AT157252B - Selbsttätige Regelung für elektrische Lichtbogen-Öfen. - Google Patents

Selbsttätige Regelung für elektrische Lichtbogen-Öfen.

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AT157252B
AT157252B AT157252DA AT157252B AT 157252 B AT157252 B AT 157252B AT 157252D A AT157252D A AT 157252DA AT 157252 B AT157252 B AT 157252B
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Ludwig Gavanda Dr Ing
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  Selbsttätige Regelung für elektrische Lichtbogen-Öfen. 



   Eine selbsttätige Regelung muss die fallweise eingestellten Belastungsgrössen von LichtbogenOfen konstant halten, d. i. eintretende Schwankungen rasch und ohne Pendeln beseitigen, also je nach 
 EMI1.1 
 
Sie muss daher
1. ohne jede Verzögerung auf die entsprechenden Regelorgane einwirken, sobald eine Abweichung der zu regelnden Grössen von den Sollwerten eintritt.

   Die Schaltung muss daher von masse-und trägheitslosen Organen besorgt werden ;
2. die Regelung mit einer der Grösse der   Abweichung verllältnisgleichen Geschwindigkeit   bewirken, also bei grossen Abweichungen mit rascherer Verstellung der Regelorgane als bei kleineren, so dass sich der Ausgleich einer Störung mit einer gegen Null abnehmenden Geschwindigkeit vollzieht, wodurch Überregeln und Pendeln verhindert wird. 
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 trägheitslos arbeitenden Elektronenröhren   bzw. gittergesteuerten Glühkathoden- und Quecksilber-   dampf-Gleichrichter, die Gleichspannungen liefern, welche ein Arbeiten der Regelvorrichtung in der zur Behebung der Abweichungen erforderlichen Richtung und Intensität bewirken.

   Die Erfindung besteht darin, dass die den   Primärströmen   proportionalen Sekundärspannungen der in jede Phase eingeschalteten Stromwandler mit den Phasenspannungen mit Hilfe von Elektronenröhren oder Transformatoren in Wechselwirkung gebracht werden, so dass die sieh ergebenden resultierenden Spannungen, die mittels Spannungsteilern bei den Sollwerten von Strom und Spannung auf Null gebracht werden und die bei Abweichen von diesen Werten eine von Grösse und Richtung der Abweiehungen abhängige
Grösse und Phasenlage erhalten, als Steuerspannung für die gittergesteuerten   Entladungsgefässe   verwendet werden. 



   Nachstehend werden als Anwendungsbeispiel Schaltungen für die Steuerung von Gleichstrommotoren zur Betätigung der   Elektrodenverstellvorrichtungen elektrischer Lichtbogen-Öfen beschrieben.   



  Die in Grösse und Richtung von der Abweichung von Strom und Spannung von den Sollwerten abhängige, in den beschriebenen Schaltungen dem Motoranker zugeführte Gleichspannung kann auch für die Steuerung von andern Hubeinrichtungen, z.   B.   hydraulischen, oder zur Betätigung von Schaltgeräten, z. B. Stufenschaltern usw., sinngemäss verwendet werden. 



   Bei den beschriebenen Schaltungen werden durch Benützung von gittergesteuerten Gleichrichtern die Anker der Antriebsmotoren der Verstellvorriehtungen für die Elektroden mit einer Spannung gespeist, die in Richtung und Grösse abhängig ist von der Richtung und Grösse der Abweichungen von Strom und Spannung von den Sollwerten. Bei konstanter Erregung der Motoren wird deren Umdrehungszahl und Umdrehungsrichtung in Abhängigkeit von der Grösse und Richtung der Störung gebracht. Im folgenden soll das Abweichen von den Sollwerten   als,, Störung" bezeichnet   werden, die entstehende, in der   Eingangsschaltung   erzeugte Spannung   als "Störspannung".   



