-
Elektrothermischer Schmelzofen für möglichst induktionsfreie Stromzufuhr
zu den einzelnen Elektroden Die Erfindung betrifft einen elektrothermischen Schmelzofen
für möglichst induktionsfreie Stromzufuhr zu den einzelnen Elektroden, die in den
Eckpunkten eines ;gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, mit Sternschaltung .auf
der Sekundärseite der Speisetransformatoren.
-
Da der induktive Spannungsverluist in einem Stromleiter annähernd
proportional der Stromstärke ist, so muß beim Bau großer elektrischer Schmelzöfen
die Stromzufuhr zu den Elektroden möglichst verlustlos ausgeführt werden.
-
Die großen Schmelzöfen sind jetzt meistens Dreiphas.enöfen, und die
Transformatoren, die solchen Öfen den Strom liefern, sind ,auf der Sekundärseite
entweder in Stern ,oder in Dreieck geschaltet. Die Leitungen, die den Nullpunkt
der Stern- oder der Dreieckschaltung bilden, liegen dabei entweder am Transformator
oder in der Nähe des, Ofens, wo die beweglichen Leitungen nach den Elektroden anfangen.
Die von den drei Phasen kommenden Leitungen werden, durch Verschachtelung kompensiert,
nur bis zum Ofen geführt, wo die festen: Leitungen enden und die beweglichen anfangen.
Gewöhnlich sind bei den bekannten Öfen die drei Elektroden in einer Reihe angeordnet.
Dabei entstehen bei Verwendung von Drehstrom folgende Nachteile: Da die mittlere
Elektrode im Kraftfeld der beiden ,anderen Elektroden liegt, ist die gegenseitige
Induktion zwischen den drei Elektroden verschieden. Daraus folgt, da.ß der elektrische
Widerstand der Leitungen von dem Punkt, wo, das Verschachteln der Leitungen ,aufhört,
bis, zu den einzelnen Elektroden verschieden ist, da die eine der äußeren Elektroden
einen höheren Widerstand hat als die mittlere Elektrode und die zweite Außenelektrode
einen entsprechend geringeren Widerstand. Unter der Voraussetzung, d,aß die Phasenspannung
überall die gleiche ist, wird eine der äußeren Elektroden, und zwar diejenige, die
den geringsten Widerstand aufweist, dem Schmelzbad mehr Energie zuführen als die
mittlere Elektrode, und die zweite Außenelektrode führt dein Bade entsprechend weniger
Energie zu.
-
Diese ungleichmäßige Energieverteihrng ist für den Ofenbetrieb ungünstig.
Es sind daher verschiedene Ofenbauarten bekanntgeworden, die diesen Übelstand zu
vermeiden suchen.
Es sind Elektrodenöfen bekannt; hei denen die
Elektroden in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und die Leitungen
von dem Transformator verschach= telt bis zum Ofen geführt und hier im Dreieck verbunden.
sind. Die Dreieckpunkte wex-; den vorzugsweise direkt auf -die Elektroden oder ihre
Armatur verlegt: Da. die Dreieckschaltung eine Ringschaltung ist; müssen alle drei
Transformatoren dasselbe Umsetzungsverhältnis haben, also, mit derselben Spannung
.arbeiten, da man sonst innere Ausgleichströme durch die Transformatoren und die
Kupferleitungen erhält.
-
Im Gegensatz hierzu sind bei dem Schmelzofen nach der Erfindung die
zum gemeinsamen Sternpunkt führenden Leiter der drei Phasen bis in die Nähe des
Mittelpunktes des von den Elektroden gebildeten Dreiecks geführt und die zu den
Elektroden führenden beweglichen Leiter der drei Phasen unmittelbar neben den ersten
Leiter angeordnet.
-
Nach der Erfindung werden daher die Leitungen den in Dreieck angeordneten
Elektroden so zugeführt, daß sie von keinem schädlichen elektromagnetischen Kraftfeld
umgeben .sind, bis sie die Elektroden in Richtung der Ofenachse passiert haben.
Der Nullpunkt der Sternschaltung liegt dabei an einem Punkt, der innerhalb eines
Kreises sich befindet, der durch die drei Elektroden gezogen werden kann. Dadurch
wird der Vorteil erreicht, daß die induktiven Spannungsverluste in den Zuführungsleitern
sehr gering sind.
-
In den Fig. i und z der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsformen
eines elektrothermischen Schmelzofens nach der Erfindung dargestellt. Die Nulleitungen
sind etwas dünner ausgezogen als die zu den Elektroden führenden Leitungen.
-
i sind Transfö.rmatoren, die auf der Primärseite in Dreieck geschaltet
sind, z ist ein Ofen, in dem Elektroden 3 in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks
aufgestellt sind.
-
Fig. i zeigt zwei Leitungen auf der Sekundärseite, während Fig. z
nur eine Zuleitung zeigt (Hin- und Rückleitung). Die Leitungen können im Bedarfsfalle
noch weiter aufgeteilt sein; es können z. B. acht parallel geschaltete Leitungen
vorgesehen sein entsprechend der Gesamtstrommenge, die verwendet wird. Die Leitungen
bestehen zweckmäßig aus wasser-.gekühlten Kupferrohren. Vom Ofenrand bis zztin Elektrodenhalter
sind die Zuleitungen q. btyüeglich z. B. in Form von Kabeln aus-Zetildet, während
die Rückleitungen 5 in 'Form starrer Rotire zum Nullpunkt in der Ofenachse geführt
sind. Die beweglichen Zuleitungen und die starren Rückleitungen sind in zwei lotrechten
Ebenen dicht nebeneinander untergebracht, so daß die Kraftfelder sich bis an die
Elektroden soweit wie möglich kompensieren. Unkompensiert bleiben nur die kurzen
Nulleitungsstücke von der Elektrode bis zur Ofenachse.
-
Fig. z zeigt einen Ofen mit einer Zuleitung 6 und einer Rückleitung
7 für jede Phase. Auch hier sind wieder die Zuleitungen 6 vom Ofenrand bis zum EIektrodenhalter
beweglich .ausgebildet-, `während die Rückleitungen. 7, die über die Mittelachse
des Ofens geführt sind, starr sind. Die Zuleitungen bestehen zweckmäßig aus wassergekühlten
Kabeln. Der Leiter des Kabels ist feindrahtig und von einem biegsamen Metallschlauch
umgeben, in welchem Wasser zirkuliert.
-
Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Nulleitungen über
die Mittelachse des Ofens geführt. Wegen der großen Stromstärken, in der Praxis
bis zu 8o ooo Ampere, nehmen die Leitungen sehr große Abmessungen an und müssen
deshalb in der Mitte des Ofens an ein großes, wassergekühltes, auf der Zeichnung
nicht dargestelltes Gußstück angeschlossen werden.