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Transformator zur Speisung von Elektrodenstromkreisen
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Die Erfindung betrifft einen Transformator zur Speisung von Elektroden-Stromkreisen
von insbesondere Glasschmelzöfen, Speisern und dergleichen, wobei jeweils drei Primärwicklungen
des Transformators an die Leiter der drei-Phasen eines Drei-Phasen-Stromnetzes angeschlossen
sind und die Elektrodenstromkreise mit dem Ein- und Ausgang von Sekundärwicklungen
verbunden sind.
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Bei derartigen Transformatoren ist es bisher üblich, jeder Primärwicklung
eine Sekundärwicklung zuzuordnen, wobei ein- und ausgangsseitig je eine Elektrode
eines Elektrodenpaares leitend angeschlossen ist.
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Für den Fall, daß die Sekundärwicklung im Dreieck geschaltet ist,
ist jeweils ausgangsseitig eine von drei Elektroden leitend angeschlossen, wobei
der Stromfluß zwischen den Elektrodenspitzen aller drei Elektroden verläuft.
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Nachteilig bei diesen bekannten Schaltungssystemen ist es, daß die
Stromflüsse zwischen den einzelnen Elektroden phasenverschoben sind und damit Querströme
auftreten, die nicht kontrollierbar und unerwünscht sind. Diese Querströme treten
verstärkt auf, wenn
eine Regelung durch Änderung des Abgriffs an
den einzelnen Sekundärspulen erfolgt. Die Regelung wird dadurch erschwert und kann
nicht mit der gewünschten Exaktheit durchgeführt werden.
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Weiterhin nachteilig ist in diesem Zusammenhang, daß bei einer Regelung
in Verbindung mit einem einzelnen Elektrodenstromkreis und damit an einer einzelnen
Sekundärwicklung eine Schieflast in dem speisenden Drei-Phasen-Netz auftritt. Diese
Schieflast ist von einer bestimmten Größenordnung an unzulässig bzw.
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führt zu erhöhten Stromkosten.
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Aufgrund der vorgenannten Umstände hat es sich als praktisch nicht
durchführbar erwiesen, von den Sekundärwicklungen eines Transformators Elektrodenstromkreise
verschiedensten Widerstandes (z.B. bei verschiedenen Abständen der Elektroden verschiedener
Paare voneinander) abzunehmen. Dadurch sind die Konstruktionsmöglichkeiten innerhalb
von vollelektrischen Wannen, bei mit elektrischer Energie und konventioneller Beheizung
gleichzeitig arbeitenden Wannen und innerhalb von Speisern, Steigern und dergleichen
stark eingeschränkt.
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Es ist weiterhin bekannt, von dem Drei-Phasen-Netz mit Hilfe eines
Gleichstrom-Zwischenkreises einen Einphasen-Wechselstrom zu erzeugen, bei dem eine
einfache Regelung möglich ist und der Phasenverschiebungen und damit Streuströme
sowie indirekt auch Schieflasten ausschließt. Nachteilig ist bei diesem bekannten
Verfahren aber ! daß es entweder mit Motoren oder Gleichrichtern arbeiten muß und
damit der apparative Aufwand unverhältnismäßig groß wird. Derartige Systeme haben
sich daher auch nicht durchsetzen können. Dies liegt insbesondere auch daran, daß
bei Verwendung von Gleichrichter-Zwischenkreisen bei den für das Schmelzen von Glas
erforderlichen hohen Leistungen der finanzielle Aufwand unverhältnismäßig hoch wird.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Transformator bzw. die Schaltung
eines solchen zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Nachteile nicht mehr auftreten
und bei dem es möglich ist, die Elektroden der einzelnen Sekundär-Stromkreise ohne
Phasenverschiebung hinsichtlich der daneben angeordneten zu betreiben.
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Weiterhin soll sicher verhindert werden, daß in dem speisenden Primär
Netz-Schieflasten auftreten und der apparative Aufwand soll gering sein.
