DE2501106A1

DE2501106A1 - Dreieckschaltungsanordnung fuer einen elektrischen dreiphasen-lichtbogenofen

Info

Publication number: DE2501106A1
Application number: DE19752501106
Authority: DE
Inventors: James Joseph Trageser
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1974-01-14
Filing date: 1975-01-13
Publication date: 1975-07-17
Also published as: FR2258075B1; AU7661374A; GB1459290A; US3898707A; ES433734A1; IT1027279B; BR7500169A; JPS50102944A; ATA20575A; NL7416876A; IN140062B; FR2258075A1; JPS5737116B2; AT349770B

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

D1PL.-IV.-.
DR.-tf CJ.

W. STOCKMAIR

DR.-INCi. · inE(OAl.lTCH)

2501106 ^K> SCHUMANN!

DR. RER. NAT. · DIiH .-1'HYG.

P. H.JAKOB

DIPL.-ING.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPl .-OHEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR. RER. OEC. ING.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXlMlLlANSTRASSEi 43

p 8858 13, Jan. 1975

USS'ENGIHEEES ABD CONSULTANTS,' INC.
Grant Street, Pittsburgh,
Pennsylvania ' / U.S.A.

Dreieckschaltungsanordnung für einen
elektrischen Dreiphasen-Lichtbogenofen

Die Erfindung "betrifft eine Dreieckschaltungsanordnung ■

mit geringer abgeglichener Reaktanz zum Verbinden eines Hochleistungstransformators mit flexiblen Kabeln für einen elektrischen Dreiphasen-Lichtbogenofen. ' ■

Elektrische Dreiphasen-Lichtbogenöfen werden zum Erschmelzen und Frischen von Stahl verwendet. Typischerweise ist dabei eine Hochspannungsquelle mit einem Transformator ver-

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TELEFON (O89) Q2 2B (52 TELEX O5-S9 38O TELEGRAMME MONAPAT

bunden, um eine hohe Stromstärke bei relativ niedriger Spannung zu erzielen. Der Transformator ausgang ist in einer Dreieckschaltung mit Kabelanschlüssen verbunden und steht über eine Gruppe flexibler Kabel mit einem Ende einer Gruppe von -Hauptleitungsrohren in Verbindung, die an einem, beweglichen Mast befestigt sind, welcher Elektrodenhalter oberhalb des Ofendeckels hält. Das andere Ende der Hauptleitungsrohre ist mit den Ofenelektroden verbunden. Wegen der auftretenden starken Stromstärken sind die flexiblen Rohre und die am Mast gehaltenen Hauptleitungsrohre wassergekühlt. Die flexible Kabelverbindung ist erforderlich, um eine Bewegung des Ofendeckels und ein Kippen des Ofens zu gestatten.

Der Transformator ist normalerweise in einem unter Druck stehenden Schutzgehäuse in gebührendem Abstand vom Ofen eingeschlossen und mit einem Kühlsystem versehen. Der Hochleistungstransformator besitzt eine Vielzahl von sekundäreeitigen Spulenanschlußblättern, welche von der Transformatoroberseite aus vorstehen. Sekundärseitige Steigleitungs-Verlängerungsleisten sind mit Bolzen an den Anschlußblättern und an einer Reihe von Schaltungsanordnungsstäben, dabei je einem für jeden Sekundärspul enans chi uß des Transformators, befestigt, welche ihrerseits durch Bolzen mit den drei Anschluß st ab en für die Kabel verbunden sind. Die Kalbelanschlußstäbe erstrecken sich durch die Wandung des Transformatorengehäuses, wobei die Schaltungsanordnungsstäbe innerhalb des Gehäuses und die Kabelverbindungen außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Bei Transformatoren mit großer Kapazität können 72 oder 96 luftgekühlte Schaltungsanordnungsstäbe vorgesehen sein, die in diagonaler Richtung konvergierend von den Steigleitungen zu den Kabelanschlußstäben verlaufen. Jeder Schaltungsanordnungsstab kann in zwei parallele Abschnitte unterteilt sein, wobei Distanzhalter zwischen den Abschnitten vorgesehen sind. Dieser Schaltungsan—

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ordnungstyp erfordert eine komplizierte Vielzahl von Spanten und kammartigen Spreizen für die Schaltungsanoixlnungsstabe.

