Selbsttätige Regeleinrichtung für den Elektrodenvorschub bei Lichtbogenöfen. Die meisten der heute verwendeten Regel= einrielit.ungen für den Elektrodenvorschub bei Lichtbogenöfen beruhen darauf, dass Abwei chungen des Lichtbogenstromes bzw. der Licht bogenspannung von einem gewissen Normal wert als Regelimpulse mittels Relais und Schützen öder mittels Steuerventilen auf Be- wegiingseinriehtungen übertragen werden, die eine entsprechende Verstellung der zugehöri gen Elektroden bewirken.
Diese Regeleinrichtungen arbeiten einer seits mit verhältnismässig grosser Trägheit, an derseits ist eine grössere Anzahl bewegter und der Abnützung unterworfener Teile erforder- liell, die das ungestörte Arbeiten der Anlage nach kürzerer oder längerer Zeit in Frage stellen.
Die Trägheit der Einrichtung bedingt, däss die Verstellung der Elektrode oft erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem sieh die Strom- und Spannungsverhältnisse des Lichtbogens bereits wieder geändert haben. Die Folge ist, dass wieder neue Regelimpulse gegeben werden, wo durch die Einstellung des gewünschten Soll wertes von Spannung und Strom weiter ver zögert wird. Bei grösseren Änderungen der Strom- und Spannungsverhältnisse können auch. Nullpunktsverlagerungen an den andern l,.lektroden auftreten, durch die weitere Regel vorgänge an diesen Elektroden ausgelöst wer den.
Um. diesen Verhältnissen abzuhelfen, müssen Dämpfungseinrichtungen vorgesehen werden, die die Empfindlichkeit der Anlage herabmindern.
Gegenstand der Erfindung ist eine selbst tätige Regeleinrichtung für den Elektroden- vorsehub, die vor allem mit einem Mindestmass an Trägheit arbeitet, zugleich aber ausser dem eigentlichen motorischen Antrieb der Elektro den keine bewegten und der mechanischen Ab nützung ausgesetzten Teile aufweist.
Gemäss der Erfindung dienen zur Rege <B>l</B> ung des Vorschubes in Abhängigkeit von den elektrischen Betriebsgrössen des Ofens vor inagnetisierbare Drosselspulen, die je in ge trennten Leitungen liegen, von denen die eine einen das Heben, die andere einen das Senken der zu regulierenden Elektroden veranlassen den Strom führt, wobei die Drosselspulen ent sprechend ihrer Vormagnetisierung die ge nannten Leitungen sperren oder für den Stromdurchfluss freigeben.
Eine vorteilhafte Anordnung dieser Art wird dadurch erhalten, dass zur fallweisen Vormagnetisierung der Regeldrosselspulen in den je für Heben und Senken bestimmten Energieleitungen eine aus zwei einander entgegengeschalteten, von Licht bogenstrom und -spannung abhängigen Teil spannungen gewonnene Differenzspannung dient, die je nach ihrer jeweiligen Richtung mittels entsprechend geschalteter elektrischer Ventile auf die Regeldrosselspulen entweder in der einen oder andern Motorspeiseleitung geleitet wird. In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung in Schaltbildern wieder gegeben.
In Fig. 1 sind mit 1, 2, 3 die Elektroden eines Lichtbogenofens bezeichnet, 4, 5, 6 sind die Stromzuführungsleitungen zu den Elek troden. Zur Abnahme der Regelimpulse ist in üblicher Weise je Phase ein Stromwandler 7 und ein von der eingestellten Spannungs stufe des Ofentransformators abhängiger Re gelwiderstand 8 vorgesehen, die beide nur für eine Phase eingezeiehnet sind. Die Regelim pulse werden über Hilfstransformatoren 9 und 10, Gleichrichter 11 und 12 und Einstell widerstände 13, 14 auf die nach Art eines Spannungsteilers angeordneten Widerstände 15 und 16 übertragen.
Die an diesen Wider ständen auftretenden Gleichspannungen stel len ein Mass für den Liehtbogenstrom bzw. für die Lichtbogenspannung an der zugehörigen Elektrode dar. Die Spannungen an den Wider ständen 15 und 16 sind einander entgegen gesetzt gerichtet und, solange normale Strom und Spannungsverhältnisse an der Elektrode herrschen, gleich gross, so dass die resultie rende Spannung im wesentlichen Null ist.
Tritt durch eine Strom- oder Spannungsände rung am Lichtbogen eine Differenzspannung an den -'#V iderständen 15, 16 auf, so wird diese Spannung je nach ihrer Richtung entweder über das elektrische Ventil 17 auf die Gleich stromerregung 19 der Drosselspule 21 über tragen, oder über das Ventil 18 mit entgegen gesetzter Durchlassrichtung auf die Gleich stromerregung 20 der Drosselspule 22. Die Drosselspule 21 liegt in Reihe mit dem Trans formator 23 und den Gleichrichtern 25 in der einen Ankerspeiseleitung des Elektrodenver stellmotors 27, die Drosselspule 22 in Reihe mit dem Transformator 24 und den Gleich richtern 26 in der andern Ankerspeiseleitung des Motors.
