DE293364C

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Publication number: DE293364C
Application number: DENDAT293364D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV* 293364 KLASSE 21 h. GRUPPE

Elektrischer Widerstandsofen für Betrieb mit unverkettetem, mehrphasigem Wechselstrom.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juni 1913 ab.

Bei der Benutzung mehrphasiger Wechselströme für die Beheizung elektrischer Widerstandsöfen, insbesondere solcher für metallurgische Zwecke, ist es von Wichtigkeit, daß neben einer möglichst gleichmäßigen Erhitzung des Bades auch eine gleichmäßige Belastung der Netzphasen erzielt wird. Die Mittel, mit denen dies bei unverketteten Mehrphasenströmen erreicht wird, bilden den Gegenstand der Erfin-

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Man hat bisher im allgemeinen eine Anordnung der Elektroden im Ofen benutzt, wie sie beispielsweise in der Fig. ι dargestellt ist. Dabei liegen die mit den Anfängen der einzelnen Phasen verbundenen Elektroden einerseits und die an die Enden der Phasen angeschlossenen anderseits auf einer den Heizraum umschließenden Mantelfläche in Richtung der Ofenachse nebeneinander. Es treten dann Ströme zwisehen den sämtlichen Elektroden auf, da alle Potentialdifferenzen gegeneinander aufweisen. Die mittlere Phase wird jedoch einen höheren Strom führen als die beiden äußeren, und es tritt dadurch eine unsymmetrische Phasenbelastung des Drehstromnetzes ein. Diese unsymmetrische Belastung macht teure, schlecht ausgenutzte Ofentransformatoren erforderlich und wirkt bei größeren Ofenleistungen auch in den Zentralen sehr störend.

Auch durch Anordnung der Elektroden in einer Ebene senkrecht zur Ofenachse gelangt, man nicht ohne weiteres zu einer gleichmäßigen Belastung der Phasen. Solange die Anfänge einerseits und die Enden der Phasen anderseits nebeneinander angeschlossen sind, wird der Strom der mittleren Phase stärker und die Belastung daher unsymmetrisch sein.

Erfmdungsgemäß soll nun eine symmetrische Netzbelastung und eine gleichzeitige Verteilung des Stromes auf möglichst viele Wege dadurch erzielt werden, daß für jede einzelne Phase Zahl und gegenseitige Lage der Elektroden die gleiche ist, daß aber die Elektroden verschiedener Phasen um einen dem Phasenunterschied entsprechenden Winkel gegeneinander verschoben sind. Bei Drehstrom z. B. gelangt das Elektrodensystem einer Phase mit dem einer der beiden anderen Phasen zur Deckung, wenn man es sich in der einen oder in der anderen Richtung um 120 ° gedreht denkt. So sind beispielsweise in Fig. 2 die Elektroden mit den Transformatorklemmen in der Weise verbunden, daß jede Elektrode den anderen gegenüber Potentialdifferenzen aufweist, die den Abständen proportional sind. Nach Fig. 3 sind die Elektroden ebenfalls gleichmäßig über den Umfang der Heizkammer verteilt, doch stehen je zwei benachbarte mit Anfang und Ende einer Phase in Verbindung. Die Potentialdifferenzen entsprechen hier also nicht mehr den Abständen. Es besitzt aber jede Elektrode, die mit einem Phasenanfang. verbunden ist, in bezug auf die anderen Elektroden bei gleichen Widerstandswegen gleiche Potentialdifferenzen, und dasselbe gilt von den Elektroden, die an die Enden der Phasen angeschlossen sind. Es muß . daher auch in diesem Falle eine symmetrische Belastung des Netzes stattfinden. ■

Selbstverständlich kann die Zahl der Elektroden auch größer sein, als sie in den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen angenommen ist, indem jede Klemme des Transformators gleichzeitig mit mehreren Elektroden in Verbindung steht. Auch in diesem Falle wird die Belastung der Phasen eine gleichmäßige sein, wenn die angegebene Bedingung hinsichtlich der Lage der Elektroden zueinander, erfüllt ist.

