DE623196C

DE623196C - Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Flammenbogenoefen mit von Gegenlaufturbinenangetriebenen Wechselstromerzeugern

Info

Publication number: DE623196C
Application number: DEA68583D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1932-04-15
Filing date: 1932-04-15
Publication date: 1935-12-20

Description

Der Betrieb von elektrischen Flammenbogenöfen kann mit Wechselstrom normaler Frequenz, Hochfrequenzstrom oder Gleichstrom erfolgen. Die Wahl der Stromart wird durch die Eigenart des jeweiligen Prozesses im Ofen bedingt. Bei allen Stromarten müssen besondere Einrichtungen vorgesehen werden, die das Abreißen des Flammenbogens verhindern. Diese Einrichtungen sind

ίο je nach den Stromarten verschieden.

Bei Speisung des Flammenbogens mit Wechselstrom normaler Frequenz wird das Abreißen des Flammenbogens bei Stromdurchgang durch Null dadurch vermieden, daß in den Wechselstromkreis eine Induktivität eingeschaltet wird, die eine bedeutende Nacheilung des Stromes gegenüber der Spannung bewirkt. Bei Durchgang des Stromes durch Null hat die Spannung bereits wieder einen solchen Wert erreicht, daß sie den Flammenbogen infolge der ionisiert bleibenden Gas- oder Dampfstrecke neu zündet. ^e

Bei Speisung des Flammenbogens mit Stromerzeugern, die durch Gegenlaufturbinen angetrieben werden, sind mit Rücksicht auf die Eigenart der Gegenlaufturbine besondere Einrichtungen notwendig. Die Gegenlaufturbine ist eine Turbine mit radialer Dampfströmung; sie kann beispielsweise im wesentlichen aus zwei Turbinenscheiben bestehen, in welchen konzentrische Schaufelkränze so eingesetzt sind, daß die Schaufelkränze der j einen Scheibe in die von den Schaufelkränzen gebildeten Zwischenräume der anderen Scheibe passen. Beide Scheiben laufen dann in entgegengesetzter Richtung und geben die durch Entspannung des Dampfes erzeugte Leistung an mindestens je einen Stromerzeuger ab.

Bei mit Gegenlaufturbinen gekuppelten Stromerzeugern, die zur Speisung von elektrischen Flammenbogenöfen dienen, gestaltet sich der Betrieb deshalb schwierig, weil Änderungen des Betriebszustandes des einen Stromerzeugers auch Rückwirkungen auf den anderen Stromerzeuger verursachen, die den Betrieb des Flammenbogenofens stören. Die Speisung je eines Flammenbogenofens von je einem mit einer Gegenlaufturbine gekuppelten Vv^echselstromerzeuger ist mit den eingangs erwähnten Einrichtungen allein nicht möglich. Vor allem ist zu beachten, daß bei einer Gegenlaufturbine die Drehmomente auf beiden Kupplungs Seiten stets einander gleich sind, während die Drehzahlen und damit die Leistungen an sich jedoch verschieden sein können.

Die Energieaufnahme eines Flammenbogens ist von vielen Einflüssen physikalischchemischer Art abhängig. Die chemische Reaktion im Flammenbogen verläuft endotherm, d. h. zur Herbeiführung der Reaktion ist ein Wärme-, bzw. Energieaufwand notwendig. Dieser Energieaufwand ist bei gleicher Flammenlänge variabel, je nach dem

Einfluß" der Zusammensetzung und der Reaktionsgeschwindigkeit (Konzentration) der Gase, der Temperatur und des Druckes der Gase, des Elektrodenmaterials und anderen Einflüssen. Je nach dem Überwiegen eines dieser Einflüsse ist bei gleicher Flammenlänge unter Umständen eine wesentliche Spannungserhöhung notwendig, um den Flammenbogen zu unterhalten, und eine Erhöhung der Stromstärke, um ein ruhiges Brennen der Flamme zu bewirken. Diese Belastungsschwankungen eines Flammenbogens· würden sich mit Rücksicht auf die Eigenart der Gegenlaufturbine auf den anderen mit der Gegenlaufturbine gekuppelten Wechselstromerzeuger und somit auf den anderen von diesem Stromerzeuger gespeisten Flammenbogen übertragen, der im Betrieb gestört oder zum Erlöschen gebracht wird. Bei eintretenden Kurzschlüssen im Flammenbogen, die im Betrieb beispielsweise beim Durchbrennen der Isolation vorkommen, würde das Drehmoment der Gegenlaufturbine zur Massenbeschleunigung - aufa5 gewandt und die Turbine durchgehen, oder es würde durch entsprechende Einrichtungen automatisch die Zuleitung des Dampfes ab-= gesperrt. In beiden Fällen wird der Flammenbogen des anderen Flammenbogenofens zum Erlöschen kommen, so daß ein Betrieb in dieser Anordnung nicht möglich ist.

Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß die zur Speisung von einem oder von parallel geschalteten Plammenbogenöfen erforderliche Leistung von zwei oder anStromerzeugern geliefert wird, die den Flämmenbogen bei Reihen- und Parallelschaltung der Stromerzeuger jeweils mit einem Teil der Betriebsspannung und dem Normalstrom speisen, wobei diejenigen Stromerzeuger, die elektrisch zusammengehören, mit verschiedenen Wellen der Gegenlaufturbine gekuppelt sind. Daß der Flammenbogen bei Reihen- und- Parallel-4-5 schaltung der Stromerzeuger jeweils mit einem Teil der Betriebsspannung und Normalstrom gespeist wird, kommt daher, daß in den Stromkreis des Flammenbogens eine Drosselspule eingeschaltet ist, welche einen Teil der Spannung verzehrt, weshalb noch ein Teil der Betriebsspannung für den Flammenbogen in Frage'kommt.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine . Einrichtung der letztgenannten Art, bei der erfindungsgemäß Mittel vorgesehen 'sind, die den synchronen Gang der Wechselstromerzeuger und die richtige Phasenlage der Teilspannungen bewirken-.