Das- Transformatorgehäuse ist normalerweise abgedichtet und enthält einen Luft-Überdruck, um den Eintritt von Schmutz zu verhindern, welcher sich auf'den Schaltungsanordnungsstä-"ben und der Tragkonstruktion ansammeln und Überschläge auslösen kann. Der Zustrom gefilterter Luft dient auch* zur. Kühlen des Transformators und der im Gehäuse gehaltenen Tragkonstruktion, wobei die Luft ggf. vor ihrem Eintritt in das Gehäuse gekühlt werden kann. . '

Pur die Effizienz des Ofenbetriebes ist es von Bedeutung, daß die Impedanz im elektrischen Stromkreis vom Transformator zu den Elektroden zwischen den drei Hiasen abgeglichen und auch so klein wie möglich ist. Eine impedanzmäßige Unabgeglichenheit wird durch unterschiedliche Leiterlängen und durch nicht angepasste räumliche Beziehungen zwischen den drei Leitern hervorgerufen. Die impedanzmäßige Unabgeglichenheit wird mit dem Trend zu höheren Stromstärken immer wichtiger, denn wurde noch vor ein paar Jahren ein typischer 150 t-Ofen mit einer Stromstärke von 40 000 Ampe3E betrieben, so wird ein 15Q t-Ofen gegenwärtig mit etwa 80 000 Ampeie betrieben. Derartige hohe Ströme lassen beträchtliche Wärmeprobleme und Leiterprobleme entstehen, da erwärmte Kupferstäbe dazu neigen, die Stützkonstruktion zu verschmoren.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Dreieckschaltungsanordnung mit besonders geringer Anpassungsreaktanz an einem Transformator mit geringer abgeglichener Reaktanz für einen elektrischen Lichtbogenofen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird . erfindungsgemäß gelöst durch eine. Reihe

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von Sekundärspulenanschlußblättern, die aus einer Oberfläche ,des Transformators vorstehen, eine Vielzahl von Steigleitungeanschlüssen, wobei jeweils ein·Steigleitungsanschluß mit einem Anschlußblatt verbunden ist, einen rohrförmigen Phasensammler je Phase, wobei die Sammler im wesentlichen parallel zu der Reihe von Anschlußblättern angeordnet und in Dreieckschaltung mit den Steigleitungsanschlüssen verbunden sind, einen rohrförmigen Phasenleiter je Phase, wobei die Phasenleiter im wesentlichen parallel und in dreieckförmiger räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind und jeder Phasenleiter eine Einrichtung besitzt, mit deren Hilfe ein Phasenleiteren.de mit · einem der Phasensammler verbunden ist, und durch einen Anschlußkopf je Phase für ein flexibles Kabel, welcher Anschlußkopf am anderen Phasenleiterende befestigt ist, wobei die anderen Enden so abgeschlossen sind, daß eine im wesentlichen dreieckf örmige räumliche Beziehung der an die Anschlußköpfe angeschlossenen flexiblen Kabel gebildet ist.

Zu den Vorteilen der Erfindung, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben, zählt auch das Merkmal der Erfindung, wonach die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auf einfache Weise an Aufhängstäben gehalten ist. Ein anderer bedeutsamer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung keine Kühlmittelanschlüsse oder -verbindungen im Inneren des Transformatorgehäuses besitzt.

Die erfindungsgemäße Dreieckschaltungsanordnung besitzt relativ kurze Steigleitungs-Verlängerungsleisten, die mit Hilfe von Bolzen an Steigleitungs-Verlängerungsbügeln befestigt sind. Die Bügel sind an wassergekühlte rohrförmige Spulensammler oder Sammelschienen angeschweißt, welche ihrerseits an wassergekühlte rohrförmige Phasenleiter angeschweißt sind, die sich durch die Transformatorwandung erstrecken und in Anschlüssen für die flexiblen Kabel enden. Die Phasensammler oder

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Phasensammelleitungen und die Anschlußköpfe für die flexiblen Kabel werden hängend an Aufhängstäben getragen und der Abstand der wassergekühlten rohrförmigen Phasenleiter gestattet einen maximalen reaktanzmäßigen Abgleich von Kompensation von Fehlanpassungen in den flexiblen Kabeln und den Elektroden-Haupt-Zuleituhgen. Die Wasserkühlung ist mit dem Kühlsystem für die flexiblen Kabel und die Elektroden-Hauptzuleitungen verbunden, ohne daß Verbindmgsstellen innerhalb des Transformatorgehäuses vorhanden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematisierte Ansicht eines elektrischen Lichtbogenofens mit der erfindungsgemäßen Dreieckschaltungsanordnung,

Fig. 2 e'ine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Aufsicht auf den elektrischen Lichtbogenofen' nach Figur 1,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Dreieckschaltungsanordnung ,

