CH187235A - Verfahren zum Betrieb von Induktionsöfen mit hochfrequentem Ein- oder Mehrphasenstrom. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb von Induktionsöfen mit     hochfrequentem     Ein- oder     Blehrphasenstrom.       Zum Betrieb von Induktionsöfen werden  in neuerer Zeit Gleichrichter     bezw.    Wechsel  richter verwendet. Durch Anwendung von  Steuergittern in Stromrichtern, die nicht nur  die Steuerung des Zündzeitpunktes, sondern  auch des Löschzeitpunktes der zyklisch  nacheinander brennenden Anoden ermög  lichen, wird die selbständige Umformung  von Gleichstrom oder von niederfrequentem  Wechselstrom in Mittel- oder Hochfrequenz  strom herbeigeführt. Es ist ferner bekannt,  die grosse     Induktivität    der Ofenwicklung  teilweise oder ganz durch Kondensatoren zu  kompensieren, wobei die beste Wirkung  dann erzielt wird, wenn im Ofenkreis Reso  nanz vorhanden ist.

    



  Da. sich die     Permeabilität    von     ferromag-          netischen    Metallen und Legierungen wäh  rend des Schmelzprozesses mit der Tempera  tur stark ändert, und oberhalb gewisser  Temperaturgrenzen sogar ganz     verschR-indet,     muss die Kapazität der Ofenkondensatoren    während des Schmelzprozesses dauernd ver  ändert werden, wenn man die Resonanz auf  recht erhalten will. Um dies zu erreichen,  sind umfangreiche Schalteinrichtungen not  wendig, wenn man mit     wirtschaftlichem     Stromverbrauch auskommen will.  



  Gegenstand der Erfindung ist     nun    ein  Verfahren zum Betrieb von Induktionsöfen  mit     hochfrequentem    Ein- oder Mehrphasen  strom, der mit Hilfe von Stromrichtern aus  einem Gleichstromnetz     bezw.    einem     Ein-          oder        Mehrphasenwechselstromnetz    niederer  Frequenz erzeugt wird, wobei der Stromrich  ter     mit    Löschgittern versehen ist, die das       Zünden    und Unterbrechen der Anodenströme  zu beliebigen Zeitpunkten gestatten,

   bei dem       erfindungsgemäss    zur Aufrechterhaltung der       angenäherten    Resonanz im     Ofenkreis    bei je  der Temperatur des Ofeneinsatzes während  des     Schmelzprozesses        die    Kapazität konstant  gehalten, die     Frequenz    des Ofenstromes aber      in Abhängigkeit vom Zustand des     G'fenein-          satzes    verändert     wird.     



       In    der Zeichnung sind     Ausführungsbei-          spiele    einer     Einrichtung    zur Durchführung       des    Verfahrens gemäss der Erfindung sche  matisch in     Fig.    1 bis 3 für Öfen mit Reso  nanzschaltung dargestellt, die mit Einpha  senstrom hoher     Frequenz    gespeist werden,  der in einem von einem Gleichstromnetz ge  speisten Stromrichter erzeugt wird.  



  In den Figuren bedeutet     a    einen Wech  selrichter     (Ionenventil)    mit Metallgehäuse       und    in diesem angeordneten Anoden b, die  gegebenenfalls     Lichtbogenführungshülsen    be  sitzen können, sowie den Anoden vorgelager  ten Steuergittern c. Mit m ist die Kathode  bezeichnet, e sind Erregeranoden für die Er  leichterung des     Anlassens    des Stromrichters.  Die Anoden b liegen einerseits an den Enden  der     zweiphasigen    Primärwicklung des Lei  stungstransformators f und anderseits über  Kondensatoren     k    an der Kathode<I>m</I> des  Stromrichters.

   An dem     Neuträlpunkt    der       Primärwicklung    liegen über Widerstände     w,.     die Erregerelektroden e, die so angebracht  sind, dass der Lichtbogen zwischen     ihnen    und  der Kathode an den Gittern c     vorbeistreicht.     Der     Neutralpunkt    der Primärwicklung ist  an den Plusleiter     .des    Gleichstromnetzes     n     und die Kathode m an den Minusleiter des       Gleichstromnetzes    gelegt.

   Die Sekundär  wicklung des Leistungstransformators     f    lie  fert den     hochfrequenten    Strom für die     In-          duktionsspule    g des Ofens. In Reihe mit der  Ofenspule g ist der     Kondensator    i geschaltet.

         Induktivität    g und Kapazität i des Ofenkrei  ses ist auf     Spannungsresonanz        abgestimmt.     Als     Gitterspannungsquelle    dient eine     Mittel-          oder        Hochfrequenzmaschine    o, die von     einem     Motor p     angetrieben    wird     und    die über  Widerstände     w2    den     Gittern    c die     Steuer-          spannung        erteilt.     



