CH495012A - Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen - Google Patents

Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen

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CH495012A
CH495012A CH54267A CH54267A CH495012A CH 495012 A CH495012 A CH 495012A CH 54267 A CH54267 A CH 54267A CH 54267 A CH54267 A CH 54267A CH 495012 A CH495012 A CH 495012A
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Description


  
 



  Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der   Elektroden-    stellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen, bei welcher Einrichtung als Regelgrösse das Verhältnis von aus dem Lichtbogenstrom und der Lichtbogenspannung gewonnenen Gleichspannungen vorgesehen ist, mit einem Regler mit einer zur verzögerten Rückführung dienenden Widerstandsschaltung.



   Bei der Elektrodenregelung eines Schmelz-Lichtbogenofens werden die Elektroden in einem solchen Abstand vom Bad gehalten, dass der Lichtbogenofen immer in seinem optimalen Betriebspunkt arbeitet. Bei einer bekannten Regelung ist als Sollwert ein bestimmtes Verhältnis zwischen Elektrodenstrom und Elektrodenspannung vorgegeben. Hierbei werden die Messwerte zur Beaufschlagung der Regeleinrichtung so abgenommen, dass der Elektrodenstrom über einen Wandler in eine stromproportionale Spannung umgewandelt und die Elektrodenspannung zwischen dem transformatorischen Ende der Stromzuführung zur Elektrode und dem Ofengefäss abgenommen wird. Die beiden Messwerte werden getrennt gleichgerichtet, und für einen Spannungsvergleich werden diese Gleichrichtwerte einem Spannungsteiler zugeführt, an dessen Teilwiderständen die Gleichrichtwerte gegensinnig zueinander wirken.



  Die Spannungsdifferenz wird dem Eingang eines Reglers mit Schaltausgang zugeführt, dessen Ausgangsgrösse mittels Stellschritten eines Stellmotors oder eines   elek-    tromagnetisch betätigten hydraulischen Getriebes die Elektroden je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung hebt oder senkt.



   Es ist bekannt, dass mit grösser werdendem Abstand der Elektrode vom Bad die zeitliche Verschiebung zwischen dem Nulldurchgang der sinusförmigen Netzspannung und der rechteckförmig angenommenen Lichtbogenspannung abnimmt, wobei aber die Zündspannung steigt. Je nach Ionisationsgrad kann die erforderliche Zündspannung kleiner oder grösser als die zu diesem Zeitpunkt zur Verfügung stehende Netzspannung sein.



  Falls die erforderliche Zündspannung grösser als die in diesem Augenblick zur Verfügung stehende Netzspannung ist, tritt in jeder Halbwelle eine zeitliche Verzögerung der Zündung auf. Durch die Perioden, in denen kein Lichtbogenstrom fliesst, stellt sich ein sehr unruhig brennender Lichtbogen ein, dessen Zündwinkel von dem Verhältnis des Wirkwiderstandes zum induktiven Widerstand des Lichtbogenstromkreises abhängt. Um für die optimale Betriebsführung einen stabil brennenden Bogen zu bekommen, wird die dem Elektrodenstrom proportionale, vom Wandler gelieferte Betriebsgrösse gegebenenfalls über einen Seriewiderstand einem Kondensator zugeführt, dessen Spannungsabfall als Ausgangsspannung zur Gewinnung eines der Gleichrichterwerte einer Brückengleichrichteranordnung zugeführt wird.



   Ferner ist es bekannt, bei der Regeleinrichtung mit Schaltausgang mit einer verzögert arbeitenden Rückführung ein Zeitverhalten zu erzielen, so dass die gesamte Anordnung z. B. ein PI-Verhalten aufweist. In der Zeichnung zeigt die Figur 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Dreipunktreglers, der aus einem Schaltverstärker 1, einem integrierend arbeitenden Stellglied (Stellmotor) 2 und einer Rückführung 3 besteht, in der Zeitglieder mit RC-Kombinationen vorgesehen sind.