Fig. 4- eine schematische Ansicht der Dreieckschaltungsanordnung,

Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf die Dreieckschaltungsanordnung ,

Fig. 6 einen Detailschnitt der Verbindung zwischen dem rohrförmigen Spulensammler und den Steigleitungsrohren der Phase A,

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Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Figur 5, welche die Kühlmittelverbindungen der Phase A erkennen läßt,

Fig. 8 -einen Detailschnitt der Verbindung zwischen dem rohr-.förmigen Spulensammler und dem rohrförmigen Phasenleiter der Phase C,

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Figur 5, welcher die Kühlmittelverbindungen der Phase G erkennen läßt,

Fig.10 einen Detailschnitt durch die "Verbindung zwischen dem rohrförmigen Spulensammler und den Steigleitungsrohren der Phase C.,

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Figur 5> eher die Kühlmittelverbindungen und Versteifungseinrichtungen der Phase B erkennen läßt und

Fig.12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII in Figur 5, welcher Einzelheiten·der Versteifungseinrichtung erkennen läßt.

Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen, besitzt eine typische dreiphasige Elektroofeneinrichtung ein großes zylindrisches Ofengehäuse 2, auf welchem ein bewegliches Dach 4- ruht. Elektroden 6 erstrecken sich nach unten durch das Dach 4- und sind von Elektrodenhaltern getragen, welche an einem Mast 8 befestigt sind, der außerdem auch Hauptrohrleitungen 10 trägt. Die Hauptrohrleitungen 10 sind, normalerweise wassergekühlt und mit ihrem einen Ende mit den Haltern für die Elektroden 6 und mit ihrem anderen Ende mit mastseitigen Kabelanschlußköpfen 12 verbunden. Flexible wassergekühlte Kabel 14 verlaufen von den mast-

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seitigen Kabelanschlußköpfen 12 zu Transformatorkabelanschlußköpfen 16. Die Anschlußköpfe 16 sind über das erfindungsgemäße Schaltungssystem mit einem Hochleistungstransformator 18 verbunden. Der Transformator 18 ist von einem nur teilweise dargestellten Gehäuse 20 umschlossen und mit einer Hochspannungsdrehstromquelle 22 verbunden. Ein zum Teil in Figur 2 dargestelltes Kühlsystem 24 ist zur Kühlung des Gehäuses 20 vorgesehen. Der Transformator 18 liefert einen niedriggespannten Strom mit hoher Stromstärke und ist gewöhnlich mit einem nicht dargestellten Kühlsystem versehen. Mit Ausnahme der Schaltungsanordnung gehören die vorstehend beschriebenen Teile zum Stand der Technik.

In den die Dreieckschaltungsanordnung nach der Erfindung darstellenden Figuren 3, 4 und 5 bezeichnet das Bezugszeichen 26 eine Vielzahl von sekundärseitigen Transformatorenspulenanschlüssen in Blattform, die sich von der Oberseite des Transformators 18 nach oben erstrecken. Wie Figur 4 zu entnehmen, sind die Anschlüsse ZG in drei Gruppen unterteilt, wobei die Enden einer Jeden Sekundärspule mit einem Paar benachbarter Anschlüsse in Blattform verbunden sind. Mit Hilfe von Bolzen ZQ ist ein Paar von Steigleitungsanschlußstaben 30 mit jedem blattförmigen Anschluß 26 verbunden. Eine Steigleitungs-Verlängerungsleiste 32 ist an der Oberseite eines jeden Paares von Steigleitungs-Anschlußstäben 30 mit Hilfe von Bolzen 34 befestigt. Gemäß der in Figur 3 gewählten Bezeichnung für die Steigleitungs-Verlängerungsleisten ist die Leiste 32A für die Phase A, die Leiste 32B für die Phase B und die Leiste 32C für die Phase G vorgesehen.

Jede Steigleitungs-Yerlängerungsleiste ist an einen rohrförmigen Spulen-oder Phasensammler 36 geschweißt, der beispielsweise als quadratisches hartgezogenes Kupferrohr mit hoher Leitfähigkeit von 203,2 mm Kantenlänge und 12,7 mm

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Wandstärke ausgebildet sein kann. Jeder Phasensainmler "besitzt drei oder mehr Ansätze 38 für vertikale Aufhängung, wie am besten aus Figur 5 ersichtlich. Diese Aufhänvorrichtungen sind über Aufhängstäbe 40, welche Spannvorrichtungen, Augbolzen, Stäbe, Bügel und einen Isolator 42 enthalten, mit Dachbalken 44 des Transformatorgehäuses 20 verbunden. Zum Zwecke besserer Übersichtlichkeit ist lediglich ein Teil der Tragstäbe 40 und Dachbalken 44 dargestellt. Die Enden eines jeden rohrförmigen Sammlers 36 sind mit Hilfe von Endkappen 46 verschlossen.

