DE969101C - Transformator zur Speisung eines Lichtbogenofens - Google Patents

Transformator zur Speisung eines Lichtbogenofens

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DE969101C
DE969101C DE1948P0028062 DEP0028062D DE969101C DE 969101 C DE969101 C DE 969101C DE 1948P0028062 DE1948P0028062 DE 1948P0028062 DE P0028062 D DEP0028062 D DE P0028062D DE 969101 C DE969101 C DE 969101C
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DE
Germany
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taps
primary winding
winding
transformer
windings
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Expired
Application number
DE1948P0028062
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Rudolf Schaerli
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10Single-phase transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Description

  • Transformator zur Speisung eines Lichtbogenofens Bei der Gewinnung von Stahl im Lichtbogenofen ist der Anfang des Schmelzvorganges gekennzeichnet durch starke Stromstöße, welche hervorgerufen werden durch Verschmelzung einzelner grober Stücke der Beschickung. Diese Stromstöße wirken sich in dem den Ofen speisenden Transformator in der Form von Sprengkräften auf die Wicklungen, im speisenden Netz aber in der Form von heftigen Belastungsschwankungen aus. Es ist deshalb nötig, in den Speisestromkreis einen starken induktiven Widerstand einzuschalten. Mitfortschreitender Einschmelzung der Beschickung werden diese Stromstöße immer seltener, und die Forderung der Betriebe geht dann auf einen möglichst günstigen Leitungsfaktor, d. h. auf einen möglichst kleinen induktiven Widerstand des Stromkreises. Bisher konnten diese beiden einander entgegengesetzten Bedingungen nicht oder nur ungenügend erfüllt werden. Der Grund lag vor allem darin, daß die den Ofen speisende Hochstromwicklung in einer großen Anzahl parallel geschalteter Scheibenspulen bestand, deren Ableitungssystem sehr viel Platz beanspruchte und deshalb außen am Wicklungskörper angebracht werden mußte. Die Regelung der Sekundärspannung erfolgte bisher auf der Primärseite entweder durch einen dem den Ofen speisenden Transformator I vorgeschalteten Stufentransformator II (Fig. i a) oder durch Anzapfungen an der Primärwicklung des den Ofen speisenden Transformators I (Fig. i b). Die Wicklungen des letzteren sind aus den oben angegebenen Gründen einfach konzentrisch angeordnet. In der Fig. i a steht der Anzapfschalter am Anfang des Schmelzvorganges auf dem Punkt A, am Ende desselben auf dem Punkt B des Vorschalttransformators; die dem Ofentransformator zugeführte Spannung wird immer kleiner, dessen Streuspannungsabfall bei gleichbleibenden Sekundäramperewindungen somit - bezogen auf die Sekundärspannung - immer größer. Dasselbe gilt für die Fig. r b. Hier steht der Anzapfschalter am Anfang des Schmelzvorganges auf dem Punkt B und am Ende desselben auf dem Punkt A. In diesem Falle wächst auch noch die Größe der Streufläche, da ja immer mehr Windungen zugeschaltet werden. Daraus geht hervor, daß am Anfang des Schmelzvorganges der induktive Widerstand am kleinsten, an dessen Ende aber am größten ist. Den ersteren Nachteil könnte man noch mit Hilfe einer vorgeschalteten Drosselspule beheben, gegen den letzteren mit seiner Verschlechterung des Leistungsfaktors ist man aber machtlos.
  • Es ist an sich bekannt, die Sekundärwicklung anstatt auf Scheibenspulen aufzubauen, in Form eines Zylinders mit offenem Mantel aus Kupferblech zu wickeln. Man kann hierbei die Wicklung aufteilen und doppelkonzentrisch ausführen. Durch diese Maßnahme kann die Streuung stark herabgesetzt werden. Man hat auch vorgeschlagen, die Hochspannungswicklung in die als doppelkonzentrische Wicklung ausgeführte Sekundärwicklung einzubetten. Hierdurch wird erreicht, daß die Verschiebungskräfte der Wicklung gegeneinander ausgeglichen werden.
  • Bei allen diesen Ausführungen wird aber entweder die Streuung nicht beeinflußt oder nur die Gesamtstreuung von Wicklungen ohne Anzapfungen. Die anfangs erwähnte Schwierigkeit aber, daß die Streuung mit den Anzapfungen sich im falschen Sinne ändert, ist bisher nicht gelöst worden.
