EP0814641A1 - Arrangement for transmitting electric energy from a furnace transformer to the electrodes of a three-phase electric furnace - Google Patents
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
Definitions
- the invention relates to an arrangement for transmitting the electrical energy from a furnace transformer to the electrodes of a three-phase arc furnace held by coplanar support arms.
- a high-current line consisting of at least one, as a rule, water-cooled pipe made of copper or another highly conductive material for symmetrization within the high-current system, on the middle support arm.
- a high-current line consisting of at least one, as a rule, water-cooled pipe made of copper or another highly conductive material for symmetrization within the high-current system.
- the middle support arm is bent upwards, resulting in a so-called triangulated arrangement with which inductive symmetry can be achieved.
- the triangulated arrangement of the support arms has some significant disadvantages.
- a disadvantage is the high weight of the middle arm compared to the weight of the two outer arms.
- Another disadvantage is the resulting increased weight of the the central support arm supporting lifting column in relation to the outer lifting columns. This uneven weight distribution results in an extremely uneconomical operation of the three-phase arc furnace.
- the invention has for its object to provide an arrangement for transmitting the electrical energy from a furnace transformer to the electrodes of a three-phase arc furnace held by coplanar support arms, which in the middle phase have a noticeably lower weight compared to a triangulated one Arrangement.
- An advantageous insulation for the conductor of the middle current phase is that insulating webs, e.g. three or four insulating bars, distance the conductor to the support arm. Instead of the insulating bars, an insulating tube can also be used.
- the cross section of the insulated conductor of the middle current phase can in principle be formed arbitrarily, possibly consisting of several individual parts, an advantageous embodiment is seen in the features of claim 4.
- the conductor of the middle current phase is then designed in particular as a high-current tube with a round cross section.
- the support arms consist of a rectangular profile matching cross-section.
- a drawn square profile can be used as a rectangular profile.
- the rectangular profile is preferably welded together from individual sheets.
- the conductor of the outer current phases that is, the support arms can be cooled with water or air or placed under forced ventilation.
- FIG. 1 in FIG. 1 denotes a furnace transformer for a three-phase arc furnace that is otherwise not shown in detail.
- the transformer lead 2 is guided through a wall 3.
- three hanging high-current cables 4 are connected, which, as can be seen in FIGS. 2 and 3, lead to the coplanar support arms 5, 6 and 7 for the electrodes 8, 9, 10 made of graphite.
- the support arms 5, 6, 7 carried by lifting columns 11 are made of aluminum and have a square cross section.
- the electrodes 8, 9, 10 are supported at the ends of the support arms 5, 6, 7 by means of copper contact jaws 12 and clamping brackets 13.
- the conductor 14 of the middle current phase has a geometric diameter which is smaller by a factor of 4 than the conductor 5, 7 of the two outer current phases.
- the conductor 14 of the middle current phase can be cooled with water.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung der elektrischen Energie von einem Ofentransformator zu den von koplanaren Tragarmen gehaltenen Elektroden eines Drehstrom-Lichtbogenofens.The invention relates to an arrangement for transmitting the electrical energy from a furnace transformer to the electrodes of a three-phase arc furnace held by coplanar support arms.
Es zählt zum Stand der Technik, eine Hochstromleitung, bestehend aus mindestens einem in der Regel wassergekühlten Rohr aus Kupfer oder einem anderen gut leitenden Material zur Symmetrierung innerhalb des Hochstromsystems erhöht auf dem mittleren Tragarm anzubringen. Ferner ist es bekannt, bei der Verwendung von Strom führenden Tragarmen die Symmetrierung durch Abknicken des mittleren Tragarms in eine erhöhte Lage oder durch zusätzliche Montage von Symmetrierungsschleifen auf den Tragarmen bzw. auf der Transformatorenableitung zu erreichen (EP 0 184 140). In der Mehrzahl der in der Praxis zum Einsatz gelangten Fälle wird aber der mittlere Tragarm nach oben abgeknickt, wodurch eine sogenannte triangulierte Anordnung entsteht, mit der eine induktive Symmetrierung ereichbar ist.It is part of the state of the art to mount a high-current line, consisting of at least one, as a rule, water-cooled pipe made of copper or another highly conductive material for symmetrization within the high-current system, on the middle support arm. Furthermore, when using current-carrying arms, it is known to achieve symmetry by kinking the middle arm into an elevated position or by additionally mounting symmetry loops on the arms or on the transformer lead (EP 0 184 140). In the majority of cases used in practice, however, the middle support arm is bent upwards, resulting in a so-called triangulated arrangement with which inductive symmetry can be achieved.