Ein Paar hohler Steigleitungsrohre 48A ist an den Phasensamaler 36A angeschweißt. Die Steigleitungsrohre 48A können beispielsweise aus hartgezogenen Kupferrohren mit hoher Leitfähigkeit von 152,4 mm Kantenlänge und 12,7 mm. Wandstärke bestehen. Ein entsprechend den Steigleitungsrohren 48A ausgebildetes Paar hohler Steigleitungsrohre 48B ist an den Phasensammler 36B angeschweißt. Ein aus zwei Eohren 5OB bestehender rohrförmiger Phasenleiter ist an den Enden der Steigleitungsrohre 48B angeschweißt und erstreckt sich durch eine Gehäusewandung 52. Stützende und isolierende Dichtungen 54 umgeben die Eohre 5OB, um einen guten Sitz in einer Öffnung der Gehäusewandung 52 zu gewährleisten. Ein weit er er. rohrförmiger Phasenleiter, der aus zwei Eohren 5OA besteht, ist an das Ende der Steigleitungsrohre 48A angeschweißt und erstreckt sich so wie die Eohre 50B durch die Gehäusewand 52. Ein dritter, aus zwei Eohren 50C bestehender Phasenleiter ist an dem Phasensammler 36C angeschweißt und erstreckt sich gleichfalls durch die Gehäusewandung 52. Die Eohre 50A, 50B und 50C können jeweils beispielsweise aus hartgezogenen Kupferrohren mit hoher Leitfähigkeit bestehen, die einen quadratischen Querschnitt mit 152,4 mm Kantenlänge und 12,7 mm Wandstärke besitzen.

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An das Ende eines jeden Phasenleiters ist ein Paar von An-schlußköpfen 56 angeschweißt. Aufhängstäbe 58A und 58C ("Figur 3 und Figur 4), welche den Aufhängst ab en 40 gleichen, sind an den Anschlußköpfen 56A und 56C sowie am in Figur 3 dargestellten Dachbalken 44 befestigt, welcher aus dem Gehäuse 20 herausragt. Ein Paar von Auf !klangstäben 58B, welches den Aufhängstäben 40 gleicht, ist an dem Anschlufikopf 56B befestigt und erstreckt sich in diagonaler Richtung zu den äußeren Dachbalken 44, die aus dem Gehäuse 20 herausragen. Zum Zwecke besserer Übersichtlichkeit zeigt Figur 3 lediglich einen Teil der Aufhängstäbe 58B und zeigt Figur 4 lediglich einen Teil der Aufhängstäbe 58B. Die Kabel 14 sind mit Ansätzen versehen, welche mit Hilfe von Bolzen an den Anschlußköpfen '56 befestigt sind. Die Enden des Rohres 50, an welchem die Anschlußköpfe 56 befestigt sind, besitzen angeschweißte Endkappen 6O^-.

Wie Figur 6 zu entnehmen, besitzt der Phasensammler 36A einen diagonal verlaufenden Kühlmittelseparator 62A, der in dessen Inneren angeordnet ist und sich fast über die ganze Länge des Sammlers 36A erstreckt, wie Figur 5 zu entnehmen. Der Separator 62A kann aus hartgezogenem Kupfer mit hoher Leitfähigkeit bestehen und eine Dicke von 12,7 mm besitzen. Durch eine Bohrung 64 gelangt das Kühlmittel aus der oberen rechten Hälfte des Sammlers 36A in das Steigleitungs-Aus.gangsrohr 48A und durch miteinander fluchtende Bohrungen 66 im Sammler 36A und im Steigleitungseingangsrohr 48A gelangt das KüHlmittel aus dem Steigleitungs-Einlaßrohr 48A in die untere linke Hälfte des Sammlers 36A. Eine aufgeschweißte Kappe 68 verschließt das Ende des Steigleitungs-Einlaßrohres 48A und ein Distanzstück 70 trennt die Steigleitungsrohre 48A zwischen der Verbindung zu dem Sammler 36A und der Verbindung zum Phasenleiter 50A. Figur 7 zeigt einen Kühlmitteleinlaß 72A? .der mit dem unteren Einlaßrohr 50A verbunden ist, sowie einen Kühlmittel-