  • Erfindungsgemäß wird nun die Primärwicklung eines Hochstrorntransformators für Lichtbogenöfen in zwei konzentrische, in Reihe geschaltete Teile, von denen der eine mit Anzapfungen zur Regelung der Sekundärspannung versehen ist, ausgeführt und zwischen den beiden Teilen die Sekundärwicklung angeordnet, die aus Kupferblech gewickelt ist. Diese Kombination der beiden für sich bekannten Maßnahmen ergibt wesentliche Vorteile. Bei der Regelung der Primärwicklung wird nämlich ein wesentlich günstigerer Verlauf der Streuspannung erhalten, der bei den bisher bekannten Ausführungen nicht zu erreichen ist. Im besonderen wird dies dadurch ermöglicht, daß nur ein Zylinder der Primärwicklung regelbar gemacht wird. Es wirkt dann nämlich die Anordnung bei kleinen Anzapfungen so, wie es zu Beginn eines Schmelzvorganges nötig ist, weil nur eine Zylinderwicklung wirksam ist. Bei größeren Anzapfungen kommt auch der zweite Zvlinder zur Auswirkung, so daß nunmehr die Streuung herabgesetzt wird, «ras bei fortgeschrittenem Schmelzprozeß von Vorteil ist.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. 2 bis q. dargestellt. Die Fig. 2 a, 3 a zeigen Schaltschemata, die Fig. 2 b, 3 b dazugehörige Streufeldbilder und die Fig. q. zeigt im Längsschnitt den Aufbau eines Transformators ohne Ölbehälter und Schalter. In allen Figuren ist mit a die den Ofen speisende Sekundärwicklung bezeichnet. Die Primärwicklung des Ofentransformators besteht aus den in Reihe geschalteten und konzentrisch zueinander angeordneten Wicklungsteilen bi, b2. Der Wicklungsteil b1 ist mit Anzapfungen zur Regelung der Spannung der Sekundärwicklung versehen, während der Wicklungsteil bz keine Regelanzapfungen besitzt. Der keine Anzapfungen aufweisende Wicklungsteil b, der Primärwicklung liegt innen am Kern, der Wicklungsteil bi dagegen außen. Die Sekundärwicklung a liegt zwischen den konzentrischen Wicklungsteilen bi, b2 der Primärwicklung, sie besteht aus einem aus Metallblech gewickelten Zylinder. Der Eisenkern des Transformators besteht aus der die Wicklungen tragenden, radial- oder evolventenförmig geblechten Säule k und einer Anzahl von die Wicklungen käfigartig umschließenden, strahlenförmig an den Kern angesetzten U-förmigen Rückschlußjochen j. Mit s ist der Anzapfschalter für die Wicklung bi und mit zt ein Umschalter für die Änderung der Verbindung zwischen dem mit Anzapfungen versehenen Teil der Primärwicklung und dem ohne Anzapfungen versehenen Teil der Primärwicklung bezeichnet.
  • Beim Beginn des Schmelzvorganges, also bei höchster Sekundärspannung, steht der Schalter s auf der untersten Anzapfstufe B des Teiles b1 der Primärwicklung (Fig. :2a); es ist also nur der Teil b2 der Primärwicklung eingeschaltet. Das ergibt eine .einfachkonzentrische Wicklungsanordnung (Fig. 2b), und der erzeugte induktive Spannungsabfall erreicht seinen Höchstwert. Das zugehörige Streuflußbild ist in Fig.2b oberhalb der Wicklungen gezeigt. Wird nun der Schalter s mit fortschreitendem Schmelzprozeß am angezapften Teil b1 der Primärwicklung entlang nach A verschoben, dann wechselt die Wicklungsanordnung von der einfachkonzentrischen zur doppelkonzentrischen Wicklungsanordnung, der induktive Spannungsabfall nimmt ständig ab und erreicht am Endpunkt A der Regelwicklung b i ein Minimum; vgl. das Streuflußbild unterhalb der Wicklungen in Fig. 2 b.
  • Eine in dieser Beziehung weitergehende Wirkung wird erzielt, wenn der mit Anzapfungen versehene Wicklungsteil bi im Verlauf des Regelvorganges mit dem nicht angezapften Teil b.