   Es handelt sich bei der Regelung eines elektrischen Ofens um Konstanthaltung von Strom J, Spannung E bzw. der Impedanz des Lichtbogens zwischen den Elektroden und dem Schmelzbad (Verhältnis aus Spannung und Strom) zur Erzielung einer   gleichmässigen   Belastung und in manchen Fällen um die Erhaltung eines bestimmten Abstandes der Elektroden vom Schmelzbad. Es ist also notwendig, sowohl Strom als auch Spannung zu messen und bei Abweichen der Werte von den ein- 
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Fig. 1 zeigt das Grundschaltbild einer Regelung von Strom J und Spannung E bzw. ihrer Abweichungen von den Sollwerten bei einer Phase eines mit Drehstrom gespeisten Ofens. In die Sekundär- 
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 daher auch dem Primärstrom verhältnisgleich ist.

   Die zu beobachtende Spannung E ist die zwischen Elektrode   jE und Ofenboden 0   bestehende Sternspannung. Durch Wahl eines geeigneten   übersetzung-   verhältnisses des Stromwandlers St.   IF.,   entsprechender Sekundärspannungen, Verwendung von Spannungsteilern   i, R ; und   allenfalls von Spannungswandlern kann nun erreicht werden, dass bei gewissen Betriebsverhältnissen zwei Spannungen eJ und   B   gewonnen werden, die gleich gross und   um 1800 gegeneinander phasenverschoben   sind, von denen eine von der Sekundärspannung des Stromwandlers, die andere von der Sternspannung herstammt (Phasenverschiebung von   180  wird durch   Einschaltung des Stromwandlers bewirkt).

   Weicht nun entweder der Strom oder die Spannung oder beide von ihren Sollwerten ab, so werden diese Spannungen eJ und B verschieden, es ergibt sich, wenn sie miteinander in Beziehung gebracht werden, eine Differenzspannung   A/oder     hé',   welche nun für die Steuerung der nachstehend beschriebenen Anordnung von Gleichrichtern verwendet wird. 



  Bei den vorstehenden Ausführungen ist vorausgesetzt, dass Ofenstrom J und Spannung E der Elektrode gegen den Ofenboden phasengleich sind, was auch in den meisten Fällen annähernd zutrifft. In Fig. 2 sind die beiden zu vergleichenden Spannungen eJ und E vektoriell dargestellt und auch die Differenz- 
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   Der Vergleich der beiden Spannungen ei und   B   kann mit Hilfe einer   Doppelgitterröhre F,   wobei selbstverständlich der Durchgriff der Gitter zu berücksichtigen ist (wie in Fig. 1) oder mittels   Transformatoren Tí'6, T1'7   (wie in Fig. 7), erfolgen. Die sich bei Störung des Spannungsgleichgewichtes ergebenden   Spannungsdifferenzen A/oder A/'werden   nun für die Beeinflussung der Steuerspannung der für die Speisung des Windwerksmotorankers vorgesehenen Gleichrichterröhren herangezogen. 



   Bei gittergesteuerten Gleichrichtern erfolgt, wie bekannt ist, eine Zündung nur dann, wenn die Gitterspannung einen, vom Augenblickswert der Anodenspannung abhängigen kritischen Wert übersteigt. In ein   Spannungszeitdiagramm   eingetragen, ergibt die Verbindung der kritischen Gitterspannungswerte eine Kurve, die Zündkennlinie oder Gitterkennlinie. Wenn die Gitterspannnng die durch die Zündkennlinie angegebenen Werte übersteigt, erfolgt die   Zündung   ; durch Veränderung 
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 zeitpunktes und damit eine Veränderung der mittleren Gleichspannung erzielt werden. 



   Für den Zeitpunkt der Zündung ist die Höhe der Steuerspannung massgebend, da sie die Höhe 
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 EMI2.5 
 
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 Gitter bedeutet. Bei Kenntnis des für das Einsetzen der Entladung erforderlichen Zündstromes kann ans vorstehender Beziehung der Verlauf der Zündkennlinie ermittelt werden. 