In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Fig. ι bis 3 ■ dargestellt. In allen Figuren ber deutet T die Gegenlaufturbine, O den oder die Flammenbogenöfen, D eine vorgeschaltete Drossel, Js die Generatoren und A die Erregermaschine für dieselben.

Bei Betrieb mit Einphasenwechselstrom können die Ankerwicklungen (Statorwicklungen) der Stromerzeuger parallel geschaltet sein. Die Induktoren können in Parallelschaltung oder in Serienschaltung erregt werden. Bei Parallelschaltung der Ankerwicklungen wird im Betrieb des Turbosatzes ohne weiteren Eingriff synchroner Lauf bewirkt. Die Drossespule, die bei Betrieb mit normalen Wechselstromerzeugern als Beruhigung für den Lichtbogen bekannt ist, hat gemäß der Erfindung bei mit Gegenlaufturbinen gekuppelten Wechselstromerzeugern die weitere Eigenschaft, zu bewirken, daß die Spannung der¹ Sammelschienen nicht auf Null fällt und damit die Hauptmaschinen bei betriebsmäßigen Kurzschlüssen des Flammenbogenofens nicht außer Tritt fallen.

Fig. ι zeigt das- Schaltbild einer Anlage, bei der zwei Einphasengeneratoren E, B, - welche parallel geschaltet sind und von der gemeinsamen Erregermaschine A erregt werden, einen Flammenbogenöfen O speisen. U₁ XJ sind die einphasigen Ständerwicklungen der Generatoren. go

Fig. 2 zeigt den Fall, daß zwei Flammenbogenöfen O von je zwei auf verschiedenen Seiten der Turbine sitzenden Einphasengeneratoren E gespeist werden. Die beiden zu einem Ofen gehörigen Einphasengeneratoren sind jeweils parallel geschaltet. In der Zeichnung sind für die beiden Ofenaggregate zwei verschiedene Erregermaschinen A angenommen. Es könnte natürlich auch eine einzige Erregermaschine verwendet werden. 10p

Bei Reihenschaltung der Anker gemäß Fig. 3 sind besondere Hilfsmittel notwendig, um die genaue Übereinstimmung der Frequenz und die Phasengleichheit der beiden Teilspannungen zu erzwingen. Als Hilfseinrichtung wird beispielsweise auf beiden Ankern (Statoren) je eine verhältnismäßig schwache Mehrphasenwicklung Y als Synchronisierwicklung aufgebracht, welche parallel geschaltet werden. Die synchronisierenden Mehrphasenwicklungen müssen so eingestellt sein, daß in den einphasigen Hauptständerwicklungen Spannungen von gleicher Phase induziert werden. Bei Betrieb fließt in dem Mehrphasenkreis nur ein schwacher synchronisierender Mehrphasenstrom. Wirkstrom könnte nur fließen, wenn die Drehmomente verschieden wären; Blindstrom könnte nur fließen, wenn die Erregung verschieden wäre. Ungleichheit der Erregung oder des Drehmomentes ist aber bei Einrichtungen gemäß der Erfindung nicht möglich.

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Es sind noch andere Hilfseinrichtungen möglich, um den synchronen Gang der Stromerzeuger bei Reihenschaltung der Anker zu erzwingen. Beispielsweise ist es nicht notwendig, daß die Synchronisierwicklung in den Hauptmaschinen selbst untergebracht wird, sondern es können zwei kleine Synchronmaschinen, die die synchronisierenden Momente liefern, mit den Wellen der Hauptmaschine gekuppelt werden. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß die synchronisierenden Wicklungen oder Hilfsmaschinen mehrphasig ausgeführt werden; sie könnten auch zwei- oder 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 Induktor auszurüsten. Abgesehen von Hilfseinrichtungen ähnlicher Art ist es ohne weiteres möglich, durch mechanische Hilfsmittel synchronen Gang der Stromerzeuger zu bewirken, beispielsweise durch ein Differentialgetriebe, über das die Stromerzeuger mechanisch miteinander gekuppelt sind. Charakteristisch für alle diese Hilfseinrichtungen ist, daß sie nur kleine Momente zu übertragen haben.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Flammenbogenöfen mit von Gegenlaufturbinen angetriebenen Wechselstromerzeugern, bei der die für den Betrieb eines Flammenbogens erforderliche Leistung von zwei oder 2 n-Stromerzeugern geliefert wird, die den Flammenbogen bei Reihen- und Parallelschaltung der Stromerzeuger jeweils mit einem Teil der Betriebsspannung und dem Normal- ^₀ strom speisen, wobei diejenigen Stromerzeuger, die elektrisch zusammengehören, mit verschiedenen Wellen der Gegenlaufturbine gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den synchronen Gang der Wechsel stromerzeuger und die richtige Phasenlage der Teilspannungen bewirken.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ankern elektrisch zusammengehörender Wechselstromerzeuger je eine Mehrphasenwicklung angeordnet ist, die untereinander parallel geschaltet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Synchronmaschinen mit den Wellen der Wechselstromerzeuger gekuppelt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungswicklung oder die Hilfsmaschinen zwei- oder einphasig ausgeführt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, da-

_/ durch gekennzeichnet, daß Teile der Einphasenhauptwicklungen dazu herangezogen werden, den synchronen Gang der Stromerzeuger und die richtige Phasenlage der Teilspannungen zu bewirken.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen