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Selbsttätige Elektrodeneinstelliing für elektrische Lichtbogenöfen.
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Dies. wird vorteilhaft durch die Anwendung von Regelungseinrichtungen erreicht, welche den Widerstand zwischen den Elektroden und der Beschickung regelnd einstellen.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Schaltung für den Ofen 1 dargestellt, bei welcher die Elektroden mit 2,3, und 4, der Transformator mit T, die Verbindungen vom Transformator zu den Elektroden mit 5,6 und 7, der primäre Transformatorsehalter mit 8 und die Hochspanmmgsleitungen mit 9, 10 und 11 bezeichnet sind. Die Vorrichtung zur Einstellung der Elektroden für die Widerstandsregelung besteht aus drei Gleichstromelektromotoren. Verbindungsseile 15, 16 und 17 gehen von den Motortrommeln 12, 13 und 14 nach den Elektrodenjochen 18, 19 und 20. Die Motoren laufen nach beiden Richtungen, um die Elektroden zu heben und zu senken. Die Trommelwelle der Motoren sind mit
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Für die Regelung ist Gleichstrom vorgesehen, der mittels der Hauptleitungen 3. 3 und 41 zugeführt wird. Die Hauptleitung. 33 für die Motoren hat Abzweigungen 34, 35 und 36, die nach den Kommutatorbürsten führen. Vom Feldma. gnet 24 führt eine Leitung 37 zu einem Kontakt 38, während vom Feldmagnet 25 ein Draht 39 zu einem Kontakt 40 führt. Der Stromkreis für die Felderregung wird entweder durch den Kontakt 38 oder 40 mittels später beschriebener Vorrichtungen geschlossen. Die Schaltung der andern Regelmotoren ist die gleiche. Vom Feldmagnet 26 führt eine Leitung 42 zu einem Kontakt dz vom Feldmagnet 27 eine Leitung 44 zu einem Kontakt 45. Bei Stromschluss an den Kontakten 43 oder 45 ist der Stromkreis durch die Leitung 46 nach der Hauptleitung vervollständigt.
Die Felder 28 und 29 sind durch Leitungen 47 und 48 mit der Hauptleitung über Kontakte 49 und 50 verbunden, wobei die Rückleitung nach der Hauptleitung mit 51 bezeichnet ist.
Zum Schliessen der Motorstromkreise dienen Schalter, von denen derjenige für den Stromkreis des ersten Regelmotors mit den Kontakten 38 und 40 aus einer Schiene 52 besteht, die bei 53 drehbar ist.
Das Ende der Schiene besteht aus einem Kontakt. M, der an die Hauptleitung 41 angeschlossen ist. Gleiche Schalter 55 und 56 sind für die Regelung der Felder der andern Motoren vorgesehen.
- Zur Betätigung der Schalter dienen zwei Kontrollelemente, von welchen eines von den Spannungs- änderungen beeinflusst wird, die durch Änderungen im Widerstand zwischen Elektrode und Beschickung des Ofens herbeigeführt werden, während das andere von der zugeführten Wattzahl beeinflusst wird, gleichgültig, ob die Änderungen durch Änderungen im Strom, in der Spannung oder im Leistungsfaktor bedingt sind. Das Kontrollelement, das die Änderungen in der Spannung zum Ausdruck bringt, besteht aus drei Spannungswieklungen 57, 58 und 59. Die Wicklung 58 ist an einem Ende der Schaltersehiene 52
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lungen 57, 58 und 59 sind in Reihe geschaltet.
Die Wicklung 59 ist durch eine Leitung 60 mit einer Sammelsohiene 61 verbunden, von der eine Leitung 62 zu der Speiseleitung 7 der Elektrode 2 führt. Die Wicklung 57 ist durch eine Leitung 6-3 mit einer Sammelschiene 65 verbunden, die durch eine Leitung 66 und einen Kontakt 67 mit dem Ofenboden in Verbindung steht. Die Spannungswicklungen des Schalters 55, welcher das Motorgetriebe für die Elektrode 3 regelt, sind mit einer Sammelschiene 68 durch eine Leitung 69 verbunden, die durch eine Leitung 70 an die Speiseleitung 6 der Elektrode 3 angeschlossen ist. Diese Wicklungen sind ferner durch eine Leitung 71 an die gleiche Sammelschiene 65 angeschlossen, welche durch die Lôitung 66 und den Kontakt 67 im Stromkreis mit der Ofenbeschiekung liegt.
Eine gleiche Sammelschiene 72 ist für die Spannungswicklungen des Schalters 56 und das Motorgetriebe für die Elektrode 4 vorgesehen. Diese Wicklungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie den andern entsprechen und symmetrisch geschaltet sind. Die Spannungswicklungen der rechten Schalterseite liegen somit jeweils zwischen einer Elektrode und der Ofenbesehiekung.
