<Desc/Clms Page number 1>
Induktionsofen
Bei elektrischen Induktionsöfen, z. B. Mittel- oder Netzfrequenzschmelzinduktionsöfen muss zur Er- zielung einer optimalen Leistungszufuhr während des Schmelzvorganges sowohl die Wirkleistungszufuhr auf einen durch die Anlage und den Schmelzvorgang bedingten konstanten Wert oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf geregelt werden, als auch die Blindleistungskompensation dem jeweiligen Zustand des
Schmelzgutes angepasst werden. Hiezu wären an sich zwei voneinander unabhängige Schalteinrichtungen erforderlich. Die Steuerung der Wirkleistung erfolgt im wesentlichen durch Veränderung des Spannuiigs- abfalles an der Ofenspule. Zur Kompensation der Blindleistung werden üblicherweise Kondensatoren v3r- wendet, die der Ofenspule parallel geschaltet sind.
Die Regelung der Blindleistung erfolgt im wesentli- chen durch Veränderung des Spannungsabfalles an diesen Kondensatoren. Hiezu ist eine Regelung mittels stufenweise zuschaltbaren Kondensatoren bekannt. Solche Regeleinrichtungen nehmen aber sehr viel Platz in Anspruch, sind teuer und ausserdem haben sie noch den Nachteil einer unstetigen Leistungsaufnahme während des Schmelzbetriebes.
Eine bekannte Induktionsglühmaschine für serienmässige, automatische Erhitzung von Werkstücken ist mit einer einstufigen Schalteinrichtung zur Blindstromkompensation versehen. Diese Schalteinrichtung ist jedoch, da sie lediglich zur Steuerung von Glühvorgängen und nicht von Schmelzvorgängen dient, nur zur Steuerung der Blindstromkompensation und nicht zur Leistungsregelung geeignet.
Bei einer andern bekannten Schaltung für Induktionsöfen ist sowohl die Induktionsspule als auch die zur Blindleistungskompensation dienende Kapazität an die Sekundärseite eines Stufentransformators geschaltet. Um die Blindleistungsabgabe der Kapazität von der Wirkleistungsaufnahme des Induktionsofens unabhängig zu machen, ist bei dieser Einrichtung in den Primärstromkreis des Transformators ein leistungsabhängig ansprechendes Relais eingeschaltet, das die Blindleistungsabgabe der Kapazität durch Betätigung eines Wahlschalter für die Anschaltung der Kapazität an die entsprechende sekundärseitig Anzapfung des Stufentransformators regelt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Induktionsofen, insbesondere Mittel- oder Netzfrequenzschmelzinduktionsofen mit einer Ofenspule mit mindestens zwei Windungsabgriffen, die an einen wahlweise einstellbaren zur Leistungsregelung dienenden Stufenschalter angeschlossen sind. Der Vorteil des Induktionsofens nach der Erfindung besteht darin, dass zur Regelung der Blindleistungskompensation überhaupt kein Regelorgan vorzusehen ist, da sich die erforderliche Blindleistung automatisch mit der Wirkleistung einstellt. Erfindungsgemäss ist mindestens einem Teil der Ofenspule eine Kapazität (Kondensator) konstanter Grösse während des ganzen Erhitzungsprozesses unverändert parallel geschaltet. Der durch die Erfindung erzielte Effekt beruht darauf, dass die Ofenspule bezüglich ihres parallel geschalteten Kondensators wie ein Autotransformator wirkt.
Hiedurch nimmt die Spannung an der Kapazität entsprechend dem Verhältnis der Anzahl der zur Kapazität parallel geschalteten Windungen der Ofenspule zur Anzahl der vom Stufenschalter zum Zweck der Leistungsregelung eingeschalteten Windungen von selbst eine von der der jeweiligen Schalterstufe eingestellten Wirkleistung abhängige Grösse an, derart, dass sich eine dieser Wirkleistung angepasste Blindleistungsabgabe der Kapazität ergibt. Die im Verlauf eines Schmelzvorganges auftretende Widerstandverminderung des Schmelzgutes erfordert eine Regelung im Sinne einer Verringerung der Anzahl der stromdurchflossenen Windungen der Ofenspule ; zugleich ist aber auch eine erhöhte (induktive) Blmdleistungsaufnahme erforderlich.
