<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Messung des Widerstandes in Elektrodenschmelzöfen während des Betriebes
In Elektrodenschmelzöfen für Roheisenherstellung ist der Widerstand in den Elektrodenstromkreisen stark von dem Säuregrad der Charge abhängig, so dass die Bedienung des Ofens erleichtert werdenkann, wenn der Widerstand während des Betriebes genau gemessen werden kann. Wegen der Induktanz in den Elektrodenstomkreisen ist es nicht ausreichend, die Gesamtimpedanz zu bestimmen, sondern man hat bisher Öfen dieser Art mit cos cp - Messern ausgerüstet, die in Ohm geeicht sind. Diese Art von Messinstrument misst jedoch nur das Verhältnis zwischen Widerstand und Induktion, so dass die Ablesung stark von der Ofeninduktion und der Netzfrequenz abhängig ist.
Die Mängel der bekannten Messvorrichtung werden durch die Erfindung ganz vermieden, die einen elektrodynamischen Quotientenmesser derselben Art wie der bisher verwendete cos cp - Messer, aber in einer andern Schaltung benützt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Feldspule als auch die eine Drehspule direkt oder indirekt mit einer der Elektroden des Ofens in Reihe geschaltet sind, während an die andere Drehspule direkt oder indirekt die an der gleichen Ofenelektrode gegen Erde liegende Spannung angeschlossen ist.
Die Erfindung soll im nachstehenden an Hand der Zeichnung beschrieben werden, die schematisch einen Drehstrom-Elektrodenschme1zofen mit der erfindungsgemässen Vorrichtung für die Messung des Widerstandes in einem der drei Elektrodenstromkreise zeigt.
In der Zeichnung bezeichnet 10 einen Drehstrom-Elektrodenschmelzofen mit geerdetem Ofenboden und drei Elektroden X, Y, Z, die von einem Netz R S T gespeist werden über einen Ofentransformator mit den Phasenwicklungen 11, 12, 13. Der Ofentransformator ist wie üblich sekundärseitig dreieckgeschaltet, primärtsitig sterngeschaltet und mit Regeleinrichtungen versehen, durch die das Übersetzungsverhältnis und hiemit die Ofenleistung geändert werden kann.
In den primären Anschlussleitern des Ofentransformators 11, 12, 13 sind drei Stromwandler 14, 15, 16 eingeschaltet, deren Sekundärspulen wie der Ofentransformator 11, 12, 13 in Dreieck geschaltet und an die Primärseiten von drei weiteren Stromwandlern 17, 18, 19 angeschlossen sind, die primärseitig sterngeschaltet und mit Regeleinrichtungen versehen, die mechanisch mit den Regeleinrichtungen des Ofentransformators 11, 12, 13 gekuppelt sind, so dass das Übersetzungsverhältnis der Stromwandler 17, 18, 19 immer in einem bestimmten Verhältnis zu dem des Ofentransformators 11, 12, 13 steht.
Die Sekundärwicklungen de : Stromwandler 17, 18, 19 sind in üblicher Weise mit (nicht dargestellten) Strommessern und gegebenenfalls mit selbsttätig wirkenden Elektrodennachschubvorrichtungen verbunden und ausserdem mit den erfindungsgemässen Widerstandsmessern. Ein solcher ist nur für die Elektrode z dargestellt. Entsprechende Widerstandsmesser für die übrigen Elektroden können in derselben Weise in den übrigen Phasen angeordnet sein.
DerWiderstandsmesser 20 ist ein elektromagnetischer Quotientenmesser in Gestalt eines Kreuzspuleninstruments mit einer festen Feldspule 21, die an die Sekundärwicklung des Stromwandlers 19 angeschlossen ist, und zwei Drehspulen 22 und 23, die sich um eine Achse 25 drehen. Die Drehspule 23 greift die Spannung zwischen der Elektrode z und dem geerdeten Ofenboden ab unter Reihenschaltung eines Widerstandes 26 in derselben Weise wie bei den bisher verwendeten cos cp - Messern. Die andere Drehspule 22
<Desc/Clms Page number 2>
ist jedoch nicht wie bisher an die Elektrodenspannung über eine Reaktanz angeschlossen, sondern mit der Sekundärspule eines Stromwandlers 27 verbunden, dessen Primärspule mit der Feldspule 21 in Reihe geschaltet ist.