  Eines der Zeitglieder mit einer Ladezeitkonstanten ist als Verzögerungsglied ausgebildet und enthält einen Kondensator, der bei Abschaltung der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von einer Entladezeitkonstanten entladen wird. Zur Erläuterung der Wirkungsweise dient die Fig. 2. Wenn am Eingang eines solchen Reglers eine Regelabweichung   x    auftritt, dann wird über den Schaltverstärker 1 die Rückführgrösse   xr    nach einer e   Funktion anwachsen. Auf der Ordinate sind die Regelabweichung xw und die entgegengesetzt gerichtete Rückführgrösse   xr    aufgetragen. Der Schaltverstärker   bleibt so lange ausgesteuert, bis die Rückführgrösse Xr xT. xT xX - 2 ist, wobei 2 die halbe tote Zone des    Schaltverstärkers 1 ist.

  Bei Verschwinden der Stellgrösse yl entlädt sich der Kondensator mit der eingestellten Entladezeitkonstanten.



   Die Differenz aus Regelabweichung und Rückführgrösse steigt wieder bis zum Einschaltpunkt des Reglers ab. Es folgt ein weiterer Regelschritt innerhalb der Hysterese des Schaltverstärkers, der aus der Regelabweichung eine Impulsfolge der Grösse   yl    erzeugt. Der dem Schaltverstärker nachgeschaltete Motor integriert die Schaltimpulse. Es   ergibt    sich als Stellgrösse y ein zeitlicher Verlauf, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. Der erste SchaltimpuIs verstellt das Stellglied um einen bestimmten Betrag, den man als P-Anteil der   Über-    gangsfunktion bezeichnen kann. An diesen schliesst ein treppenförmiger integraler Anteil an, dessen Steilheit durch die Eischaltzeit und Ausschaltzeit des Reglers gegeben ist.

  Der P-Anteil kann zwar durch die Ladezeitkonstante einstellbar gemacht werden, aber bei grossen Regelabweichungen entsteht infolge des zeitlichen Verlaufs der Rückführgrösse nach einer e-Funktion eine nichtlineare Zunahme des P-Anteiles; es handelt sich um ein progressives Verhalten der Regeleinrichtung bei grossen Regelabweichungen. Bei einer wirtschaftlichen Ofenführung sind die Totzeiten und die Ansprechzeiten der Regeleinrichtung gering gehalten; ebenso ist bei verschiedenen Betriebszuständen des Ofens, z. B. bei Schrottzusammenbrüchen oder Einschmelzung sehr niedrig gekohlter Stähle, eine Geschwindigkeit für die Elektrodenstellung erforderlich, deren Wert einen Mindestwert nicht unterschreiten darf.

  Durch diese grosse Elektrodenverstellgeschwindigkeit stellen sich für grosse Regelabweichungen bei der Anwendung der bekannten Regel einrichtungen mit Schaltausgang Einstellvorgänge der Elektroden ein, die durch bipolare   Schaltspiele    der Regeleinrichtung ausgelöst werden und die durch das progressive Verhalten der Regeleinrichtungen verursacht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass bei zu grossem Abstand der Elektrode vom Badspiegel der schlecht brennende Lichtbogen abreisst. Durch das progressive Verhalten der Regeleinrichtung ;bei den vorstehend geschilderten Betriebszuständen ist eine wirtschaftliche Betriebsführung des Schmelz-Lichtbogenofens nicht gewährleistet.



   Die Erfindung ermöglicht, bei einer Regeleinrichtung mit einem Schaltausgang den zeitlichen Verlauf der Rückführgrösse von der Grösse der Regelabweichung abhängig zu machen, um dadurch eine Verbesserung des Ofenbetriebes zu erzielen.



   Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist die Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass an einen eine Rückführgrösse liefernden Ausgang des Reglers die Widerstandsschaltung angeschlossen ist, in welcher Widerstandsschaltung eine zur Veränderung der Ladezeitkonstanten der Rückführung dienende nichtlineare Widerstände enthaltennde Widerstadeskombination mit nichtlinearer Strom-Spannungskennlinie an eine Kondensator angeschaltet ist, wobei der Gesamtwiderstandwert der Widerstandskombination bei Ansteigen der vom Regler gelieferten Rückführgrösse nichtlinear abnimmt.



   In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die nichtlineare, über ein Stromtor des Reglers, z. B. einen Thyristor, angeschlossene Widerstandskombination einen Widerstand auf, an den über durch Hilfsspannungen verschieden stark vorgespannte Dioden als Schaltstrecken weitere Widerstände geschalten werden, wenn die der Regelabweichung proportionale Rückführspannung die Schwellwerte der Dioden überschreitet.

  Der Regler kann zweckmässig mit mindestens einem Schaltausgang für die Verstellung der Elektroden der Lichtbogenanordnung versehen sein, und die nichtlineare Widerstandskombination weist vorteilhafterweise mit dem in Serie geschalteten Kondensator eine Ladezeitkonstante der Rückführung auf, deren Wert kleiner ist als der derjenigen Entladezeitkonstanten, welche aus dem Wert der Kapazität des Kondensators und dem Wert eines zu diesem parallelliegenden Entladewiderstandes gebildet ist.



   Das Wesen dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Regler neben dem Schaltausgang für den Stellmotor eine verzögerte Rückführung mit einem RC Schaltglied aufweist, deren Ladezeitkonstante in Abhängigkeit von der Grösse der Regelabweichung verkleinert wird. Bei relativ grossen Aussteuerungen des Reglers wird die Zeitkonstante der Rückführung entsprechend reduziert; je kleiner die Ladezeitkonstante ist, desto kleiner wird die Zeit sein, in der die Rückführgrösse   xr    den Wert erreicht, so dass sie die Regelabweichung   xM,.   



  kompensiert. Dadurch wird bei Lichtbogenöfen trotz hoher Laufgeschwindigkeiten des Stellmotors und grosser Sprünge der Regelabweichung ein aperiodisch verlaufender Stellvorgang erzielt. Diese Stabilisierung der Regelvorgänge wird mit der nichtlinearen Rückführung hervorgerufen. Mit wenigen dem ersten nachfolgenden gleichartigen Stellschritten wird die Elektrodenstellung für den optimalen Betrieb des Ofens angefahren. Durch das nichtlineare Verhalten der Widerstandsschaltung werden Regelschwingungen zum Erreichen des erwünschten Betriebszustandes des Ofens bei grossen Regel abweichungen vermieden.



   In der Fig. 3 ist eine verzögerte Rückführung mit einer Widerstandschaltung dargestellt, deren Ladezeitkonstante für grosse Regelabweichungen kleiner wird.



  Dieses Verhalten der zur Ladung eines Kondensators dienenden Widerstandsschaltung wird mit einer nichtlinearen Kennlinie erreicht, die nach der Fig. 3 durch einen Polygonzug ersetzt wird. Die elektrische Nachbildung dieser   Strom-Spannungskennlinie    mit einer vorgegebenen Steilheit wird durch das Parallelschalten von Widerständen in Abhängigkeit von der Eingangsgrösse Yr erzielt, die der Regelabweichung xw proportional ist.

 