   Durch Hinzufügen eines zweiten Gitters, dem eine in der Amplitude veränderliche Wechselspannung aufgedrückt wird, kann bei konstanter Steuergitterspannung ebenfalls eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erreicht werden. Die Wirkung des zweiten Gitters kommt einer Veränderung der Anodenspannung gleich. 



   Die Gleichung für die Steuerspannung bei einer Zweigitterröhre lautet : 
 EMI2.7 
 Darin bedeutet eG1 die Steuergitterspannung, eG2 die Hilfsgitterspannung, D1 den Durchgriff der Anode durch das Hilfsgitter und D2 den Durchgriff des Hilfsgitters durch das Steuergitter. 



   Die Veränderung der Anodenspannung bewirkt eine Verschiebung der Zündkennlinie ; jeder Hilfsgitterspannung eG2 entspricht daher eine Zündkennlinie. 



   Die Wirkung des zweiten Gitters kann aber auch so aufgefasst werden, dass eine Resultierende aus Steuergitter- und Hilfsgitterspannung als Gitterspannung wie bei einer Ein-Gitterröhre wirkt. 



  Die allgemeine Gleichung für die Steuerspannung : 
 EMI2.8 
 kann auch   gesehrieben   werden : 
 EMI2.9 
   E   ergibt sich also eine analoge Beziehung wie bei einer Ein-Gitterröhre. Die Zündkennlinie lässt sich bei Kenntnis des Zündstromes aus dieser Beziehung wieder ermitteln. 
 EMI2.10 
 

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   stärke das Windwerk im Senkqinn anzutreiben, bei Ansteigen derselben im Hubsinn. Wenn also durch   Ansteigen der Stromstärke eine   Störspannung     (A/= S")   wie in Fig. 2 erzeugt wird, so muss diese bewirken, dass der Motoranker im umgekehrten Sinne wie früher vom Strom   durchflossen   wird.

   Dies wird dadurch erreicht, dass ein zweites   Gleiehrichterrohr     G12   vorgesehen wird. das den Motoranker Li mit entgegengesetzt gerichtetem Strom speisen kann. Die   Störspannung   wird dem Gitter 1 der zweiten Röhre mittels Transformator   Tr3   zugeführt. Die Störspannung   8'ist     gegenüber   S um 180  phasenverschoben. Es ergibt sieh daher ein Spannungsbild nach Fig. 6 ; die Störspannung bringt das zweite Rohr   zum Zünden,   der Motoranker läuft in entgegengesetzter Richtung an.

   Wie in Fig. 4 und) gezeigt ist, addiert sieh bei dem Rohr, welches nicht ansprechen soll. die   Störspannung   zu der Steuerspannung, so dass die Resultierende zur Gänze unter der Zündkennlinie zu liegen kommt und dieses Rohr gesperrt bleibt, wodurch ein Kurzschluss verhindert wird. 



   Es wird also zusammenfassend durch die vorgeschlagene Schaltung erreicht :
1. dass die Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Grösse der   Störung gebracht   wird, 
2. dass sich eine Drehrichtung des Motors ergibt, welche entsprechend der aufgetretenen Störung bei Ansteigen des Stromes eine Hubbewegung, bei Abnehmen eine Senkbewegung bedingt. 



   Bei den vorstehenden Überlegungen wurde angenommen, dass die Sternspannung konstant ist ; da sie sieh aber infolge des Spannungsabfalles ändert, wird die vorbeschriebene Wirkung noch verstärkt. 