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auslaß 7^A, cLe^ Biit dem öfteren Rohr 5OA verbunden ist. In dem unteren AusLaßrohr 5OA ist ein Lüftungsstopfen 76A angeordnet. Wie in Figur 5 dargestellt, sind Wasserablaßstopfen 78A an jedem Ende der Bodenseite des Phasensammlers 36A vorgesehen;

Wie Figur 8 zu entnehmen, besitzt der Phasensammler 36C einen diagonal verlaufenden Kühlmittelseparator 62C > der in seinem Inneren angeordnet ist und sich fast über die gesamte Länge des Sammlers erstreckt, wie in Figur 5 dargestellt. Der Separator 62C kann aus einem 12,7 ium dicken hartgezogenen Kupfer mit hoher Leitfähigkeit bestehen. Miteinander fluchtende Bohrungen 80 in der Wand des Sammlers 360 und in dem oberen Auslaßrohr 50C gestatten den Durchtritt von Kühlmittel aus der oberen rechten Hälfte des Sammlers 36C in das untere Auslaßrohr 5OC. Durch eine Bohrung 82 in der Wandung des Sammlers 36C tritt das Kühlmittel aus dem unteren Einlaßrohr 50C in die untere linke Hälfte des Sammlers 36C ein. Eine angeschweißte Kappe 84 verschließt das Ende des oberen Auslaßrohres 50C. Wie Figur 9 zeigt, ist ein Kühlmitteleinlaß 72C mit dem unteren Einlaßrohr 50C verbunden und ist ein Kühlmittelauslaß 74-C mit dem oberen Auslaßrohr 50C verbunden. In dem unteren Einlaßrohr 50C ist ein Lüftungsstopfen 76C vorgesehen. Wasserablaßstopfen 78C sind an jedem Ende an der unteren Seite des Phas ens ammlers 36C vorgesehen, wie Figur 5 zu entnehmen.

Wie Figur 10 zu entnehmen, besitzt der Phasensammler 36B eine diagonal verlaufende Kühlmitteltrennwand 62B, die in seinem Inneren enthalten ist und sich fast über die gesamte Länge des Sammlers 36B erstreckt, wie in Figur 5 dargestellt. Die Trennwand 62B kann aus einem 12,7 mm dicken hartgezogenen Kupfer mit hoher Leitfähigkeit bestehen. Eine Bohrung 86 im Sammler 36B führt das Kühlmittel aus dem Steigleitungs-Einlaß-

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rohr 48B in die obere linke Hälfte des Sammlers 36B und mi-teinander fluchtende Bohrungen 88 im Sammler 36B und im Steigleitungs-Auslaßrohr 48B führen das Kühlmittel aus der unteren rechten Hälfte des Sammlers 36B zum Auslaßrohr 48B. Eine eingeschweißte Kappe 90 verschließt· das Ende des Einlaßrohres 48B. Ein Distanzs'tück 92 trennt die Steigleitungsrohre 48B zwischen der Verbindung zum Sammler 36B und der Verbindung zu den Rohren 5OB. In Figur 11 ist ein Kuhlmitteleinlaß 72B zu erkennen, welcher mit dem unteren Einlaßrohr 5OB verbunden ist und ist ferner ein Kühlmittelauslaß 74-B zu erkennen, welcher mit dem oberen Auslaßrohr 5OB verbunden ist. Im unteren Einlaßrohr 5OB ist ein Lüftungsstopfen 76B vorgesehen. Wasserablaßstopfen 78B sind an jedem Ende der Bodenseite des Phasensammlers J6B vorgesehen, wie in Figur 5 dargestellt.

Die Sammler 36, Steigleitungen 48 und Leiter 50 können als Einzelrohre mit inneren Trennwänden ausgebildet sein, um Kühlmittel-Durchtritte oder die dargestellten Röhrenpaare zu bilden, je nach dem welcher Bauweise der Vorzug gegeben wird. Wird der Phasensammler aus mehr als einem Rohr ausgebildet, so kann er entweder mit einem einzigen Kühlmittelströmungsweg versehen sein, der sich schleifenförmig über die gesamte Länge des Sammlers erstreckt, oder mit einer Vielzahl von Kühlungsmittel-StröiAungswegen versehen sein, wie etwa getrennten Kühlungsmittel-Strömungswegen, welche schleifenförmig an jeder Seite der Verbindung mit dem Phasenleiter angeordnet sind. Im letzten Fall können zwei getrennte Strömungswege in jeder Phase vorgesehen sein, welche entweder in Reihe oder parallel im gesamten Kühlmittel-Strömungssystem angeordnet sein können..

