DE3516940C3 - Lichtbogenofen mit Reaktanzschleife im Hochstromleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenofenanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Lichtbogenofenanlage dieser Art ist durch die DE-OS 15 65 382 bekanntgeworden. Um die bei Anlagen dieser Art vorhandene Reaktanzasymmetrie zu beseitigen, ist der Strom­ leiter für die Mittelelektrode nicht als den Elektro­ dentragarm umgebende Hülse bzw. Schicht aus einem Material guter Leitfähigkeit ausgebildet, sondern über dem entspre­ chenden Elektrodentragarm angebracht. Er weist solche Ab­ messungen und einen solchen Abstand von seinem Elektroden­ tragarm auf, daß zwischen den drei Ofenphasen eine Reak­ tanzsymmetrie erhalten wird. Dies geschieht einerseits über eine Verringerung des Querschnitts dieses Stromleiters ge­ genüber dem Querschnitt der Stromleiter für die anderen Elektroden, wodurch die Eigenreaktanz dieses Abschnitts künstlich erhöht wird, und durch eine Art "unvollständiger Triangulierung" durch die die Größe der Schleifen, die die Mittelphase mit den beiden Außenphasen bildet, der Größe der Schleife zwischen den beiden Außenphasen angenähert wird. Die zur Erhöhung der Eigenreaktanz der Mittelphase vorgenommene Verkleinerung des Querschnitts des Stromlei­ ters führt zu einer Vergrößerung des Ohmschen Widerstan­ des, so daß es zu erhöhten Verlusten kommt.

Durch die EP-0 061 612 A1 ist ein Hochstromleitungssystem für Elektroöfen bekanntgeworden, bei dem die Elektroden­ tragarme für die Stromzufuhr zu der jeweiligen Elektrode an ihrer Außenseite eine Schicht aus elektrisch gut leitendem Material aufweisen, und über Hochstromleiter mit dem Trans­ formator elektrisch verbunden sind. Zur Vermeidung einer Reaktanzasymmetrie sind bei einem Drehstromofen die Elek­ trodentragarme in Form eines gleichseitigen Dreiecks ange­ ordnet, d. h. trianguliert, wie die sonst üblichen, auf den Tragarmen angebrachten Hochstromrohre. Als eine weitere Verbesserung der Reaktanzsymmetrie wird eine vertikale Tragarmverlängerung am elektrodenfernen Ende des Tragarms genannt. Würde diese Lösung als alleinige Maßnahme zur Reak­ tanzsymmetrierung eingesetzt werden, so könnte sie nur durch so große Längen realisiert werden, daß konstruktive Schwierigkeiten entstehen.

Zur Beseitigung dynamischer Unsymmetrien, wie sie durch Veränderung der Lichtbogenlängen, Kurzschlüsse zwischen Elektrode und Einsatzmaterial etc., entstehen, ist es durch das Taschenbuch Elektrotechnik, Band 6, Karl Hanser Verlag München Wien, 1982, Seite 503, bekannt, durch Kurzschlußspulen kompensierte Systeme einzusetzen. Hierdurch werden ins­ besondere Rückwirkungen des Lichtbogenofens auf das Netz vermindert.

Durch die DE-PS 6 29 611 ist ein Dreiphasen-Lichtbogenofen bekanntgeworden, bei dem zur Verringerung der Induktivität der Stromzuleitungen zu den einzelnen Phasen diese in Form von übereinander angeordneten Ringleitern um den Ofen ver­ legt sind. Jede der Ringleitungen, die eine geschlossene Schleife bilden, steht mit einer Hauptzuleitung in Verbin­ dung. Auf jeder Ringleitung ist außerdem eine An­ schlußklemme der Zuleitung zu der betreffenden Elektrode vorgesehen, die auf der Ringleitung derart verschiebbar ist, daß der Abstand des Anschlußpunktes jeder einzelnen Elektrode zu dem zugehörigen Speisepunkt der Ringleitung verändert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den für die betreffende Elektrode wirksamen Widerstand der Ringleitung so weit zu ändern, wie es für den gewünschten Ausgleich der Stromverteilung auf die drei Phasen notwendig ist.