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Die Wicklung 7. 3 ist eine Spannungswicklung, die durch einen Draht 79 mit der Sammelschiene 61 in Verbindung steht, welche, wie vorbemerkt, durch die Leitung 62 an die Speiseleitung 7 angeschlossen ist. Der Strom in der Wicklung 73 kann durch einen Spannungsregler, beispielsweise einen Rheostaten,
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geregelt werden, um die der Wicklung zugeführte Spannung festzustellen. Die Wicklung 73 ist durch einen Draht 80 mit einem RheostÅaten 81 verbunden, von dem ein Draht 82 nach der Sammelschiene 68 führt, welche durch die Leitung 70 an die Speiseleitung 6 zur Elektrode 3 angeschlossen ist. Die Wicklung 73 liegt somit an der Spannung zwischen den Elektroden 2 und 3.
Die Stromwicklungen für die Elektrode 3 sind ebenfalls hintereinander geschaltet und die obere und untere Wicklung 83 bzw. 84 durch Leitungen 85 und 86 mit einem Stromtransformator 87 der Speise- leitung 6 für die Elektrode 3 verbunden. Die Spannungswicklung 88 ist durch eine Leitung 89 mit der
Sammelschiene 68 verbunden. Weiters steht die Wicklung 88 durch eine Leitung 90 mit der Sammel- schiene 72 in Verbindung. Ein Rheostat 91 dient zur Feststellung der Spannung.
Die gleichen Vorrichtungen sind zur Regelung der Elektrode 4 vorgesehen, so dass sich eine Be- schreibung derselben erübrigt. Die Spannungswicklungen der rechten Schalterseite sind nicht dargestellt, aber die Strom-und Spannungswicklungen der linken Schalterseite sind. mit 92, 9,) und 94 bezeichnet.
Die Leitungen für diese Wicklungen sind dargestellt. Da die Schaltung aber symmetrisch ist, erübrigt sich eine besondere Beschreibung.
Wenn der Ofen beschickt ist und die Elektroden aus der Beschickung angehoben sind, so stehen die Schalterschienen so, dass die Motorstromkreise geöffnet sind, während die Speiseleitung durch den
Schalter 8 Strom hat und die Spannungswicklungen sämtlicher Schalter erregt sind. Der Strom geht von der Speiseleitung 7 nach der Elektrode 2, durch die Leitung 62, Sammelschiene 61, Leitung 60,
Wicklung 59, 58 und 57, Leitung 63 und Sammelschiene 65. Ebenso sind die Spannungswicklungen für die Elektrode 3 durch die Leitung 70, Sammelschiene 68 und Leitungèn 69, 71 erregt, wobei letztere mit der Sammelschiene 65 verbunden ist. Die Verbindungen für die nicht dargestellten Spannungs- wicklungen des Reglers für die Elektrode 4 sind symmetrisch. Dargestellt ist die Leitung 95 für diese
Elektrode, die von der Speiseleitung 5 abzweigt.
Die Leitung 95 ist mit der Sammelschiene 72 ver- bunden, während die Wicklungen mit der Sammelschiene 72 und der Sammelschiene 61 in Verbindung stehen. Die drei Spannungswioklungsgruppen der rechten Schalterseite hängen somit alle mit der
Bodenelektrode 67 zusammen, sie sind somit in Sternschaltung verbunden.
Die rechts gelegenen Spannunggelemente sind so geschaltet und bemessen, dass ihre Erregung bewirkt, dass die linken Kontaktenden der Schalterschienen 52, 55 und 56 nach abwärts gegen die unteren festen Kontakte 40, 45,49 schwingen, wodurch der regulierende Gleichstrom durch die Felder 25, 27 und 29 der Motoren geschlossen wird. Infolgedessen laufen die Motoren an und lassen die Elektroden abwärts sinken. Dadurch erhalten aber die Spannungswicklungen der andern Kontrollelemente Spannung, der Strom in den Stromwicklungen ist jedoch infolge des hohen Widerstandes zwischen den Enden der
Elektroden und der Beschickung sehr klein. Die Wattelemente der Regelung sind also noch unwirksam.
Diese Verhältnisse bestehen so lange, bis eine oder zwei oder alle drei Elektroden mit der Beschickung in leitende Verbindung kommen. Angenommen die Elektrode 2 kommt vor den Elektroden 3 und 4 in Leitungsverbindung mit der Beschickung, so wird eine Verbindung hergestellt von 67, über 66 zur
Schiene 65 ; diese hat also nahezu das gleiche Potential wie die Zuleitung 7, und die Spulen 57, 58 und 59 werden kurz geschlossen und bleiben wirkungslos. Die Schalterschiene 52 schwingt daher von dem Kon- takt 40 weg, so dass der Stromkreis durch das Feld 25 des Regelmotors 30 unterbrochen wird und der betreffende Motor stehen bleibt. Der Motor steht still, sobald die zugehörige Elektrode mit der Beschickung in Berührung kommt, so dass ein unerwünschtes Weiterbewegen der Elektrode nach abwärts verhütet ist.
Angenommen die Elektrode 3 kommt als nächste mit der Beschickung in Berührung, so tritt derselbe
Vorgang ein und der Motor für diese Elektrode kommt zum Stillstand.