Ein solcher Ofen wird nun im allgemeinen eine ziemliche Höhe oder Länge besitzen. Das gekennzeichnete Prinzip läßt sich dem anpassen, indem eine Zahl derartiger Ebenen übereinander oder hintereinander angebracht wird. Es ist einleuchtend, daß an der gleichmäßigen Belastung der Netzphasen nichts geändert wird, wohl aber wird die Zahl der Stellen vermehrt, an denen Heizströme fließen. Es treten hierdurch natürlich auch Ströme zwischen den Elektroden verschiedener Ebenen auf, und man hat es in der Hand, die Richtung und Stärke derselben zu beeinflussen, indem man die Elektroden gleichen Potentials, deren es nunmehr in dem Ofen eine ganze Anzahl gibt (jede Ebene enthält ja wenigstens je eine Elektrode pro Klemme des Transformators), in ganz bestimmte Lagen zueinander bringt. Man müßte die Anordnung z. B. so treffen, daß eine durch, die Ofenachse gelegt gedachte Ebene auf den verschiedenen Elektrodenebenen jeweils die Elektroden gleichen Potentials trifft. Man kann aber auch die einzelnen Elektrodenebenen so gegeneinander versetzen, daß die gedachte Ebene lauter verschiedene Elektroden schneidet (Fig. 6). . Man hat hierbei ein Mittel, die Bewegung zu beeinflussen, in die das Bad durch die Ströme bekanntlich versetzt wird, indem man die von einer zur anderen fließenden Ströme im Sinne des Drehfeldes oder umgekehrt fließen läßt. Auch die Stärke dieser Ströme kann man regeln, einmal durch den Abstand der Elektrodenebenen, sodann durch den Winkel, unter dem man die Elektroden gleichen Potentials zueinander verlegt. Allen diesen Ausführungsformen bleibt jedoch die gleichmäßige Belastung der Netzphasen gemeinsam.

Es ist nun unter Umständen konstruktiv schwierig, zu jeder dieser Elektroden eine besondere Stromzuführung vorzusehen. Das kann vereinfacht werden, indem man die Elektroden gleichen Potentials untereinander konstruktiv · verbindet und diesen Elektrodenaggregaten nur einmal den Strom zuführt (Fig. 4). Hat man z. B. die Elektroden gleichen Potentials in den verschiedenen Ebenen gegeneinander versetzt, so erhält die konstruktive Verbindung die Form einer Schraubenlinie größerer oder geringerer Steigung. Ein weiterer Schritt ist es, diese konstruktive Verbindung auf ihrer ganzen Länge als Elektrode auszubilden (Fig. 5). Das Ergebnis einer solchen Anordnung ist natürlich eine ganz besonders gleichmäßige Beheizung des Bades. In bezug auf die gleichmäßige Belastung der Netzphasen wird dabei nichts geändert.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Widerstandsofen für Betrieb mit unverkettetem, mehrphasigem Wechselstrom, bei dem die Elektroden in einer oder mehreren Gruppen auf einer den Schmelzraum umschließenden Mantelfläche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne Phase Zahl und gegenseitige Lage der Elektroden die gleiche ist und die Elektroden verschiedener Phasen um einen dem Phasen unterschied entsprechenden Winkel gegeneinander verschoben sind, so daß eine symmetrische Belastung des Netzes erzielt wird.

2. Ausführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß die Elektroden jeder Gruppe über den Umfang gleichmäßig verteilt sind und abwechselnd mit Anfängen oder Enden der Phasen in Verbindung stehen.

3. Ausführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Elektroden jeder Gruppe den Potential-

. differenzen proportional sind.

4. Ausführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden sich angenähert über die ganze Länge bzw. Höhe der Heizkammer erstrecken.

5. Ausführung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden derart schraubenförmige Gestalt erhalten, daß sowohl in allen Vertikal- als auch in allen Horizontalschnitten aufeinanderfolgende Elektrodenschnittflächen verschiedenes Potential besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.