die DE-AS 12 04 321 beschreibt eine Reaktanzsymmetrierung bei einem Lichtbogenofen mittels einer induktiven Zusatzreaktanz. Wird als induktive Zusatzreaktanz ein mit einem Luftspalt versehener Eisenkern, d. h. eine Eisendrossel, eingesetzt, dann besteht hier das Problem, daß durch die Magnetfelder der be­ nachbarten Hochstromleitungen unzulässig hohe Wirbelströme entstehen und durch eine Feldkonzentration Übersättigung ein­ tritt. Um die hierdurch bedingten elektrischen und betriebs­ mäßigen Nachteile zu vermeiden, werden die Zusatzimpedanzen außerhalb der praktisch zu berücksichtigenden magnetischen Einwirkungszone der Hochstromleitungen angeordnet und es wird der Leitungsabschnitt zu den Drosseln bifilar geführt, damit durch diesen Leitungsabschnitt keine die Drosseln störenden Feldler erzeugt werden. Zur Realisierung einer bifilaren Lei­ tungsführung ist eine schleifenförmige Umlenkstelle erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Licht­ bogenofenanlage der eingangs genannten Art durch eine ver­ gleichsweise einfache Maßnahme eine Reaktanzasymmetrie der stromführenden Teile zu vermeiden, d. h., den Scheinwider­ stand der Stromführung für die drei Elektroden aneinander anzupassen, ohne hierbei die Verluste wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei dem Lichtbogenofen der eingangs ge­ nannten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die zusätzliche Schleife, d. h. eine Windung, befindet sich also zwischen dem Transformator und dem mittleren Elektroden­ tragarm. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auf das zusätzliche Stromrohr des mittleren Elektrodentragarms und die im Sinne eines gleichseitigen Dreiecks erfolgende An­ ordnung dieses Stromrohrs in bezug auf die beiden anderen Elektrodentragarme verzichtet werden.

Die zusätzliche Schleife befindet sich vorzugsweise zwi­ schen Ausgang Transformator und Beginn des durchhängenden Hochstromkabels in einem Bereich, in dem die Mittelachse des Hochstromleiters horizontal verläuft.

Um die optimale Anpassung der Scheinwiderstände der Strom­ führungen für die drei Elektroden zu ermöglichen, ist die Schleifengröße der erfindungsgemäßen Reaktanzschleife vor­ zugsweise veränderbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, daß von dem End­ stück eines an den Transformator angeschlossenen Hochstrom­ leiterabschnitts und von dem Endstück eines an den Elektro­ dentragarm angeschlossenen Hochstromleiterabschnitts jeweils ein Teil der Schleife gebildet wird, und daß die Endstücke mittels lösbarer Klemmverbindungen über eine Quertraverse mechanisch und elektrisch verbunden sind. Die beiden Hoch­ stromleiterabschnitte sind vorzugsweise elektrisch und mecha­ nisch nur über die z. B. aus Kupfer bestehende Quertraverse verbunden, können jedoch auch zusätzlich direkt miteinander in Verbindung stehen, d. h. in einem durchgehenden Hochstrom­ leiter zwischen Transformator und Elektrodentragarm ist dann die Schleife gebildet, von der ein Teilabschnitt durch die Quertraverse überbrückt wird. Durch die lösbaren Klemmver­ bindungen läßt sich die Lage der Quertraverse in bezug auf die Schleife ohne großen Aufwand variieren, um eine optimale Anpassung der Scheinwiderstände zu erzielen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Reaktanzschleife für die Strom­ führung eines Lichtbogenofens, wobei die Darstel­ lungsebene senkrecht zur Längsachse der Hochstrom­ leiterabschnitte zwischen Transformator und Elek­ trodenarm des Lichtbogenofens verläuft,

Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Schleife von rechts und

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Schleife von oben.

Ein mit Dreiphasen-Wechselstrom betriebener Lichtbogenofen an sich bekannter Bauart besitzt drei Elektroden mit jeweils einem dazugehörigen Elektrodentragarm. Die drei Elektroden­ tragarme sind parallel zueinander in einer Ebene oberhalb des Ofengefäßes angeordnet. Für die Zufuhr von Strom zu den einzelnen Elektroden besitzen die Elektrodentragarme auf ihrer Außenseite eine Schicht aus elektrisch gut leitendem Material, z. B. Kupfer. An die Elektrodentragarme sind Hochstromkabel angeschlossen, über die von einem Transfor­ mator Wechselstrom in die Elektrodentragarme und die von diesen gehaltenen Elektroden eingespeist wird. Zur Vermei­ dung von Reaktanzverlusten ist es geboten, den Scheinwider­ stand in den Stromwegen der drei Phasen aneinander anzu­ passen. Hierzu dient die im folgenden näher beschriebene Schleife (Reaktanzschleife). Im vorliegenden speziellen Ausführungsbeispiel ist eine einzige Schleife in demjenigen Hochstromleiter ausgebildet, der an dem mittleren Elektro­ dentragarm angeschlossen ist.

Die in den Figuren dargestellte Schleife 1 befindet sich z. B. an einer Stelle des dem mittleren Elektrodentragarm zugeordneten Hochstromleiters, wo dieser etwa horizontal verläuft. Die Schleife liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Mittelachse des Hochstromleiters verläuft.

