CH496809A

CH496809A - Verfahren zur Steuerung der Heizleistung einer Draht- oder Bandglühanlage und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: CH496809A
Application number: CH1136668A
Authority: CH
Inventors: Bardahl Nils Dr Dipl-Ing
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1967-11-29
Filing date: 1968-07-29
Publication date: 1970-09-30
Also published as: JPS4835817B1

Description

Verfahren zur Steuerung der Heizleistung einer Draht- oder Bandglühanlage und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Heizleistung einer Draht- oder Bandglühanlage und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welchem Verfahren durch Änderung des Zündwinkels der Ventile mittels eines elektrischen Stellgliedes in Abhängigkeit von der Draht- bzw.

Bandgeschwindigkeit, wobei als Stellgrösse für den Regelkreis der Zündwinkel der gesteuerten Ventile eines elektronischen Stellgliedes verwendet wird und dem Regler nur eine einzige elektrische Grösse des Heizstromkreises als Istwert und eine der Draht- oder Bandgeschwindigkeit proportionale Grösse als Sollwert vorgegeben wird und die Regelabweichung mit einer Korrektur zur Berücksichtigung des Unterschiedes zwischen Mittelwert und Effektivwert der elektrischen Grössen versehen wird. Dieser Vorschlag ist inzwischen in der Deutschen Auslegeschrift 1 265 183 bekannt geworden.

In den vorbekannten Anlagen mit Leistungsregelung wird im allgemeinen auch die Leistung gemessen.

Es werden somit zwei der Heizleistungsgrössen Spannung, Strom und Widerstand, im allgemeinen Spannung und Strom, erfasst und als Istwert dem Regler vorgegeben. Der Regler erhält somit bereits eine der Leistung proportionale Eingangsgrösse als Istwert. Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, nur eine der Leistungsgrössen, insbesondere die Spannung oder den Widerstand zu erfassen. Der Strom kann sich nämlich in weiten Grenzen ändern. Beim Abheben des Drahtes von der Transportrolle durch Fliehkraft bei grosser Geschwindigkeit ist er beispielsweise Null.

Wird nun nur eine der Leistungsgrössen erfasst, so erhält man ohne zusätzliche Massnahmen als Istwert den Mittelwert der Messgrösse, beispielsweise der Spannung. Die zu regelnde Heizleistung ist aber proportional dem Effektivwert von Strom und Spannung.

Es ergibt sich somit die Schwierigkeit, dass der Regler auf Effektivwerte regeln soll, obwohl die Regelabweichung nur Mittelwerten proportional ist.

Wird als Sollwert eine der Draht- oder Bandgeschwindigkeit proportionale Grösse verwendet, die beispielsweise von einer Tachodynamomaschine oder auch von einem Fliehkraftgeber vorgegeben sein kann, so ergibt sich aus der Beziehung
EMI1.1
wobei n die Draht- oder Bandgeschwindigkeit und R der als konstant angenommene Widerstand des Materials ist,
Ueff2 = K1 n (1)
EMI1.2

Der Effektivwert der Heizspannung ist proportional der Quadratwurzel aus der Bandgeschwindigkeit. Nach dem Hauptpatent kann deshalb entsprechend Gleichung II der Sollwert der Heizspannung so korrigiert werden, dass er der Quadratwurzel der Draht- oder Bandgeschwindigkeit proportional ist.

Dann regelt der Regler den Effektivwert der Heizleistung, obwohl ihm lediglich der Mittelwert der Heizspannung als Istwert vorgegeben ist.

Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, dass anstelle der Sollwertkorrektur auch eine Istwertkorrektur vorgenommen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die als Istwert des Regelkreises vorgesehene elektrische Grösse des Heizstromkreises quadriert wird. Zur Korrektur des Istwertes kann vorzugsweise ein Funktionsgenerator vorgesehen sein, der die linear veränderliche elektrische Grösse stufenweise in eine quadratische Grösse ändert.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Glühanlage nach der Erfindung schematisch veranschaulicht. In Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anlage nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist einem Regler R von einer Tachodynamomaschine 2 die mit zwei Transpo°tollen 35 und 36 für einen Draht oder ein Band 5 in Antriebsverbindung steht, eine der Draht- oder Bandegschwindigkett proportionale Spannung als Sollwert vorgegeben. Ferner kann im Ausgangskreis eines elektronischen Stellgliedes, insbesondere eines Wechsel- oder Drehstromstellers, der einen Transformator T speist, eine dem Mittelwert der Heizspannung proportionale Spannung abgenommen und über einen Gleichrichter 3 sowie einen Funktionsgenerator 4 dem Regler R als Istwert vorgegeben werden.