  Für die elektrische Nachbildung dieses Polygonzuges besteht die Widerstandsschaltung aus einer Parallelschaltung, deren Widerstandselemente R',R", R"', RIV,   ... durch    mehr oder weniger vorgespannte Dioden D", D"',   DIV    zu- oder abgeschaltet werden können, sobald die Regelabweichung   Xw    bestimmte Werte über- oder unterschreitet. Es ist möglich, durch eine genügend grosse Anzahl vorgespannter Dioden eine praktisch ausreichende Annäherung an eine vorgegebene nichtlineare Kennlinie der Widerstadeskombination zu erreichen.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Regeleinrichtung mit Dreipunktverhalten, bei der eine zur  verzögerten Rückführung dienende Widerstandsschaltung mit   Widerstand-Kondensator-Gliedern    vorgesehen ist;
Fig. 2 einen Regelverlauf für die in Fig. 1 dargestellte Regeleinrichtung bei einem grossen Eingangssprung der Regelabweichung;
Fig. 3 eine zur verzögerten Rückführung dienende Widerstandsschaltung, in der zur Veränderung der Ladezeitkonstanten der Rückführung eine nichtlineare Widerstandskombination angeordnet ist;
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Regeleinrichtung mit Dreipunktverhalten, bei der in der Rückführung eine nichtlineare Widerstandskombination nach der Fig. 3 vorgesehen ist;

  ;
Fig. 5 einen Regelverlauf für die in der Fig. 4 dargestellte Regeleinrichtung bei einem grossen Eingangssprung der Regelabweichung;
Fig. 6 eine Schaltungsanordnung für die Regelung der Elektrodenstellung bei einem Lichtbogenofen mit einer Regeleinrichtung, bei der in der Rückführung nichtlineare Widerstandskombinationen gemäss der Fig.



  3 vorgesehen sind.



   Im Vorstehenden wurde bereits die Wirkungsweise für eine Regeleinrichtung mit einer verzögerten Rückführung an Hand der Fig. 1 und 2 geschildert. Nach der Ausführung der Fig. 3 weist die Widerstandskombination eine Strom-Spannungskennlinie auf, die einen Polygonzug darstellt und die daher einen nichtlinearen Verlauf aufweist. Bei einer Rückführspannung y,, deren Wert grösser als U", aber kleiner als U"' ist, sind die Dioden D", D"' in Durchlassrichtung betrieben, und in der Widerstandskombination ergeben die parallelgeschalteten Teilwiderstände R', R", R"' einen reduzierten Wert der Widerstandskombination.

  Durch dieses Verhalten der Widerstandskombination wird die Ladekonstante Tre bei grosser Rückführspannung   yr    entsprechend der Grösse der Eingangs sprünge der Regelabweichung   Xw    herabgesetzt, das heisst, es erfolgt ein rascherer Anstieg der Kondensatorspannung, die als Rückführspannung   r'    der Regelabweichung x, entgegengesetzt gerichtet und dem Eingang der Regelabweichung zugeführt ist.



   Nach der Ausführung in Fig. 4 weist der Verstärker 5 der Regeleinrichtung zwei Ausgänge auf, von denen der eine ein Dreipunktverhalten mit Hysterese aufweist und der eine Ausgangsgrösse yl an einen integral gesteuerten Stellmotor 7 liefert. Je nach der Richtung der Regelabweichung   xµ.    ist die Drehrichtung des Stellmotors 7 festgelegt. Von dem anderen Ausgang 8 des   Verstärkers    5 wird eine der Regelabweichung   Xw    proportionale   Rückführgrösse-yr    über ein Einschalttor 9 der nichtlinearen Widerstandskombination 10 zugeführt, deren Ladezeitkonstante Tre mit dem Anwachsen der   Rückftihrgrösse      y,    abnimmt.

  Je grösser der Eingangssprung der Regelabweichung xw ist, desto mehr nimmt die Grösse der Ladezeitkonstanten Tre ab, so dass, wie die Fig. 5 zeigt, bei einem grossen Eingangssprung der rasche Anstieg der Rückführgrösse x' einen Proportionalanteil   yp'    der Stellgrösse liefert, deren Wert dem Eingangssprung proportional bleibt, auch wenn diese Stellgrösse bis in die Nähe der oberen Grenze des Regelbereiches angewachsen ist. Dadurch entsteht bei grossem Eingangssprung   x,r    trotz grosser Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 7 kein progressives Verhalten der Regeleinrichtung.