Die Länge der Rohre 5OB kann so groß sein, daß Versteifungs-

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einrichtungen erforderlich sind. Die Figuren 11 und 12 zeigen eine "bevorzugte Versteifung in einem der Rohre, wenngleich andere Versteifungseinrichtungen verwendet werden können oder auch Versteifungseinrichtungen in beiden Rohren verwendet werden können. Gemäß den Figuren 5? 11 und 12 besteht die Versteifungseinrichtung aus einer rostfreien Stahli'öhre 94, die an beiden Enden abgedichtet ist. Vier zu den Ecken verlaufende Teile 96 sind so an die Röhre 94 angeschweißt, daß die Röhre und die angeschweißten Abstandshaltereinrichtungen 96 gut im Inneren des unteren Einlaßrohres 5OB sitzen. Die Röhre 94 erstreckt sich nicht ganz von dem einen Ende des Rohres 5OB zum anderen Ende, wie in Figur 5 dargestellt. Die Abstandshaltereinrichtungen 96 können sich ggf. über die gleiche Länge erstrecken. Diese Gestalt der Versteifungseinrichtungen läßt vier Nebendurchtritte für das. Kühlmittel durch das versteifte Rohr 5OB entstehen. In Figur 12 ist eine Absperrplatte 98 dargestellt, die in den im unteren Quadranten ausgebildeten Durchtritt angeordnet ist, so daß das eintretende Kühlmittel zum Eintreten in andere Durchtritte gezwungen wird.

Da elektrische Lichtbogenofen mit großer Kapazität ein Kühlsystem zum Kühlen der flexiblen Kabel, der mit den Elektroden verbundenen Hauptleitungsrohre und der Elektrodenhalter erfordern, ist es angebracht, das gleiche Kühlsystem oder einen Teil des Systems für die Dreiecksschaltungsanordnung nach der Erfindung zu verwenden. In Figur 3 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Kühlmittel-Speisebehälter bezeichnet, der sich gut auf der Gehäusewandung 52 befestigen läßt. Der Behälter 100 ist mit einer nicht dargestellen Kühlmittelquelle verbunden. Die Quelle kann eine Pumpe sein, die Kühlwasser oder ein anderes unter Druck stehendes Kühlmittel aus einem Kühlturm, einem Kühlmittel-Vorratsbehälter, einem Kühlwasserteich oder anderen Einrichtungen fördert, die für die jeweilige Ofeneinrichtung am besten geeignet ist. Ein flexibler Gummischlauch 102 ver-

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"bindet den Speisebehälter mit dem Kühlwassereinlaß 720. Das Kühlmittel strömt durch das Einlaßrohr 5OC, durch die Bohrung' 82 (Figur 8) in die untere linke Hälfte des Sammlers 36G. Der Kühlmittelstrom wird dann aufgeteilt, wobei ein Teil zu jedem 'Ende des Sammlers 36C gelangt. Das Kühlmittel strömt sodann rund um die Enden der Abstandseinrichtungen 620 in die obere rechte Hälfte des Sammlers 360, zurück zur Mitte des Sammlers 36C und durch die miteinander fluchtenden Bohrungen 80 in das obere Rohr 5OC Das Kühlmittel tritt durch den Kühlmittelauslaß 74C aus. In den Phasen A und B ist der Kühlmittelstrom gleichartig mit der Ausnahme, daß das Kühlmittel auch durch die Steigleitungsrohre 48A und 48B strömt.

Ein flexibler Gummischlauch 104 verbindet den Auslaß 740 mit einem Einlaß 106 am Transformatorkabelanschlußkopf 56· Das Kühlmittel strömt durch eines der flexiblen Kabel 14, durch die Verbindungen 108 am mastseitigen Kabelanschlußkopf 12, zurück durch ein zweites flexibles Kabel 14, ein Auslaßteil 1100 und durch einen flexiblen Schlauch 112C.zu einem Austragsbehälter 114. Der Behälter 114 kann in geeigneter Weise auf der Gehäusewand 52 befestigt sein und ist in geeigneter Weise mit dem bereits beschriebenen Kühlsystem verbunden.