Der Stromwandler 27 beeinflusst die Wirkungsweise der Vorrichtung nicht, sondern er hat nur die Aufgabe, den Strom in der Drehspule 22 auf einen Wert zu senken, der mit Rücksicht auf die Zuleitung zur Spule 22 mit normalem Leiterquerschnitt zweckmässig ist.
Bei der dargestellten Vorrichtung ist der Strom in der Feldspule 21 und in der Drehspule 22 immer verhältnisgleich und in Phase mit dem Strom von der Elektrode z zum Ofenboden, während der Strom in der Drehspule 23 verhältnisgleich und in Phase mit der Spannung zwischen der Elektrode z und dem Ofenboden ist. Der Mittelwert der elektromagnetischen Kräfte am Umfang der Drehspulen 22 und 23 wird hiedurch in bekannter Weise verhältnisgleich mit dem Quadrat des Elektrodenstromes bzw. der Wirkleistung zwischen Elektrode und Ofenboden.
Die richtkraftlosen Drehspulen 22, 23, die einen festen Winkel ss miteinander bilden, drehen sich in bekannter Weise in eine Gleichgewichtslage, wo die Momente der Kräfte sich aufheben, wobei der Ausschlag a des Instruments 20 eine eindeutige Funktion des Quotienten der Kräfte wird, die auf die Drehspulen 22,23 wirken. Der Instrumentausschlag ist also erfindungsgemäss ein Mass für den Quotienten aus der Wirkleistung und dem Quadrat des Stromes in dem betreffenden Teil des Ofens 10. Dieser Quotient ist jedoch definitionsgemäss gleich dem Widerstand zwischen der Elektrode z und dem Ofenboden, so dass das Messinstrument direkt in Ohm geeicht werden kann. Da weder die Ofeninduktanz noch die Frequenz in die Gleichung für den Zeigerausschlag eingeht, veranlassen diese Grössen keine Fehlanzeigen in der vorliegenden Vorrichtung.
Die Erfindung ist in keiner Weise an das gezeigte Schaltbild oder die gezeigte Ausführung des Quotientenmessers gebunden, sondern es können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass sich die Wirkungsweise der Vorrichtung ändert. Das vorliegende Schaltbild hat sich indessen als besonders vorteilhaft erwiesen, während der gezeigte Quotientenmesser mit Vorteil durch die modernere Ausführungsform mit zwei mechanisch gekuppelten. aber magnetisch getrennten Wattmeter-Systemen ersetzt werden kann. Indem man den Winkel B zwischen den Drehspulen 22 und 23 kleiner als 900 macht, kann man gewöhnlich eine Linearisierung der Skala des Instrumentes innerhalb des in Frage kommenden Messbereichs erzielen. Der günstigste Wert des Winkels ss wird dadurch abhängig von dem Verhältnis zwischen der grössten und kleinsten Resistanz,. die man messen will.
Das Aussehen der Skala kann auch in bekannter Weise geändert werden durch eine besondere Ausbildung der Polschuhe in den zwei Wattmeter-Systemen eines modernen Quotientenmessers.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for measuring the resistance in electrode melting furnaces during operation
In electrode smelting furnaces for making pig iron, the resistance in the electrode circuits is highly dependent on the acidity of the charge, so that the operation of the furnace can be made easier if the resistance can be measured accurately during operation. Because of the inductance in the electrode current circuits, it is not sufficient to determine the total impedance, but furnaces of this type have been equipped with cos cp knives that are calibrated in ohms. However, this type of measuring instrument only measures the relationship between resistance and induction, so the reading is heavily dependent on furnace induction and mains frequency.
The shortcomings of the known measuring device are completely avoided by the invention, which uses an electrodynamic quotient meter of the same type as the cos cp meter previously used, but in a different circuit. The invention is characterized in that both the field coil and the one rotating coil are connected directly or indirectly in series with one of the electrodes of the furnace, while the voltage on the same furnace electrode is connected directly or indirectly to earth on the other rotating coil.