   Die gleiche Wirkung kann auch mit   Gleichrichterröhren   mit einem Gitter erreicht werden. wenn die Resultierende aus Steuerspannung und   Störspannung   mittels Transformatoren (wie in Fig. 8) gebildet und als eigentliche Steuerspannung für das Gleichrichterrohr Gl3 verwendet wird. In Fig. 8 ist die Schaltung der Einfachheit halber nur für ein Gleichrichterrohr gezeichnet. Die Anschlussstellen l und m entsprechen   den gleichbezeichneten   in   Fig.].   Zu den Wicklungen sind Kondensatoren parallel geschaltet zur Kompensation der   Magnetisierungsströme.   
 EMI3.4 
 



     In grundsätzlich gleicher   Weise können auch Vollweg-Quecksilberdampf-Gleichrichter gesteuert werden. 



   In Fällen, in denen eine grössere Phasenverschiebung zwischen Elektrodenstrom und Sternspannung besteht, ist noch eine Hilfsspannung eH erforderlich, die gleich gross wie die Resultierende aus den Spannungen eJ und E aber entgegengesetzt gerichtet ist. In Fig. 9 ist diese Hilfsspannung ru im Vektordiagramm ersichtlich. Sind die Spannungen   ? j und. E gleich   gross, so ergeben sie eine Resultierende   Ae, welche durch'es kompensiert   wird. Sinkt nun z. B. der Strom J. so wird   ej kleiner,   die Resultierende aus   eJ und E, #e" setzt sich   mit eH zur   Störspannung     8/1 zusammen, welche   analog wie früher für die Beeinflussung der Steuerspannung der Gleichrichterröhren verwendet wird.

   Die Hilfsspannung eH muss sowohl in Grösse aus auch Phasenlage veränderlich sein und wird mit einer der bekannten Schaltungen (Wechselstromkompensator) erzeugt. Die Schaltungen unterscheiden sich von denen nach Fig. 1 und 7 nur dadurch, dass für die Hilfsspannung ein drittes Gitter vorgesehen 
 EMI3.5 
 werden. 



   Sämtliche Schaltungen sind nur für eine Ofenphase gezeichnet, für die beiden andern Phasen sind selbstverständlich die analogen Anordnungen vorzusehen.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Selbsttätige Regeleinrichtung für elektrische Lichtbogen-Ofen, die bei Abweichungen der Belastungsgrössen von ihrem Sollwert mit einem der Grösse der Abweichungen über deren ganzen Verlauf verhältnisgleichen Regeleinfluss entgegenwirkt, unter Verwendung gittergesteuerter Gas-oder Dampfentladungsgefässe die Gleiehspannungen liefern, welche ein Arbeiten der Regelvorrichtung in der zur Behebung der Abweichungen erforderlichen Richtung und Intensität bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die den Primärströmen proportionalen Sekundärspannungen (eJ) der in jede Phase eingeschalteten Stromwandler mit den Phasenspannungen (E) mit Hilfe von Elektronenröhren oder Transformatoren in Wechselwirkung gebracht werden, und dass die sich ergebenden resultierenden Spannungen,
    die mittels Spannungsteilern bei den Sollwerten von Strom und Spannung auf Null ge- bracht werden und die bei Abweichen vondiesen Werten eine von Grösse und Richtung der Abweichungen abhängige Grösse und Phasenlage erhalten, als Steuerspannungen für die gittergesteuerten Gas-oder Dampfentladungsgefässe verwendet werden.
    2. Selbsttätige Regeleinrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung noch Hilfsspannungen verwendet werden, die den Resultierenden aus den Sekundärspannungen der Stromwandler (eJ) und den Phasenspannungen (E) EMI4.1 EMI4.2
AT157252D 1937-06-04 1937-06-04 Selbsttätige Regelung für elektrische Lichtbogen-Öfen. AT157252B (de)

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AT157252D AT157252B (de) 1937-06-04 1937-06-04 Selbsttätige Regelung für elektrische Lichtbogen-Öfen.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE976277C (de) * 1950-03-04 1963-07-11 Siemens Ag Anordnung zur selbsttaetigen stufenweisen Drehzahlregelung eines elektrischen Stellmotors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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