Mit der triangulierten Anordnung der Tragarme sind jedoch einige erhebliche Nachteile verbunden. Ein Nachteil ist das hohe Gewicht des mittleren Tragarms im Vergleich zu dem Gewicht der beiden äußeren Tragarme. Ein weiterer Nachteil ist das in diesem Zusammenhang sich ergebende erhöhte Gewicht der den mittleren Tragarm unterstützenden Hubsäule in Relation zu den äußeren Hubsäulen. Aus dieser ungleichen Gewichtsverteilung resultiert eine extrem unwirtschaftliche Arbeitsweise des Drehstrom-Lichtbogenofens.However, the triangulated arrangement of the support arms has some significant disadvantages. A disadvantage is the high weight of the middle arm compared to the weight of the two outer arms. Another disadvantage is the resulting increased weight of the the central support arm supporting lifting column in relation to the outer lifting columns. This uneven weight distribution results in an extremely uneconomical operation of the three-phase arc furnace.
Im Rahmen theoretischer Überlegungen ist es zur Symmetrierung der Reaktanzen von Drehstrom-Lichtbogenöfen auch bekannt ["elektrowärme international" 49 (1991) B4, November, Seiten B201 bis B211], die Durchmesser unterschiedlich groß zu gestalten (modifiziert koplanare Anordnung). Obwohl die Verwendung von koplanaren Stromleitern in den ersten Jahrzehnten der Verwendung von Drehstrom-Lichtbogenöfen üblich war, kennt die Praxis jedoch bislang in der genannten Ausführung keine voll symmetrierte koplanare Leitungsführung im Drehstromsystem.Within the framework of theoretical considerations, it is also known for the symmetry of the reactances of three-phase electric arc furnaces ["elektrowärme international" 49 (1991) B4, November, pages B201 to B211] to design the diameters differently (modified coplanar arrangement). Although the use of coplanar current conductors was common in the first decades of the use of three-phase arc furnaces, in practice, however, no fully symmetrical coplanar cable routing in the three-phase system has been known in this embodiment.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Übertragung der elektrischen Energie von einem Ofentransformator zu den von koplanaren Tragarmen gehaltenen Elektroden eines Drehstrom-Lichtbogenofens zu schaffen, die in der mittleren Phase ein merklich geringeres Gewicht im Vergleich zu einer triangulierten Anordnung besitzt.Based on the prior art, the invention has for its object to provide an arrangement for transmitting the electrical energy from a furnace transformer to the electrodes of a three-phase arc furnace held by coplanar support arms, which in the middle phase have a noticeably lower weight compared to a triangulated one Arrangement.
Was die Lösung dieser Aufgabe gemäß Anspruch 1 betrifft, so geht diese von dem rechnerisch nachweisbaren Sachverhalt aus, daß eine koplanare Leitungsführung im Drehstromsystem voll symmetriert ist, wenn der geometrische Mittelradius des Leiters der mittleren Stromphase kleiner als der geometrische Mittelradius des Leiters der beiden äußeren Stromphasen bemessen wird. Aufbauend auf diese Kenntnis wird jetzt der Leiter der mittleren Stromphase mit einem kleineren geometrischen Durchmesser als der der beiden Außenphasen versehen und in einem Tragarm isoliert untergebracht, der aus Aluminium oder aus einem Material mit einer ähnlichen Permeabilität besteht. Diese Maßnahmen führen bei einem auf die Phasen gleichmäßig verteilten geringen Gewicht für die Tragarme und die ihnen zugeordneten Hubsäulen zu einer einwandfreien induktiven Symmetrierung bei koplanarer Anordnung der Tragarme. Auf diese Weise ist es nunmehr möglich, auch für große Ofenleistungen statt der üblichen dreieckförmigen Leitungsführung zur Reaktanzsymmetrierung die koplanare Leitungsführung anzuwenden, womit als besonders hervorzuhebende Vorteile ein geringerer Raumbedarf und durch das verringerte Gewicht eine gleichmäßigere und schnellere Regelung der Reaktanz der Tragarme erreicht werden.As far as the solution of this problem according to claim 1 is concerned, this is based on the arithmetically verifiable fact that a coplanar line routing in the three-phase system is fully symmetrical if the geometric mean radius of the conductor of the middle current phase is smaller than the geometric mean radius of the conductor of the two outer current phases is measured. Based on this knowledge, the conductor of the middle current phase is now provided with a smaller geometric diameter than that of the two outer phases and is insulated in a support arm made of aluminum or consists of a material with a similar permeability. These measures lead to a perfect inductive symmetry with a coplanar arrangement of the support arms while the weight for the support arms and the lifting columns assigned to them is evenly distributed over the phases. In this way, it is now possible to use the coplanar cable routing instead of the usual triangular cable routing for reactance balancing, even for large furnace capacities, which is particularly noteworthy as it takes up less space and, thanks to the reduced weight, regulates the reactance of the support arms more evenly and quickly.