Bekanntlich lässt sieh durch Ände rung der Vormagnetisierung einer Drossel spule deren induktiver Widerstand weitgehend verändern. Durch Einschalten einer derarti gen Drosselspule in die Sternverbindung der Primärwicklung eines Transformators entspre chend dem gezeichneten Ausführungsbeispiel kann die Transformator;sekundärspannung von Null bis zu einem Höchstwert verändert wer den. Bei steigender Vormagnetisierung wird der induktive Widerstand der Drosselspule entsprechend verringert, so dass die primäre Spannung des Transformators mehr und mehr wirksam wird.
Die Gleichrichter 25 und 26 in beiden Ankerspeiseleitungen sind je mit ent gegengesetzter Durchlassrichtung eingeschal tet, so dass die Speiseleitungen, wenn der Stromdurchfluss durch sie durch die zugehöri gen Drosselspulen nicht gesperrt ist, je ent gegengesetzt gerichtete Gleichströme führen, denen verschiedene Drehrichtung des Motors 27 entspricht. Zur Erregung des Motors dient die Fremderregerwieklung 28, die über einen Regelwiderstand 29, Gleichrichter 30 und Transformator 31 an ein Hilfsnetz 32 ange schlossen ist.
Tritt z. B. ein Kurzschluss an einer Elek trode auf, der ein Zurückgehen der Licht bogenspannung und ein Anwachsen des Licht bogenstromes bedingt, so wird die Spannung am Widerstand 15 ebenfalls sinken, während die Spannung am Widerstand 16 steigt. Es wird sich daher als resultierende Spannung eine entsprechend grosse Differenzspannung am Spannungsteiler 15, 16 ergeben, deren Richtung der Spannung am Widerstand 16 entspricht. In diesem Fall fliesst dann ein Strom entsprechend der Differenzspannung über das Ventil 18 zur Gleichstromerregung 20 der Drosselspule 22. Durch die dadurch be wirkte erhöhte Vormagnetisierung der Dros selspule 22 wird deren induktiver Widerstand entsprechend herabgesetzt.
Damit. wird der Energiefluss über Transformator 24 und Gleiehrichter 26 zum Motoranker 27 in mehr oder weniger grossem Mass freigegeben. Durch die durch die Gleichriehter 26 vorgezeichnete Stromriehtung wird der Motor in einem ganz bestimmten Drehsinn, in diesem Fall im Hub sinn in Bewegung gesetzt.
Kommt es anderseits zu einem Absinken oder Abreissen des Lichtbogenstromes, so wird am Spannungsteiler 15, 16 die Spannung am Widerstand 15 überwiegen. In diesem Fall er- hält die Erregerwicklung 19 der Drosselspule 21 über das Ventil 17 Strom. Durch die damit verbundene Herabsetzung des induktiven Wi derstandes der Drosselspule 21 wird die Strom versorgung des Motors 27 über die über Trans formator 23 und Gleichrichter 25 führende Ankerspeiseleitung möglich. Infolge der Schal tung der Gleichrichter 25 erhält der Motor anker nun einen Strom, der ihn zur Bewegung im Senksinn zwingt.
Da der von den vormagnetisierbaren Dros selspulen 21 bzw. 22 durchgelassene Strom ein Mass der Vormagnetisierung ist und diese wieder unmittelbar von der Differenz der Spannungen am Widerstand 15, 16 abhängt, die einerseits ein Abbild der Strom- und Span nungsverhältnisse am Lichtbogen sind, ist die Regelung in ihrer Geschwindigkeit der Grösse der Strom- und Spannungsschwankungen an gepasst, d. h. die Regelung setzt um so kräftiger und schneller ein, je stärker Lichtbogenstrom und -spannung von ihrem Normalwert ab weichen.
Bei kurzdauernden starken Regel impulsen wirken nach Sperre der Motoran- sehlussleitung- die Widerstände 13, 14 als Bremswiderstände.
Statt eines gewöhnlichen Gleichstrommo tors kann auch, wie Fig.la im Ausschnitt zeigt, ein Motor mit zwei Ankern 27' und 27" verwendet werden, wobei der eine Anker nur für Rechtslauf, der andere nur für Linkslauf bestimmt, ist. Desgleichen könnQ zwei ge trennte Motoren für je verschiedene Drehrich tung vorgesehen werden, deren Erregerwick lungen zweckmässig zueinander parallel ge schaltet sind.
An der Regeldrosselspule 22 für Heben können vorteilhaft in jeder Phase Anzapfun- gen 33 vorgesehen sein, um wahlweise den induktiven Widerstand der Drosselspule klei ner einstellen zu können. Auch wenn keine Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspu len vorhanden ist, steht dann eine kleine Gleichspannung am Gleichrichter 26 zur Ver fügung. Bei Ausbleiben der Netzspannung oder Öffnen des Hauptschalters der Ofenan lage wird trotz Fehlens einer Spannung am Widerstand 16 eine kleine Gleichspannung im Hubsinn wirksam sein, die das langsame Heben der Elektrode bis in eine durch End- schalter begrenzte Endlage bewirkt.
