187190. lajstromszámú szabadalom • Hat- vagy többfázisú váltakozó áramú villamos ívkemence
O ivriíto 3 A találmány tárgya hat- vagy többfázisú ihat- vagy többelek trón lás) váltakozóiáramú viliin nos í ekemen ee, az általánosan alkalmazott háromfázisú, ipari frekvenciájú (50 vagy (»0 Hz-es) feszültségről táplált háromfázisú (hármnelektródás) ívkemeneckkel azonos felhasználási célra alkalmas olvasztó berendezés. A hatvagv többfázisii táplálás (hat vagy több elektróida) rendeltetése, hogy a találmány szerinti ivkemence okozta hálózati visszahatás (flicker) kisebb legyen, mint a vele azonos teljesítményű jelenleg általánosan alkalmazott háromfázisú (háromelektródás) ívkemencéké. Ismeretes, hogy a jelenleg alkalmazott háromfázisú ívkemencék áramfelvétele — különösen a beolvasztási folyamat kezdetén — erőteljesen ingadozik, gyakoriak a betéten keresztüli zárlatok is. Ezek a sztohasztikus jellegű áramingadozások n táphálózat impedanciáján feszíiltségesés-ingadozást okoznak, emiatt az ívkemencével közös hálózatról táplált fogyasztók feszültsége ingadozik. (Y. Sundberg: The are furnace as a load on the network. ASEA Journal, 49(1970)4, 75—87.) Ennek egyik legjelentősebb káros hatása a villamos fényforrások —■ elsősorban izzólámpák —- esetében érzékelhető fényingadozás, a flicker. A flcker megengedhető mértékét nemzeti előírások és nemzetközi ajánlások (pl. EUROXORM 50006/1976) korlátozzák. Értékét a hálózat azon pontjára vonatkoztatják, ahol a táppont felé haladva az ívkemencék és a kommunális fogyasztók először csatlakoznak közös pontra. E hálózati csomópont nemzetközileg elterjedt jelölése: PCC (point of common coupling). Irodalmi adatok szerint (pl. ETE Disturbances Study Committee: Arc furnace disturbance, state of art. Elektrowärme International, 40(1982)B3/4, 209—218) a háromelektródás ívkemence általában akkor nem okoz zavaró mértékű flickert, ha a kemence rövidrezárt elektródáknál felvett teljesítménye és a hálózat PCC-beli rövidzárlati teljesítményének aránya 0,02-nél kisebb. Mivel ez nagy teljesítményű ívkemencék vagy gyengébb hálózatok esetén gyakran nem teljesül, ezért általában tirisztoros vezérlésű flickerkompenzátorokat szoktak az ívkemencékkel párhuzamos kapcsolásban üzemeltetni, azzal a céllal, hogy a hálózati áramfelvétel ingadozását mérsékeljék (pl. a már említett ASEA Journal cikk, továbbá A. Seki, J. Xishidai, K. Muratani: Suppression of flicker due to arc furnaces by a thyristor-controlled var compensator. IEEE PES Summer Meeting: 16—-21 th July, 1978. Ref. Xo. A 78590—'2.) A flickerkompenzátorok ára függ a kemence áramingadozásának megfelelő teljesítménytől, áruk jelenleg általában annyi, mint a kemence és villamos berendezései együttvéve. A találmány célja, hogy az ívkemence által felvett hálózati áram ingadozását számottevően mérsékelje és ily módon csökkentse az ívkemence okozta flickert. A találmány általános megoldás formájában ezt oly módon biztosítja, hogy az ívkemencében szigetelt csillagpont esetén 3« darab, szigeteletlen csillagpont esetén 3» -f 1 darab elektródatartó hat és elektródát alkalmaz (» = 2 vagy annál nagyobb egész szám), amelyek osztókor sugáron úgy vannak elhelyezve, hogy az elektródarendszerhez tartozó elektródák egymást követik vagy egymást felváltva követik, és ezek egymás- 3f)0 hoz képest —— villamos fokkal eltolt tekercselésű kemencetranszformátoron keresztül szükség szerint fojtótekercs közbeiktatásával kapcsolódnak a táphálózatra. Az elektródarendszereket táplálói kemeneetranszformátor(ok) rendszerenként külön-kiilön háromfázisú(ak). A találmány szerinti konkrét megoldásokat a mellékelt rajzok alapján ismertetjük. I. ábraa Jelenlegi ívkemeneék tartúkar- és elektródaelrendezése ábra: Találmány szerinti tartókar- és elektródaelrendezés két rendszer esetén J. ábra: Két elektródarendszer egymást követő elrendezése 4. ábra: Két elektródarendszer egymást váltói elrendezése •5. ábra: Tápáramkor egyvonalas általános helyettesítő kapcsolása fi. ábra: Két rendszer táplálása külön transzformátor és fojtótekercs esetén 7. ábra: Két rendszer táplálása kettős szekunder tekercselésű transzformátor esetén Az 1. ábra a jelenleg használatos háromfázisú (háromelektródás) ívkemence elektródaelrendezését mutatja be, ahol az ívkemence 1 oldalfalazathoz képest a 3 elektródatartó karokba befogott 2 elektródák adott R osztókörsugáron helyezkednek el. A 2. ábrán a találmány szerinti hat- vagy többfázisúi (hat- vagy többelektródás) ívkemencék közül a szigetelt csillagpontéi hatfázisú (hatelektródás) ívkemence elektróda elrendezése látható. Azonos villamos teljesítményű ívkemeneék esetében a jelenlegi háromelektródással azonos R osztókörsugáron helyezhetők el a hat- vagy többfázisú ívkemence elektródái is. A 3. és 4. ábra példaképpen kétféle villamos csatlakoztatási változatot mutat a hatelektródás elrendezésre (pl. deltakapcsolásii szekunder tekercsek esetére), ahol a 2 elektródák hármasával alkotnak egy-egy háromfázisú .4 és B rendszert. A 3. ábra szerinti megoldás az úgynevezett egymást követő elrendezés.. Előnye, hogy az -4 és B rendszer között kisebb az elektromágneses csatolás, az egyik -4 rendszer áramingadozása kevésbé indukálódik át a másik, B rendszerbe, de csak az egyik rendszerrel nem üzemeltethető a kemence a geometriailag aszimmetrikus fűtés miatt. A 4. ábra szerinti megoldás az úgynevezett váltott elrendezés. Előnye, hogy a két, .4 és B rendszer egyikével is üzemeltethető a kemence csökkentett teljesítmény mellett (pl. hőntartás, kikészítés esetén), az .4 és B rendszer viszont elektromágnesesen jobban csatolt, az áramingadozások jobban befolyásolhatják egymást, mint a 3. ábra szerinti esetben. A találmány szerinti több A, B ... rendszer esetén az Ulf hálózatból felvett If, áram ingadozása a több egyforma ívkemence egyidejű üzemével azonos módon alakul. Például két -4 és B rendszer esetén (5. ábra) a hálózati I,, áram ingadozása az egyik .4 rendszer áramingadozásának 1,2... 1,3-szorosa, három .4, B ... rendszer esetén 1,3... 1,5-szöröse. Mivel egy -4 rendszer teljesítménye az eredő ■villamos teljesítmény és az .4, B rendszerek számának hányadosa, így az .4, B ... rendszerek számának növelésével egyre kisebb a hálózati I,, áram ingadozása ugyanakkora villamos teljesítményű ívkemence esetében. Megvalósíthatóság tekintetében a kétrendszerű hatfázisú táplá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