Der Regler R verstellt über eine Steuereinrichtung S den Zündwinkel der gesteuerten Ventile 31 und 32, beispielsweise eines Drehstromstellers 30, entsprechend der Regelabweichung derart, dass dem Draht oder Band 5 eine der Geschwindigkeit proportionale Heizleistung zugeführt wird. Der Funktionsgenerator 4 kann beispielsweise einen Spannungsteiler aus Widerständen 6 und 7 enthalten, deren Mittelpunkt mit dem Eingang des Reglers R verbunden ist Dem Widerstand 6 sind Reihenschaltungen jeweils eines der Widerstände 8 bis 10 mit einem nichtlinearen Widerstand 12 bis 14, beispielsweise einem Varistor oder einer Zenerdiode 12 bis 14, parallelgeschaltet.

Die Ansprechspannungen der spannungsabhängigen Widerstände 12 bis 14 können vorteilhaft gestaffelt sein, beispielsweise mit 3, 5 und 8 Volt. Anstelle der Zenerdioden kann vorteilhaft auch jeweils eine Reihenschaltung von Schwellwertgleichrichtern vorgesehen sein, deren Schwellspannung als Stufenspannung für die Widerstandsänderung dient.

Ohne die Parallelschaltung der Widerstände 8 bis 10 würde sich der vom Funktionsgenerator 4 abgegebene Spannungsistwert Ui mit der Bandgeschwindigkeit n nach der strichpunktierten Widerstandsgeraden nach Fig. 2 ändern. Ist die Heizspannung am Draht 5 so gering, dass der Spannungsabfall am Widerstand 6 des Funktionsgenerators 4 kleiner als 3 Volt bleibt, so ändert sich die dem Eingang des Reglers R zugeführte Spannung bis zur Drehzahl n1 nach dem ersten Teilstück der ausgezogenen Kennlinie in Fig. 2. Sobald die Spannung am Widerstand 6 die Spannung von 3 Volt überschreitet, so wird der spannungsabhängige Widerstand 12 leitend und die Widerstände 6 und 8 sind parallelgeschaltet; der Gesamtwiderstand ändert sich entsprechend.

Der dem Regler R zugeführte, quadrierte Spannungswert ändert sich mit zunehmender Geschwindigkeit n des Bandes 5 entsprechend dem Kennlinienabschnitt von n1 bis n2. Wird die Ansprechspannung des spannungsabhängigen Widerstandes 13 von beispielsweise 5 Volt überschritten, so ändert sich die dem Regler zugeführte Spannung entsprechend dem Kennlinienabschnitt von n2 bis n. In gleicher Weise ist der Kennlinienabschnitt oberhalb n3 wirksam, sobald die Ansprechspannung des spannungsabhängigen Widerstandes 14 von beispielsweise 8 Volt überschritten wird. Die Grösse der Widerstände 8 bis 10 bestimmt die Steigung der Kennlinie nach Fig. 2 in den einzelnen Spannungsabschnitten. Wird die Stufenzahl der spannungsabhängigen Widerstände erhöht, so wird die Kennlinie nach Fig. 2 einer quadratischen Funktion angenähert.

Dem Eingang des Reglers R wird somit ein quadratisch erhöhter Istwert der Heizspannung vorgegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zur Steuerung der Heizleistung einer Draht- oder Bandglühanlage mittels eines elektrischen Stellgliedes in Abhängigkeit von der Draht- bzw.

Bandgeschwindigkeit, wobei als Stellgrösse für den Regelkreis der Zündwinkel der gesteuerten Ventile eines elektronischen Stellgliedes verwendet wird und dem Regler nur eine einzige elektrische Grösse des Heizstromkreises als Istwert und eine der Draht- oder Bandgeschwindigkeit proportionale Grösse als Sollwert vorgegeben wird und die Regelabweichung mit einer Korrektur zur Berücksichtigung des Unterschiedes zwischen Mittelwert und Effektivwert der elektrischen Grössen versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die als Istwert des Regelkreises vorgesehene elektrische Grösse des Heizstromkreises quadriert wird.

II. Einrichtung nach Patentanspruch II des Hauptpatentes zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I hievon, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Istwertes ein Funktionsgenerator (4) vorgesehen ist, der die linear veränderliche, den Istwert darstellende elektrische Grösse (U;) stufenweise in eine quadratische Grösse (Ui2) umwandelt.

UNTERANSPRUCH Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator (4) Widerstände (8, 9, 10) und nichtlineare Widerstände (12, 13, 14) enthält.