Die Dreiecksschaltungsanordnung nach der Erfindung gestattet eine beträchtliche Verringerung des Kühlmittelbedarfs für das Transformatorengehäuse und in der Tat können das" normale Transformator-Kühlsystem und das Kühlsystem für die Dreiecks-· schaltungsanordnung ausreichend sein, ohne eine Gehäusekühlung. Die Verwendung möglichst vieler Schweißverbindungen in der Schaltungsanordnung verringert die Wartungsarbeiten und verbessert die Leitfähigkeit der Schaltungsanordnung. Die Wasserkühlung der Schaltungsanordnung kann leicht an andere Kühlsysteme angeschlossen werden, und Sicherheit ist gewährleistet, da alle Anschlußstellen zu dem Kühlsystem außerhalb des Trans-

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formatorengehäuses liegen. Der_Aufbau erlaubt eine minimale Verbindung . der blattförmigen Transformatoranschlüsse nit den Kabelanschlüssen und gestattet gleichfalls .die Vorwendung von mehr Sekundär spul en als der im Stand der Technik. bekannte Typ von Dreiecksschaltungsanordnungen. Die Wartung des Hängesystems ist beträchtlich verbessert, weil das Spanten- und Spreizensystem durch einfache Aufhängstäbe ersetzt worden ist.

Dadurch, daß die Transformat or spulenenden so dicht wie möglich beim Transformatorenbehälter an-den Phasensammlern gesamme-l-t* sind, wird die Reaktanz beträchtlich'niedriger als die Reaktanz bei dem herkömmlichen System mit diagonal konvergierenden Schaltungsanordnungsstangen. Zusätzlich trägt auch die dreieckige räumliche Anordnung der Phasenleiterrohre, welche aus der Transforiaatorengehäusewandung hervor- · stehen, zu einer niedrigen Reaktanz bei.· Die Phasenleiter haben ihre Anschlüsse außerhalb der Gehäusewandung, um auf diese Weise eine dreieckige räumliche Beziehung für die flexiblen Kabel zu gewährleisten.

Die Schaltungsanordnung neigt auch zu einem Abgleich der Reaktanzen, um unerwünschte "heiße" und "kalte" Phasen zu eliminieren, die dann auftreten, wenn Leitersysteme nicht in Dreieckskonfiguration geschaltet sind. Solange die flexiblen Kabel und die Hauptleitungsrohre auch in einer dreieckigen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet sind, bildet die dreieckige räumliche Beziehung der Phasenleiter eine Dreieckskonfiguration für das gesamte Leitersystem, so daß lediglich unkontrollierbare Betriebsbedingungen innerhalb des Ofens selbst· zu dem Ungleichgewicht beitragen können, das zu "heißen" und "kalten" Phasen führt. Die räumliche Beziehung kann auch so abgeändert werden, daß ein unerwünschtes Reaktanz-Ungleichgewicht an anderen Stellen

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des Systems kompensiert werden kann, wodurch die Schaltungsanordnung als Ausgleichs-Reaktanz dient. Gleichfalls kann die Länge eines Phasenleiters gegenüber anderen Phasenleitern verändert werden, um unerwünschte impedanzmäßige Ungleichgewichte im System zu "beseitigen. Wird beispielsweise die in Figur 2 dargestellte dreieckige Anordnung der Elektroden so verändert, daß die mittlere oder B-Phasen-Elektrode sich dichter am Transformator "befindet als die anderen Elektroden, so kann die gesamte Leiterlänge aller Phasen "besser nahezu gleich gemacht werden, da der Phasenleiter der Phase B länger ist als die Phasenleiter der anderen "beiden Phasen, wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich. ·

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKFS

DlPL -INe.

H. KiNK.ΓlDEY

DR.-ING.

W. STOGiNi./iAiR OUIIUo K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. · DIPU-PtIVS.

P. H. JAKOB

» DIPL.-IN«,

J[t G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · D1PL.-CHCM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

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Patentansprüche

Λ) Dreieckschaltungsanordnung mit geringer abgeglichener Reaktanz zum Verbinden eines Hochleistungstransfor-'mators mit flexiblen Kabeln für einen elektrischen Dreiphasen-Lichtbogenofen, gekennzeichnet durch eine Reihe von Sekundärspulenanschlußblättern (26), die aus einer Oberfläche des Transformators (18) vorstehen, eine Vielzahl von Steigleitungsanschlüssen (30), wobei jeweils ein Steigleitungsanschluß mit einem Anschlußblatt (26) verbunden ist, einen rohrförmigen Phasensammler (36) je' Phase, wobei die Sammler im wesentlichen parallel zu der Reihe von Anschlußblättern (26) angeordnet und in Dreiecksschaltung mit den Steig-leitungsanschlussen (30) verbunden sind, einen rohrförmigen Phasenleiter (50) je Phase, wobei die Phasenleiter im wesentlichen parallel und in dreieckförmiger räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind und jeder

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TELEFON (Ο89) 200862 TELEX O6-S93BO TELEeRAMMEMONAPAT