  Um bei jeder Temperatur des Ofenein  satzes     Spannungsresonanz    im Ofenkreis zu       erhalten,    wird bei     konstanter    Kapazität i  die Frequenz des Ofenstromes während -des       Schmelzprozesses    den veränderlichen Be  triebszuständen des Ofens in an sich bekann-         ter    Weise     dadurch    angepasst, dass die Um  drehungszahl der     Hochfrequenzmaschine    in  Abhängigkeit dieser Verhältnisse in der  Weise geregelt     wird,    dass die Geschwindig  keit des Antriebsmotors der     Hochfrequenz-          maschine    von Hand- oder über eine.

   selbst  tätige Geschwindigkeitsregelung der letzte  ren unter Verwendung von     Hilfsmitteln,    die  z. B. auf den thermischen Zustand des Ofen  einsatzes ansprechen, geregelt     wird.    Ausser  dem muss; die     Hochfrequenzmasehine    o samt  Antrieb und Regulierung während des ge  samten Schmelzprozesses in Betrieb gehalten  werden.

   Eine Vereinfachung der Einrich  tung wird     :dadurch    erreicht, dass die     Fre-          quenzänderung    des Ofenstromes während des  Schmelzprozesses in Abhängigkeit mit der  vom Zustand des     Ofeneinsatzes    veränder  lichen Eigenfrequenz im     Ofenstromkreis    her  beigeführt wird, indem, wie in     Fig.    1 darge  stellt, eine mit dem Ofenfeld gekoppelte  Spule r vorgesehen wird, die mit der Gitter  spannungsquelle o parallelgeschaltet ist.

   Die  neutrale-     Mittenanzapfung    der Koppelspule r  ist mit der Kathode des Stromrichters ver  bunden, gegebenenfalls unter     Zwischenschal-          tung    einer Batterie t. Bei der Inbetrieb  setzung des Stromrichters ist zunächst die  die     Gitterspannung        liefernde        Hochfrequenz-          maschine    o eingeschaltet, deren Frequenz  derjenigen des Ofenkreises entspricht.

   Nach  der     Inbetriebnahme    des     Ofens    wird die       Hochfrequenzmaschine    von den     Steuergittern     e     mittels    des Schalters s abgetrennt; die Git  ter werden jetzt aus der Koppelspule r ge  speist.

   Durch diese     Einrichtung    stellt sich  während der Dauer des Schmelzprozesses       selbsttätig    die     Resonanzfrequenz        des    Ofen  kreises ein, weil die bei     konstanter    Kapazität  erforderliche     Veränderung    der     Frequenz        des     im     Stromrichter        erzeugten        Ofenstromes    in Ab  hängigkeit der     Abweichungen    der Eigenfre  quenz des     Ofenkreises        mittels    der Koppel  spule     y-    unmittelbar 

  herbeigeführt     wird.     



  Gemäss der     Einrichtung    nach     Fig.    2 wird  der gleiche Zweck dadurch erreicht,     dass    eine       Wicklung        e4    auf dem die Ofenspule speisen  den     Leistungstransformator        f    - mit der Git-           terspannungsquelle    o parallel geschaltet ist.

    Es kann auch nach     Fig.    3 parallel zum Kon  densator i im Ofenkreis ein Widerstand z  geschaltet werden, der parallel zur Gitter  spannungsquelle o liegt und der     Anzapfun-          gen    für die Gitterzuleitungen und eine Mit  tenanzapfung besitzt, die mit der Kathode  des Stromrichters verbunden ist.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    3 tritt  eine Phasenverschiebung der Gittersteuer  spannung gegenüber dem Ofenstrom von 90    ein; es muss diesem Umstand durch entspre  chende     Bemessung    der Batterie t Rechnung  getragen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zum Betrieb von Induktions öfen mit hochfrequentem Ein- oder M ehrphasenstrom, der mit Hilfe von Stromrichtern aus einem Gleichstrom netz bezw. einem Ein- oder Mehrphasen wechselstromnetz niederer Frequenz er zeugt wird, wobei der ,Stromrichter mit Löschgittern versehen ist, die das Zün den und Unterbrechen der Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten gestattet, da durch gekennzeichnet,

   dass zur Aufrecht- erhaltung der Resonanz im Ofenkreis währenddes Schmelzprozesses die Kapa zität konstant gehalten, die Frequenz des Ofenstromes aber in Abhängigkeit vom Zustand des Ofeneinsatzes verändert wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung ,des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Frequenz des Ofen stromes während des Schmelzprozesses in Abhängigkeit von der vom Zustand des ' Ofeneinsatzes veränderlichen Eigenfre quenz im Ofenstromkreis beeinflussen UNTERANSPRüCHE: 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass eine mit dem Ofenfeld gekoppelte Spule vorgesehen ist, .die mit der Gitterspannungsquelle parallelgeschaltet ist. \?. Einrichtung nach Patentanspruch II. -da durch gekennzeichnet, dass eine Wick lung auf dem :die Ofenspule speisenden Leistungstransformator mit der Gitter spannungsquelle parallel geschaltet ist. 3.

   Einachtung nach Patentanspruch II"da- durch gekennzeichnet, dass parallel zum Kondensator im Ofenkreis .ein Wider stand geschaltet ist, der parallel zur Gitterspannungsquelle liegt und der An zapfungen für die Gitterzuleitungen und eine Mittenanzapfung besitzt, die mit der Kathode des Stromrichters verbunden ist.