Eine vorteilhafte Isolierung für den Leiter der mittleren Stromphase besteht nach den Merkmalen des Anspruchs 2 darin, daß Isolierstege, z.B. drei oder vier Isolierstege, den Leiter zum Tragarm distanzieren. Statt der Isolierstege kann auch ein Isolierrohr zur Anwendung gelangen.An advantageous insulation for the conductor of the middle current phase according to the features of
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird eine gleich große Strangreaktanz bei koplanarer Verlegung erzielt.With the features of
Obwohl der Querschnitt des isoliert gelagerten Leiters der mittleren Stromphase im Prinzip beliebig, ggf. aus mehreren Einzelteilen bestehend, ausgebildet sein kann, wird eine vorteilhafte Ausführungsform in den Merkmalen des Anspruchs 4 erblickt. Danach ist der Leiter der mittleren Stromphase insbesondere als Hochstromrohr mit einem runden Querschnitt gestaltet.Although the cross section of the insulated conductor of the middle current phase can in principle be formed arbitrarily, possibly consisting of several individual parts, an advantageous embodiment is seen in the features of
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 bestehen die Tragarme aus einem Rechteckprofil übereinstimmenden Querschnitts. Als Rechteckprofil kann ein gezogenes quadratisches Profil zur Anwendung gelangen. Bevorzugt wird jedoch das Rechteckprofil aus Einzelblechen zusammengeschweißt.According to the features of
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 bei Bedarf sinnvoll sein, eine Wasserkühlung nur für den Leiter der mittleren Stromphase vorzusehen.In a further embodiment of the invention, it may be expedient, according to the features of
Der Leiter der äußeren Stromphasen, das heißt die Tragarme können entsprechend Anspruch 7 mit Wasser oder Luft gekühlt oder unter eine Zwangsbelüftung gestellt werden.The conductor of the outer current phases, that is, the support arms can be cooled with water or air or placed under forced ventilation.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- in schematischer Seitenansicht einen Ofentransformator mit Transformatorableitung und Hochstromkabel;
Figur 2- in vergrößerter Darstellung im vertikalen Längsschnitt einen Tragarm mit Elektrode, Hubsäule und Hochstromkabel und
Figur 3- drei koplanar angeordnete Tragarme mit abschnittsweise dargestellten Elektroden.
- Figure 1
- a schematic side view of an oven transformer with transformer derivative and high current cable;
- Figure 2
- in an enlarged view in vertical longitudinal section a support arm with electrode, lifting column and high current cable and
- Figure 3
- three coplanar support arms with electrodes shown in sections.
Mit 1 ist in der Figur 1 ein Ofentransformator für einen ansonsten nicht näher dargestellten Drehstrom-Lichtbogenofen bezeichnet. Die Transformatorableitung 2 ist durch eine Wand 3 geführt. Am Ende der Transformatorableitung 2 sind drei hängend verlegte Hochstromkabel 4 angeschlossen, die, wie die Figuren 2 und 3 zu erkennen geben, zu den koplanar angeordneten Tragarmen 5, 6 und 7 für die Elektroden 8, 9, 10 aus Graphit führen.1 in FIG. 1 denotes a furnace transformer for a three-phase arc furnace that is otherwise not shown in detail. The
Die von Hubsäulen 11 getragenen Tragarme 5, 6, 7 bestehen aus Aluminium und weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Endseitig der Tragarme 5, 6, 7 sind mittels Kupferkontaktbacken 12 und Spannbügel 13 die Elektroden 8, 9, 10 gelagert.The
Während die mit Wasser oder Luft kühlbaren bzw. zwangsbelüfteten Tragarme 5, 7 den Leiter der beiden äußeren Stromphasen bilden, ist aus den Figuren 2 und 3 erkennbar, daß in den mittleren Tragarm 6 ein rundes Hochstromrohr aus Kupfer als Leiter 14 zentrisch eingegliedert und durch Isolierstege 15 gegenüber dem Tragarm 6 distanziert ist. Der Leiter 14 der mittleren Stromphase hat einen um den Faktor 4 kleineren geometrischen Durchmesser als der Leiter 5, 7 der beiden äußeren Stromphasen.While the water or air coolable or force-ventilated
Der Leiter 14 der mittleren Stromphase kann mit Wasser gekühlt werden.The
- 11
- - Ofentransformator- furnace transformer
- 22nd
- - Transformatorableitung- transformer derivation
- 33rd
- - Wand- wall
- 44th
- - Hochstromkabel- high current cable
- 55
- - Tragarm- Beam
- 66
- - Tragarm- Beam
- 77
- - Tragarm- Beam
- 88th
- - Elektrode- electrode
- 99
- - Elektrode- electrode
- 1010th
- - Elektrode- electrode
- 1111
- - Hubsäule- lifting column
- 1212th
- - Kupferkontaktbacke- copper contact jaw
- 1313
- - Spannbügel- clamp
- 1414
- - Leiter- Ladder
- 1515
- - Isolierstege- Insulating bars
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
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