Zufolge der Wirkung der Ofenspule als Autotransformator erhöht sich beim Anlegen der Transformatorspannung an eine geringere Anzahl von Windungen die Span-
<Desc/Clms Page number 2>
nung an den Enden der Ofenspule und damit auch die Spannung an der mindestens einem Teil der Ofenspule parallel geschalteten Kapazität. Durch diese Spannungserhöhung liefert der Kondensator die benötigte erhöhte (induktive) Blindleistung an die Ofenspule.
Durch die Erfindung ist es möglich, während des Ablaufes des Schmelzvorganges unabhängig von der sich verändernden Eindringtiefe, vom Füllfaktor und von der Zunahme des spezifischen Gewichtes vom kalten Zustand der Schmelze bis zum völligen Niederschmelzen eine optimale Leistungsaufnahme hinsichtlich der Wirk- und Blindkomponente ohne Änderung der zugeführten Spannung zu erzielen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dieselbe stellt einen einphasigen Induktionsschmelzofen dar. 1 ist die Ofenspule mit den Anzapfungen 2 bis 8, die an die Ausgangskontakte eines Stufenschalters Sl angeschlossen sind. An die beiden Wicklungsenden der Ofsnspule l ist eine Kapazität C angeschlossen. Die ganze Einrichtung wird von der Spannungsquelle Uo gespeist. Um
EMI2.1
tät C zu L2 parallel liegt. Die Spulenauslegung erfolgt für eine Anspeisung im Punkt a und Endzustand der Schmelze, so dass die Spannung Uo entsprechend klein gehalten werden kann.
Sinkt infolge veränderter Rückwirkung des Einsatzes der Generatorstrom bzw. Emphasen-Netzstrom unter seinen Nennwert, muss der resultierende Widerstand des Arbeitskreises auf seinen ursprünglichen Wert entsprechend dem Endzustand der Schmelze und Anspeisung im Punkt a gebracht werden. Dies erfolgt durch Vergrösserung des mit der Kapazität C in Serie geschalteten Wicklungs teiles L1 und damit Verkleinerung des parallel geschalteten Wicklungsteiles L. Beim Absinken der Spannung wird in umgekehrter Weise verfahren. Wicklungsteil L2 wird vergrössert, wodurch Wicklungsteil ti verkleinert wird. Gleichzeitig mit der Vergrösserung bzw.
Verkleinerung der Wicklungsteile L1 und L2 durch Betätigung des Schalters S wird auch die Ofen- und Kondensatorspannung erhöht bzw. gesenkt. Die Verkleinerung des Wicklungsteiles L darf nur soweit erfolgen, dass dieKondensatoren-Nennspannungnicht überschritten wird. Diese Änderung derKondensatorenspannung entspricht ungefähr der Induktivitätsänderung im Verlauf einer Schmelze, so dass mit dem Stufenschalter Si gleichzeitig auch der Leistungsfaktor auf ungefähr 1 gehalten werden kann. Dies bedeutet also, dass der Stufenschalter Sl gleichzeitig mit der Leistungsregelung auch die Regelung der notwendigen Parallelkapazität übernimmt.
Unabhängig davon, ist es durchAnbringung eines Stufenschalters S ;, der mit der Kapazität C und den
EMI2.2
stimmung der Kapazität C ohne Betätigung des Stufenschalters Si vorzunehmen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Induktionsofen, insbesondere Mittel- oder Netzfrequenzschmelzinduktionsofen, mit einer Ofenspule mit mindestens zwei Windungsabgriffen, die an einen wahlweise einstellbaren, zur Leistungsregelung dienenden Stufenschalter angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Teil der Ofenspule eine Kapazität (Kondensator) konstanter Grösse während des ganzen Erhitzungsprozesses unverändert. parallel geschaltet ist.