= so verbunden wird, daß die Teilwicklung b1 vom Anfang des Schmelzprozesses an bis etwa zu dessen Mitte in Gegenschaltung zur Teilwicklung b., liegt, dann aber bis zum Ende des Schmelzprozesses in Zuschaltung geschaltet ist; vgl. Fig. 3a, 3b. Am Anfang des Schmelzvorganges steht dann der Schalter s auf dem unteren, mit dem Punkt B verbundenen Ende der Anzapfwicklung bi; der Umschalter zt ist auf den Punkt A umgelegt, der mit dem oberen Ende der Anzapfwicklung bi verbunden ist. Der Primärstrom durchläuft somit die Regelwicklung b1 umgekehrt zu. der Stromrichtung in der Wicklung b2; vgl. ausgezogene Pfeile in Fig. 3 a. In dieser Regelstellung ergibt sich wieder eine einfachkonzentrische Anordnung mit großem Streuspannungsabfall. Das zugehörige Streuflußbild ist oberhalb der Wicklungen in Fig. 3 b dargestellt. Läuft nun der Schalter mit fortschreitendem Schmelzprozeß über die Anzapfwicklung zum oberen Anzapfpunkt A, so geht der Streuspannungsabfall mit den abgeschalteten Windungen zurück und erreicht auf dem Punkt A einen Zwischenwert. Wird der Umschalter u jetzt auf den unteren Anzapfpunkt B umgelegt und der Schalter s von A noch zurückbewegt, dann ist die Stromrichtung in der mit den Anzapfungen versehenen Primärwicklung b 1 die gleiche wie in der Wicklung b z ohne Anzapfungen, wie aus den in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten Pfeilen hervorgeht. Damit ergibt sich wieder eine doppelkonzentrische Wicklungsanordnung, wobei nach völlständig zurückgelegtem Schaltweg des Schalters s das Minimum für die Streuspannung erreicht wird.
  • Zur Aufnahme des zu Anfang des Ofenbetriebes auftretenden großen Streuflusses besteht der Eisenkörper des Transformators aus der in Fig.4 gezeigten radial gebleckten Säule k, an die strahlenförmig die Rückschlußjoche j angebaut sind, welche aus ebenfalls radial geschichteten Blechen in U-Form bestehen. Die Rückschlußjoche umschließen die Wicklungen käfigartig. Die Verwendung einer Sekundärwicklung aus Kupferblech in Zylinderform ergibt den Vorteil, daß die Ableitungen bequem angebracht und herausgeführt werden können und daß für dieselben nur wenig Platz benötigt wird.
  • Die aus Blech in Form eines Zylinders gewickelte Sekundärwicklung kann nach Bedarf eine oder mehrere Windungen aufweisen. Anstatt daß, wie bei den Beispielen, der mit Anzapfungen versehene Primärwicklungsteil zu äußerst auf dem Kern liegt, kann er auch als innerste Wicklung unmittelbar auf dem Kern angebracht sein. Es ist ferner möglich, einige «% indungen des keine Anzapfungen aufweisenden Primärwicklungsteiles dem mit Anzapfungen versehenen Wicklungsteil der Primärwicklung zuzuordnen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Transformator zur Speisung eines Lichtbogenofens mit einer aus leitendem Blech in der Form eines Zylinders gewickelten Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung zwischen zwei in Reihe geschalteten und konzentrisch zueinander angeordneten Teilen der Primärwicklung untergebracht und daß einer der Teile der Primärwicklung mit Anzapfungen zur Regelung der Sekundärspannung versehen ist.
  2. 2. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einige Windungen des keine Anzapfungen für die Regelung aufweisenden Teiles der Primärwicklung dem mit Anzapfungen versehenen Primärwicklungsteil des Transformators zugeordnet sind.
  3. 3. Transformator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Anzapfungen versehene Primärwicklungsteil mit Hilfe eines Umschalters in Gegen- oder Zuschaltung mit dem keine Anzapfungen aufweisenden Primärwicklungsteil schaltbar ist. Transformator nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern aus einer radial gebleckten Säule und einer Anzahl U-förmiger, die Wicklungen käfigartig umschließender Rückschlußjoche besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 408054; »Die Hütte«, Bd. 1I, 1944, S. 1235; Sammlung Göschen, Bd. 952, Berlin, 1939, S. 24; Buch von Dr.-Ing. Rud. Richter, 3. Band, »Die Transformatoren«, 1932, Berlin, Julius Springer, S.63; Buch von K. B ö 1 t e und R. K ü c h 1 e r, »Transformatoren mit Stufenregelung unter Last«, 1938, München u. Berlin, S. 64,65.
DE1948P0028062 1947-06-30 1948-12-30 Transformator zur Speisung eines Lichtbogenofens Expired DE969101C (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE408054C (de) * 1925-01-08 Aeg Mehrfach konzentrische Wicklung fuer Transformatoren

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DE408054C (de) * 1925-01-08 Aeg Mehrfach konzentrische Wicklung fuer Transformatoren

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