Wenn die Elektrode 3 mit der Beschickung in Berührung kommt und die Elektrode 2 schon mit dieser in Berührung ist, so fliesst in der Hauptleitung ein Strom dem Ofen zu, die Transformatoren 77
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geschaltet und bemessen sind, so schwingen die Schalterschienen für die Elektroden 2 und 3 nach aufwärts gegen die Kontakte 38 und 43, wodurch der Strom durch die Felder 24 und 26 der zugehörigen Motoren geschlossen wird. Infolgedessen kehren die Motoren ihre Drehrichtung um und ziehen die Elektroden nach aufwärts. Sobald die Elektroden aus der Beschickung treten, wächst der Widerstand zwischen Be- schickung und Elektroden und damit die Spannung, so dass die Spannungswicklungen 57,56, 59 wieder erregt werden.
Mit dem Wachsen des Widerstandes sinkt der durch die Stromwicklungen gehende Stlom.
Das Ergebnis ist daher, dass das durch die Spannungswicklungen 57-59 erzeugte Drehmoment mit dem wachsenden Widerstand wächst, während-das durch die Wattelemente erzeugte, entgegengesetzt gerichtete
Drehmoment mit wachsendem Widerstand abnimmt. Wenn die Elektroden so eingestellt sind, dass der vorbestimmte Widerstand zwischen ihren Enden und der Beschickung besteht, so überwinden die Span- nungswicklungen den Zug der Wattelemente an den Sehaltersehienen, so dass diese von den obeien
Kontakten weg schwingen und so den Strom durch die Felder 24 und 26 der Regelmotoren unterbrechen.
Diese Stromkreise bleiben so lange unterbrochen, als der vorbestimmte Widerstand zwischen jeder
Elektrode und der Beschickung bestehen bleibt.
Wenn der Widerstand zwischen irgendeiner Elektrode und der Beschickung von dem vorbestimmten Másse abweieht, so werden entweder die Stromspulen oder
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die Spannungswicklungen erregt oder verlieren ihre Erregung und dementsprechend bewegt sich die zugehörige Schalterschiene, um den richtigen Widerstand wieder einzuregeln. Diese Widerstanusregelung setzt sich fort, bis zwischen sämtlichen Elektroden und der Beschickung der vorbestimmte Widerstand herrscht. In diesem Falle gleichen sieh die Drehkräfte der beiden Gruppen von Regelungselementen gegenseitig aus und die Sohaltersehienen werden zwischen den beiden Sätzen von Motorkontakten in der Schwebe gehalten.
Die Annahme war bisher, dass die Elektrode 4 nicht mit der Beschickung Kontakt hergestellt hat.
Unter dieser Bedingung kann es vorkommen, dass während die Elektroden 2 und 3 nach aufwärts bewegt werden, um den Widerstand zu regeln, die Elektrode 4 nach abwärts geht. Sobald indessen diese Elektrode mit der Beschickung in Berührung kommt, findet durch ihre Wicklungen und die zugehörige Schaltschiene dieselbe Regelung statt, bis der Widerstand zwischen dieser Elektrode und der Beschickung richtig eingestellt ist. Es ist ersichtlich, dass durch die beschriebene Regelung der Widerstand zwischen jeder Elektrode und der Beschickung genau eingestellt wird, so dass der vorbestimmte Wert erhalten wird, gleichgültig in welcher Reihenfolge die Elektroden nach abwärts gehen. Das Schmelzen des Metalls wird daher unter Bedingungen erfolgen, wobei die der Beschickung durch jede Elektrode zugeführte Wärmeenergie einen vorbestimmten Betrag hat.
Wenn während des weiteren Fortganges der Ofenarbeit irgendein Umstand eintritt, der den Widerstand zwischen einer Elektrode und der Beschickung zu ändern vermag und damit den Betrag der durch diese Elektrode zugeführten Wärmeenergie, so wird unmittelbar das hiefür bestimmte Regelungselement in Wirkung treten, um den Widerstand für diese Elektrode wieder richtig einzustellen. Ebenso wird, wenn irgendeine Änderung im Widerstand zwischen einer Elektrode und der Beschickung die richtige Verteilung der Spannung durch das System beeinträchtigt, das infolgedessen in Tätigkeit tretende Regelungselement den richtigen Ausgleich wieder herstellen. Alle Elektroden werden daher stets das vorbestimmte Mass von Wärmeenergie dem Ofen zuführen und jede einzelne Elektrode mit dem richtigen Anteil daran.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Selbsttätige Elektrodeneinstellung für elektrische Lichtbogenöfen mit mehreren Elektroden. dadurch gekennzeichnet, dass jede Einstellvorrichtung zwecks Regelung der Elektroden auf Zuführung ihres bestimmten Energieanteiles und Erhaltung eines festgelegten Zuführungsverhältnisses zwischen ihnen mit Kontrollelementen (57-59 usw. bzw. 7-3-75 usw.) ausgestattet ist, die bei unausgeglichenen Schwankungen der Stromstärke, der Spannung, des Leistungsfaktors oder mehrerer dieser Werte zur Wirkung kommen.