   Nach einem Stellschritt   yi    mit längerer Zeitdauer, die im wesentlichen der Grösse der Regelabweichung proportional ist, sind gegebenenfalls noch wenige Stellimpulse kurzer Zeitdauer notwendig, deren Polarität gleich der des ersten Stellschrittes ist. Nach dem ersten längeren Stellschritt erfolgt eine Entladung des Kondensators mit einer fest eingestellten Entladezeitkonstanten Tra. Hiebei wächst die Summe aus der Regelabweichung   Xw    und der Rückführgrösse xr' wieder an bis zum Einschaltpunkt der Regeleinrichtung. Es ergibt sich ein Schaltspiel, das durch die Hysterese der Regeleinrichtung mit Dreipunktverhalten festgelegt ist.

  An den linearen Teil der Kennlinie der Stellgrösse y schliesst ein kurzer treppenförmiger Teil an; dadurch wird über die nichtlineare Widerstandskombination in der Rückführung auch bei grossen Eingangssprüngen der Regelabweichung ein aperiodischer Regelverlauf erzielt.



   Ein Ausführungsbeispiel für eine Regelung der Elektrodenstellung sei im wesentlichen unter der Verwendung des Realteiles der Ofenimpedanz als Regelgrösse an Hand der Fig. 6 der Zeichnung erläutert.



   In Fig. 6 ist mit 11 der Lichtbogenofen bezeichnet, dessen drei Elektroden 12, 13, 14 an je eine Phase U, V, W des nicht dargestellten Ofentransformators angeschlossen sind. Die Regeleinrichtung ist nur für die Phase W in der Fig. 6 wiedergegeben und für die beiden anderen Phasen analog zu ergänzen. In die Phasenzuleitung zur Elektrode 14 ist ein Stromwandler 15 eingeschaltet, der aus dem Elektrodenstrom eine proportionale Spannung erzeugt. Dagegen wird die Elektrodenspannung, die zwischen der Zuleitung der Elektrode 14 und dem Ofengefäss 11 abgegriffen wird, einem Stellwiderstand 16 zugeführt, dem eine Gleichrichterbrückenanordnung 17 nachgeschaltet ist. Im Sekundärstromkreis des Tromwandlers 15 ist ein einstellbarer Widerstand 18 als Last eingeschaltet.

  Die an dem Widerstand 18 auftretende Spannung wird einem Spannungsteiler zugeführt, der aus der Serienschaltung eines Widerstandes 19 und eines Kondensators 20 besteht. Der am Widerstand 19 auftretende Spannungsfall dient zur Kompensation der Spannungsabfälle, die von dem Lichtbogenstrom in der Elektrodenzuleitung, in der Elektrode und von den Übergangswiderständen der Ofenteile erzeugt werden.



  An die Enden des Widerstandes 19 ist die Primärwicklung eines Übertragers 21 geschaltet, an dessen Sekundärwicklung eine weitere Gleichrichterbrückenanordnung 22 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Gleichrichterbrückenanordnung 22 ist einem Widerstand 23 zugeführt und ist gegensinnig zur Ausgangsspannung der Gleichrichterbrückenanordnung 17   ge    schaltet. An dem Spannungsteilerwiderstand 24 tritt eine Spannung auf, die der Spannung des Lichtbogens entspricht, weil mit der am Widerstand 23 liegenden Spannung eine Kompensation der im Ofen zusätzlich verursachten Spannungsabfälle erfolgt.

 

   Zum Erreichen einer raschen Elektrodenregelung bei schlechten Leistungsfaktoren des Ofens ist der Kondensator 20 angeordnet, der eine Phasendrehung der dem Lichtbogenstrom proportionalen Spannung gestattet und der in Serie mit dem Widerstand 19 an den als Last des Stromwandlers 15 vorgesehenen Widerstand 18 angeschlossen ist. Dadurch wird im wesentlichen die in Richtung der unverketteten Phasen spannung des Ofens fallende Komponente des Lichtbogenstromes herangezogen und somit im wesentlichen der Realteil der   Impedanz des Lichtbogens der Regelung zugrunde gelegt. Die Kondensatorspannung liegt bei Nennlast des Ofens in Phase mit der Ofenspannung. Bei anderen Betriebszustäden des Ofens tritt eine minimale Phasenverschiebung zwischen der Ofenspannung und der Kondensatorsannung auf; diese ist bei der Regelung praktisch vernachlässigbar.