The invention is to be described below with reference to the drawing, which schematically shows a three-phase electrode melting furnace with the device according to the invention for measuring the resistance in one of the three electrode circuits.
In the drawing, 10 denotes a three-phase electrode melting furnace with a grounded furnace floor and three electrodes X, Y, Z, which are fed from a network RST via a furnace transformer with the phase windings 11, 12, 13. The furnace transformer is, as usual, delta-connected on the secondary side, star-connected on the primary side and provided with regulating devices by means of which the transmission ratio and thus the furnace output can be changed.
Three current transformers 14, 15, 16 are switched on in the primary connection conductors of the furnace transformer 11, 12, 13, the secondary coils of which, like the furnace transformer 11, 12, 13, are connected in a triangle and are connected to the primary sides of three further current transformers 17, 18, 19, which are star-connected on the primary side and provided with control devices that are mechanically coupled to the control devices of the furnace transformer 11, 12, 13 so that the transformation ratio of the current transformers 17, 18, 19 is always in a certain ratio to that of the furnace transformer 11, 12, 13.
The secondary windings de: current transformers 17, 18, 19 are connected in the usual way to current meters (not shown) and, if necessary, to automatically operating electrode feed devices and also to the resistance meters according to the invention. Such is only shown for electrode z. Corresponding ohmmeters for the other electrodes can be arranged in the same way in the other phases.
The resistance meter 20 is an electromagnetic quotient meter in the form of a cross-coil instrument with a fixed field coil 21, which is connected to the secondary winding of the current transformer 19, and two rotating coils 22 and 23, which rotate about an axis 25. The moving coil 23 picks up the voltage between the electrode z and the earthed furnace floor with a series connection of a resistor 26 in the same way as with the cos cp knives used up to now. The other moving coil 22
<Desc / Clms Page number 2>
However, it is not connected to the electrode voltage via a reactance as before, but rather connected to the secondary coil of a current transformer 27, the primary coil of which is connected in series with the field coil 21.
The current transformer 27 does not affect the operation of the device, but has only the task of reducing the current in the moving coil 22 to a value which is appropriate with regard to the lead to the coil 22 with normal conductor cross-section.
In the device shown, the current in the field coil 21 and in the rotating coil 22 is always proportional and in phase with the current from the electrode z to the furnace floor, while the current in the rotating coil 23 is proportional and in phase with the voltage between the electrode z and the oven floor is. The mean value of the electromagnetic forces on the circumference of the moving coils 22 and 23 is thus, in a known manner, proportional to the square of the electrode current or the effective power between the electrode and the furnace base.
The directional force-less rotating coils 22, 23, which form a fixed angle ss with each other, rotate in a known manner into an equilibrium position where the moments of the forces cancel each other out, the deflection a of the instrument 20 being a clear function of the quotient of the forces that arise the moving coils 22,23 act. According to the invention, the instrument deflection is a measure of the quotient of the active power and the square of the current in the relevant part of the furnace 10. However, by definition, this quotient is equal to the resistance between the electrode z and the furnace base, so that the measuring instrument is calibrated directly in ohms can be. Since neither the furnace inductance nor the frequency are included in the equation for the pointer deflection, these variables do not cause incorrect displays in the present device.
The invention is in no way bound to the circuit diagram shown or the shown embodiment of the quotient meter, but numerous modifications can be made without changing the mode of operation of the device. The present circuit diagram has proven to be particularly advantageous, while the quotient meter shown is advantageous due to the more modern embodiment with two mechanically coupled. but magnetically separated wattmeter systems can be replaced. By making the angle B between the moving coils 22 and 23 less than 900 one can usually achieve a linearization of the scale of the instrument within the measuring range in question. The most favorable value of the angle ss is thereby dependent on the ratio between the greatest and the smallest resistance. that you want to measure.
The appearance of the scale can also be changed in a known manner through a special design of the pole pieces in the two wattmeter systems of a modern quotient meter.