Ein an den Transformator angeschlossener Hochstromleiter­ abschnitt 2 besitzt ein Endstück, welches derart geformt ist, daß es zwei gerade Abschnitte 2a und 2b bildet, die zueinander und zu dem ankommenden Hochstromleiterabschnitt 2 in rechtem Winkel verlaufen. Im Endbereich des Abschnitts 2b ist mittels Schrauben 7 eine z. B. aus Kupfer bestehende Klemmverbindung 5 festgemacht. Die Klemmverbindung 5 ist Teil einer ebenfalls z. B. aus Kupfer oder einem ähnlich gut leitenden Material bestehenden Quertraverse 4, an deren anderem Ende eine Klemmverbindung 6 ausgebildet ist, die der Klemmverbindung 5 ähnelt.

Die Schrauben 7 sind in Fig. 3 dargestellt und in den Fig. 1 und 2 lediglich durch strich-punktierte Linien angedeutet. Die Klemmverbindung 6 hält einen Endabschnitt 3b eines zum Ofen führenden Hochstromleiterabschnitts 3. Der Hochstrom­ leiterabschnitt 3 ist mit seinem der Schleife 1 abgewandten Ende mit dem mittleren Elektrodentragarm des Lichtbogenofens verbunden. Im Bereich der Schleife ist der Hochstromleiter­ abschnitt 3 so geformt, daß er zwei Endabschnitte 3a und 3b bildet, die zueinander und in bezug auf den Hochstromleiter­ abschnitt 3 einen rechten Winkel bilden.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, befindet sich die Schleife 1 in einer Ebene, die senkrecht zu der Mittelachse L1, L2 der bei­ den Hochstromleiterabschnitte 2 und 3 verläuft. Die Strom­ richtung vom Transformator zum Ofen ist in den Fig. 1 und 3 angedeutet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Hochstrom­ leiterabschnitte 2 und 3 einzelne Leiterabschnitte, d. h. die Leiterabschnitte weisen jeweils ein offenes Ende auf, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Abweichend von dieser Ausführungsform ist es grundsätzlich auch möglich, einen durchgehenden Hoch­ stromleiter vorzusehen. Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 wären dann die beiden Enden miteinander verbunden.

Zur Einstellung der durch die Schleife 1 gebildeten Reaktanz zum Zwecke der Abstimmung der Scheinwiderstände in den drei Stromführungen wird die Lage der Quertraverse 4 in bezug auf die übrigen Teile der Reaktanzschleife verändert. Nach Lösen der Schrauben 7 läßt sich die Traverse in Richtung des in Fig. 1 gezeigten Pfeils P nach oben oder nach unten ver­ schieben, wodurch der Schleifenumfang vergrößert bzw. ver­ kleinert werden kann.

Die Reaktanzschleife wird ebenso wie die Hochstromleiter mit Kühlwasser gekühlt.

Claims (5)

1. Lichtbogenofenanlage mit einem Transformator und drei etwa parallel zueinander in etwa einer Ebene angeord­ neten Elektrodentragarmen, die mindestens auf einem Teil ihrer Länge für die Stromzufuhr zu der jeweiligen Elektrode an ihrer Außenseite eine Schicht aus elektrisch gut leiten­ dem Material aufweisen und über Hochstromleiter mit dem Transformator elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem mittleren Elektrodentragarm führende Hochstromleiter einen Abschnitt (2, 3) enthält, der als zusätzliche Schleife (1) in Form einer einzelnen, eine konzentrierte Induktivität bildenden Windung ausgebildet ist.

2. Lichtbogenanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zusätzliche Schleife (1) in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Mittelachse (L1, L2) des Hochstromleiterabschnitts (2, 3) vor und nach der Schleife (1) verläuft.

3. Lichtbogenofenanlage nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schleifen­ größe veränderbar ist.

4. Lichtbogenofenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Endstück (2a, 2b) eines an den Transformator angeschlossene Hochstromlei­ terabschnitts (2) und von dem Endstück (3a, 3b) eines an den Elektrodentragarm angeschlossenen Hochstromleiterab­ schnitts jeweils ein Teil der zusätzlichen Schleife (1) ge­ bildet wird, und daß die Endstücke mittels lösbarer Klemm­ verbindungen (5, 6) über eine Quertraverse (4) mechanisch und elektrisch verbunden sind.

5. Lichtbogenofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schleife zwischen dem Transformatorausgang und dem flexiblen Hochstromkabel in einem Bereich, in dem die Mittelachse des Hochstromleiters horizontal verläuft, angeordnet ist.