  Die am Kondensator 20 auftretende Spannung wird der Gleichrichterbrückenanordnung 25 zugeführt, deren Ausgang mit dem Spannungsteilerwiderstand 26 verbunden ist. Die beiden Spannungsteilerwiderstände 24, 26 sind in Serie geschaltet und die Differenz ihrer Spannungsabfälle bildet die Eingangsgrösse der Regeleinrichtung.



   Die Regeleinrichtung für die Elektrodenstellung des Lichtbogenofens besteht aus einem Vorwärtsteil und einer verzögerten Rückführung, in der nichtlineare Widerstandskombinationen, wie in der Fig. 3 dargestellt, vorgesehen sind. Der Vorwärtsteil der Regeleinrichtung hat die Funktion eines Dreipunktschalters mit Hysterese und toter Zone; durch ihn wird je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung über die Schütze 28, 29 der Stellmotor 30 im Links- oder Rechtslauf geschaltet. Der Stellmotor 30 steht mit dem Stellantrieb der Elektrode in Verbindung und verändert den Elektrodenabstand vom Badspiegel, solange bis der Nennbetriebszustand des Ofens erreicht ist.



   Der Vorwärtsteil der Regeleinrichtung besteht aus den beiden Verstärkern 31, 32, die je einen der Grösse der Regelabweichung proportionalen Ausgang (Proportionalausgang) und einen Schaltausgang aufweisen. Von den Schaltausgängen der Verstärker 31, 32 sind jeweils einerseits Motorschütze 28 bzw. 29, andererseits Einschalttore 33, 34 betätigbar. Die Schalttore 33, 34, die aussteuerbaren Halbleiter-Gleichrichterzellen, z. B. Thyristoren, bestehen, liegen mit ihren Hauptanschlüssen in der Verbindungsleitung zwischen dem Proportionalausgang der Verstärker 31, 32, der eine Rückführgrösse liefert, und dem Eingang der verzögerten Rückführeinrichtungen, deren veränderbare Ladezeitkonstante dem Produkt der Grösse der nichtlinearen Widerstandskombination 35, 36 mit der Kapazität des Kondensators 37 proportional ist.

  Die Widerstandskombinationen 35, 36, deren Wirkungsweise an Hand der Fig. 3 geschildert wurde, weisen einen Aufbau auf, der dem in Fig. 3 dargestellten entspricht. Je nach der Richtung der Regelabweichung wird eine der beiden Widerstandskombinationen über das Schalttor 33 bzw. 34 eingeschaltet.



  Bei der Sperrung des Proportionalausganges der Verstärker 31 bzw. 32 entlädt sich der Kondensator 37 über den Widerstand 38 sowie eine diesem parallel liegende Serienschaltung, die aus einem Entkopplungswiderstand 39 und den beiden Spannnugsteilerwiderständen 24, 26 gebildet ist. Bei der verzögerten Rückführung ist der Wert der Entlade zeitkonstanten   Tra    wesentlich grösser als der der Ladezeitkonstanten Tre. Wenn die Spannungsdifferenz der beiden an den Widerständen 24, 26 auftretenden Spannungsabfälle Null ist, also keine Regelabweichung vorliegt, wird kein Motorschütz des Stellmotors 30 betätigt. Ist die Regelabweichung positiv und so gross, dass die Ansprechschwelle des Verstärkers 31 überschritten wird, so wird das Motorschütz 28 betätigt. Bei negativer Regelabweichung, die grösser als die Ansprechschwelle des Verstärkers 32 ist, schaltet das Motorschütz 29.