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Der erfindungsgemäße Transformator soll darüberhinaus einfach aufgebaut
und störungsunanfällig sein,wobei die Umformverluste gering sein sollen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils drei
zusammengehörige Primärwicklungen gemeinsam in einer oder mehreren Sekundärwicklung(en)
eine Wechselspannung induzieren und der Ein- und Ausgang jeder der Sekundärwicklungen
mit den Enden jeweils eines Elektrodenpaares leitend verbunden sind.
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Besonders vorteilhaft kann dabei bei jedem der Sekundärwicklungen
zur Einstellung der Spannung zwischen den Elektroden der einzelnen Paare der Elektroden
eine Anzahl unterschiedlicher Abgriffspunkte vorliegen.
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Schaltungen dieser Art sind bisher noch nicht bekannt.
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Siehe "Rudolf Küchler", die Transformatoren, 2. Auflage, Springer-Verlag
1966.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der Stand
der Technik anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur
1 a die herkömmliche Schaltung zur Stromversorgung von sich gegenüberliegenden Elektroden,
die paarig angeordnet sind, Figur 1 b die herkömmliche Schaltung zur Versorgung
von drei Elektroden am Umfang eines voll elektrischen Glasschmelzofens, Figur 2
die erfindungsgemäße Schaltung zur Stromversorgung von Elektrodenpaaren gemäß Fig.
1 a und Figur 3 die erfindungsgemäße Schaltung zur Versorgung von Elektrodenpaaren
mit unterschiedlichem Widerstand und unterschiedlichen Stromflüssen.
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Bei den bekannten Schaltungen gemäß den'Figuren 1 (a, b) wirkt jeweils
eine Primärwicklung auf eine Sekundärwicklung, wodurch sich sekundärseitig phasenverschobene
Stromkreise ergeben, so daß Streuspannungen und bei Regelung einzelner Sekundärwicklungen
durch Änderung des Abgriffs eine Schief lage des Primärdreiphasennetzes auftreten.
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Gemäß Fig. 2 stehen die drei Primärspulen 1, 2 und 3 induktiv-magnetisch
mit einer einzigensekundärspule 5 in Verbindung, welche wiederum zusammen mit den
parallel geschalteten Elektroden 4 der Elektrodenpaare in z. B. einem Speiser einen
Wechselstromkreis bildet.
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Zwischen den Stromflüssen zwischen den Elektroden 4 benachbarter Paare
besteht Phasengleichheit, eine Ausbildung von Streuströmen und damit eine ungleichmäßige
Beheizung des Glasstromes in einem Speiser wird dadurch sicher ausgeschlossen.
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Gemäß Fig. 3 wird das erfindungsgemäße System auf Elektrodenpaare
angewendet, zwischen denen unterschiedliche Widerstandsverhältnisse herrschen. Die
drei Primärspulen 1, 2 und 3 wirken gemeinsam auf drei Sekundärspulen, die aber
phasengleiche Stromkreise mit den Elektroden 4 der Elektrodenpaare ausbilden.
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Den unterschiedlichen Widerstandsverhältnissen, die durch die unterschiedlichen
Stromwege durch das Glasbad gegeben sind, wird durch eine Anpassung des Abgriffs
an den einzelnen Sekundärspulen Rechnung getragen, so daß sich Stromkreise für die
Versorgung der Elektrodenpaare mit gleichen Stromflüssen und damit gleicher Aufheizung
des Glasbades einstellen
lassen. Trotz der unterschiedlichen Stromwege
bzw. -widerstände wird also ebenfalls das Auftreten von regelungstechnisch nicht
beherrschbaren Streuströmen verhindert. Eine Schieflast im primären Dreiphasennetz
kann ebenfalls nicht auftreten, da alle drei Primärwicklungen gleichmäßig belastet
sind und auch bei einer Feinregelung bleibt die gleichmäßige Belastung erhalten.
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Angesichts der Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung kann also
von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.