Phaseiileiter eine Einrichtung (48) besitzt, mit deren Hilfe ein Phasenleiterende mit einem der Phasennaminler (36) verbunden ist, und durch einen Anschlußkopf (16;%) je Phase für ein flexibles Kabel (14-), welcher Anschlußkopf am anderen Phasenleiterende befestigt ist, wobei die anderen Enden so abgeschlossen sind, daß eine im wesentlichen dreieckförmige räumliche Beziehung der an die Anschlußköpfe angeschlossenen flexiblen Kabel gebildet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem röhrenförmigen Phasenleiter (50) im Bereich des Kabelanschlußkopfes (16;56) ein Kühlmitteleinlaß. (72) angeordnet und in jedem Phasenleiter im Bereich des Kabelanschlußkopfes ein Kühlmittelauslaß (74) angeordnet ist und daß die Verbindung zwischen jedem Phasenleiter und dem ihm zugeordneten Phasensammler (36) eine Kühlmittelströmungsbahii vom Kühlmitteleiniaß über den Phasenleiter und den Phasensammler zum Kühlmittelauslaß bildet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Phasensammler (36) als mit an jedem Ende durch eine Kappe (46) verschlossenes Rohr ausgebildet ist, daß die KühlmittelStrömungsbahn eine Einrichtung (62) im Inneren des Eohres aufweist, mit deren Hilfe der Rohrinnenraum in zwei Kühlmittelkanäle .unterteilt ist, wobei die Einrichtung (62) bis dicht zu jedem . Bohrende reicht, so daß die Kühlmittelkanäle an jedem Rohrende miteinander verbunden sind, daß jeder Phasenleiter .(50) eine Kappe (60) besitzt, mit deren Hilfe-das anschlußkopfseitige Leiteiiende verschließbar ist, daß der Innenraum des Leiters in einen Einlaß- und einen Auslaßkanal zur Ausbildung der KühlmittelStrömungsbahn unterteilt ist und daß

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jeder Kühlmittelkanal mit jeweils einem der Kühlmittelkanäle im Sammler (50) verbunden ist.
4-. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η-ze.ichnet, daß die Kühlmittelströmungsbahn eine Vielzahl von inneren Strömungskanälen im Inneren eines joden Phasenleiters (50) enthält, die mit einer Vielzahl von im Inneren des zugehörigen Phasensammlers ausgebildeten Strömungskanälen verbunden sind.
5- Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e ri n~ z e i ,C-h η e t, daß die flexiblen Kabel (14-) für einen Durchtritt von Kühlmittel hohl ausgebildet sind, daß ein Kühlmittelvorratsbehälter (100) und ein Kühlmittel auffangbehälter (114-) vorgesehen sind, die in der Nähe der Anschlußköpfe (16;56) für die flexiblen Kabel angeordnet sind, und daß eine Strömungsbahn je Phase für das Kühlmittel vom Vorratsbehälter durch ein flexibles Kabel in Richtung vom Transformator (18) zum Ofen, durch ein anderes flexibles Kabel in Richtung vom Ofen zum Transformator, in den Kühlmitteleinlaß und vom Kühlmittelauslaß in den Auffangbehälter vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren eines Phasenleiters (50) innerhalb eines Strömungskanals Einrichtungen (94,96) zum Versteifen des Leiters vorgesehen sind.

7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Versteifungseinrichtungen (94-196) Nebens.trömungskanäle im Inneren des Leiters (50) gebildet sind und daß die Nebenkanäle eine Einrichtung (98) enthalten, mit deren Hilfe das Kühlmittel in die Nebenkanäle einspeisbar ist.

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δ-. Schal tungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Transformatorgehäuse (20), isolierende Einrichtungen (5'+) in einer Wandung (52) des Gehäuses, vrelche Einrichtungen (54) die Phasenleiter (50) an den Stellen umschließen, v/o sie in der dreieckförnigen • räumlichen Beziehung zueinander durch die Wandung geführt sind, im Gehäuseinneren verlaufende und am Gehäuse "befestigte .Einrichtungen (40) zum Tragen der Phascnsammler (36) und durch außerhalb des Gehäuses verlaufende und am Gehäuse "befestigte Einrichtungen (58) zum Tragen der Anschlußköpfe (16;56) für die flexiblen Kabel (14).

9· Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die "Verbindungen der Steigleitungsanschlüsse (30) mit den Phasensammlern (36), der Sammler mit den Phasenleitern (50) und der Endkappen (46,60) der Sammler und der Leiter geschweißt sind.

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