerisch nicht dargestellt sind Verbindungsschienen zwischen den Untergruppen, die bei Ausfall eines Transformators bzw. Gleichrichters die Aufrechterhaltun~ des Betriebs ermöglichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Stromversorgung einer Gruppe von Hochstromwiderstandsöfen durch mehrere auf den einzelnen Ofen zeitlich nacheinander einzeln ^ und zu mehreren in Parallelschaltung aufschaltbare Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofengruppe in zwei Untergruppen mit jeweils einem Transformator unterteilt ist und ein dritter Transformator wahlweise zu der einen und i" der anderen Untergruppe parallel geschaltet werden kann, wobei die Transformatoren zwischen den Untergruppen aufgestellt sind.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transformator mit einem Gleichrichter zu einer Transformator-Gleichrichter-Einheit zusammengefaßt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochstromsichienen zwischen den Transformatoren-Gleichrichter-Einheiten 2» und den an den Öfen angeordneten Hochstromtrennern für die Hälfte des maximalem Ofenstroms bemessen sind.