  Über die Kontakte der Schütze 28, 29 wird gemäss der Regelabweichung die Netzspannung an den Stellmotor 30 gelegt und damit dessen Drehrichtung festgelegt.



   Mit den nichtlinearen Widerstandskombinationen 35, 36 in der Rückführung weist die Regeleinrichtung ein Zeitverhalten auf, mit dem bei wachsender Regelabweichung der eingestellte Parameterwert des Proportionalanteiles im wesentlichen unverändert bleibt. Durch dieses Verhalten liefert die Regeleinrichtung bei Verdoppelung des Eingangssprunges der Regelabweichung eine doppelt so grosse Stellgrösse. Bei einer sprungförmig auftretenden Regelabweichung   x,    am Eingang der Verstärker 31 bzw. 32 steigt die Rückführgrösse   Xr    nach einer e-Funktion an, deren Verlauf in der Fig. 5 dargestellt ist. 

  Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, nimmt mit der Vergrösserung des Eingangssprunges die Ladezeitkonstante Tre der Rückführung ab, so dass bei Ansteigen der Rückführgrösse   Xr    in den oberen, nicht liearen Bereich ein erster Stellschritt für den Motor 30 gegeben ist, dessen Zeitdauer mit der Grösse des   Eingangs sprunges    xw in linearem Zusammenhang steht.



   Die mit der beschriebenen Regeleinrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit der nichtlinearen Widerstandskombination in der Rückführung ein aperiodischer Bewegungsablauf der Elektrodennachstellung erzielt wird, obwohl die Geschwindigkeit des Stellmotors eine aus wirtschaftlichen Überlegungen gegebene untere Grenze nicht unterschreitet und Abweichungen der Regelgrösse in Form von grossen Eingangssprüngen an der Regeleinrichtung auftreten. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen, bei welcher Einrichtung als Regelgrösse das Verhältnis von aus dem Lichtbogenstrom und der Lichtbogenspannung gewonnenen Gleichspannungen vorgesehen ist, mit einem Regler mit einer zur verzögerten Rückführung dienenden Widerstandsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass an einen eine Rückführgrösse liefernden Ausgang des Reglers (31 bzw. 32) die Widerstandsschaltung (35, R' und 38 bzw. 36, R' und 38) angeschlossen ist, in welcher Widerstandsschaltung eine zur Veränderung der Ladezeitkonstanten der Rückführung dienende nichtlineare Widerstände enthaltende Widerstandskombination (35, R' bzw.
    36,R') mit nichtlinearer Strom-Spannungskennlinie an einen Kondensator (37) angeschaltet ist, wobei der Gesamtwiderstandswert der Widerstandskombination (35, R' bzw. 36, R') bei Ansteigen der vom Regler gelieferten Rückführgrösse nichtlinear abnimmt.
    UNTERANSPRtJCHE 1. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare, über ein Stromtor (33 bzw. 34) des Reglers, z. B. einen Thyristor, angeschlossene Widerstandskombination (35, R' bzw. 36, R') einen Widerstand (R' bzw. R') aufweist, an den über durch Hilfsspannungen verschieden stark vorgespannte Dioden als Schaltstrecken weitere Widerstände geschaltet werden, wenn die der Regelabweichung proportionale Rückführspannung die Schwellwerte der Dioden überschreitet.
    2. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler mit mindestens einem Schaltausgang für die Verstellung der Elektroden der Lichtbogenanordnung versehen ist, und dass die nichtlineare Widerstandskombination (35, R' bzw. 36, R') mit dem in Serie geschalteten Kondensator (37) eine Ladezeitkonstante der Rückführung aufweist, deren Wert kleiner ist als der derjenigen Entladezeitkonstanten, welche aus dem Wert der Kapazität des Kondensators (37) und dem Wert eines zu diesem parallelliegenden Entladewiderstandes (38) gebildet ist.
CH54267A 1966-01-13 1967-01-11 Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei einer elektrischen Lichtbogenanordnung, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen CH495012A (de)

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