Umge kehrt wird beim Einschalten des Hauptschal ters zunächst nur eine Steuerspannung am Widerstand 15 zur Verfügung stehen, die ein Senken der Elektrode zur Folge hat.
Für den Elektrodenvorschub können an Stelle von Gleichstrommotoren auch Wechsel strommotoren verwendet werden, vorzugsweise Drehstromasynchronmotoren. In diesem Fall entfällt die Gleichrichtung des Motorspeise stromes. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das bis auf die Ver wendung von Drehstromasynchronmotoren statt Gleichstrommotoren für den Elektroden vorschub mit der Anordnung nach Fig. 1 über einstimmt. Zum Heben bzw.
Senken der Elek troden dienen zwei Drehstromasynchronmoto- ren 34 und 35, die mit gegenseitig vertausch ten Phasen an das Speisenetz 50 angeschlossen sind, um je umgekehrte Drehrichtung der Mo toren bei deren Einschalten zu erhalten. Die Ständerwicklungen der Motoren liegen mit Drosselspulen 36 bzw. 37 in Reihe, die je eine Gleichstromerregung 38 bzw. 39 zu ihrer veränderlichen Vormagnetisierung besitzen. Zweckmässig können auch in den über Schleif ringe herausgeführten Läuferkreis der Moto ren Drosselspulen 40 bzw. 41 eingeschaltet sein, deren Gleichstromerregungen 42 bzw. 43 mit den Erregungen 38 bzw. 39 der Drossel spulen im Ständerkreis der Motoren in Reihe geschaltet sind.
Die Gleichstromerregungen der zum gleichen Motor gehörigen Drossel spulen erhalten ihren Erregerstrom je über das elektrische Ventil 17 bzw. über das Ven til 18.
Tritt eine Spannungsdifferenz am Wider stand 15, 16 auf, deren Richtung der Durch lassrichtung des Ventils 17 entspricht, so wird die Vormagnetisierung der Drosselspulen 36 und 40 im Ausmass der Differenzspannung am Widerstand 15, 16 erhöht und im umge kehrten Verhältnis der Wechselstromwider- stand der Drosselspulen vermindert. Dadurch erhält der Motor 34 Strom und bewirkt ein Senken der zugehörigen Elektrode.
Ergibt sieh eine Spannungsdifferenz in umgekehrter Richtung am Widerstand 15, 16, so werden über das Ventil 18 die Drosselspulen 37, 41 mit Gleichstrom erregt. Es erhält nun der Motor 3:5 Strom, der wegen seines ver tauschten Phasenanschlusses in umgekehrter Richtung läuft als der Motor 34, also ein Heben der Elektroden bewirkt.
Dadurch, dass, wie im gezeichneten Ausfüh- rungsbeispiel gezeigt, auch der Widerstand im Läuferkreis durch Regeldrosselspulen be- einflusst -wird, wird eine Anpassung der Regel- geschwindigkeit an die Grösse der Abweichun gen erreicht.
Statt zweier Motoren könnte auch ein Mo tor mit zwei Ständerwieklungen und einem ge meinsamen Läufer verwendet werden. Schliess lich ist es möglich, nur einen Motor in Norma.l- ausführuny mit zwei wechselweise einschalt baren, vertauschten Phasenansehluss besitzen den Ständerspeiseleitungen zu verwenden,
wie Fig. 2cc zeigt. Die Ständeransehlussleitung 45 des Vorsehubmotors 44 ist normalerweise durch die Drosselspule 46 gesperrt, die Anschluss- leitung 47 durch die Drosselspule 48.
Eine -weitere Drosselspule 49 liegt in Reihenschal tung mit den vorgenannten Drosselspulen im Läuferkreis des Vorschubmotors. Bei steigen der Vormagnetisierung in einer der Drossel spulen 46 oder 48 wird die eine oder andere Ansehlussleitung für den Ständerstrom mehr oder weniger geöffnet, der Motor wird infolge seines versehiedena.rtigen Phasenanschlusses jeweils in der einen oder andern Drehrichtung in Bewegung gesetzt.
An Stelle von Sehleifringläufermotoren können auch Iiurzsehlussläufermotoren ver- ivendet werden. In diesem Falle muss man sieh allerdings damit abfinden, dass die Dreh zahl des Motors und damit die Vorsehubregel- geschwindigkeit konstant ist, eine Propor tionalität zwischen Regelgeschwindigkeit und Grösse der Abiveielrungen vom Normalwert nicht besteht.
Die Erfindung ist nicht nur bei elektromotorischem Antrieb der Elektro den anwendbar, sondern auch bei hydrauli scher oder pneumatischer Betätigung des Elek- trodenv orschubes, wobei die Regeldrosselspu len in Steuerleitungen liegen, die Ventile für den hydrauliselren oder pneumatischen An trieb steuern.