DE1083952B

DE1083952B - Regeleinrichtung fuer Elektroden ohne Gegengewicht bei Elektrooefen

Info

Publication number: DE1083952B
Application number: DEL33258A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Lang
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-05-20
Filing date: 1959-05-20
Publication date: 1960-06-23

Description

Bei elektrischen Lichtbogenofen müssen während des Betriebes die Elektroden einen bestimmten Abstand vom Schmelzmaterial haben, um die richtige Lichtbogenleistung zu erzielen. Dazu werden Regeleinrichtungen verwendet, die eine konstante Wirkleistungsaufnahme des Ofens gewährleisten sollen.

Es sind Regelungen: mit Hilfe von magnetischen Verstärkern bekannt, bei denen der Quotient von Lichtbogenspannung und Elektrodenstrom als Regelgröße verwendet wird. Dabei werden die beiden Meßgrößen Strom und Spannung gleichgerichtet und über Widerstände derart verglichen, daß beim Sollwert die Spannungsabfälle gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Der bei Abweichung entstehende Differenzstrom wird nach Größe und Richtung in magnetischen Vorverstärkern- verstärkt und steuert in bekannter Weise über magnetische Leistungsverstärker einen Drehstrommotor-mit Schleifringläufer, welcher über Zahnstangen oder Seiltriebe die Elektroden verstellt. ^:-

Die Wirkungsweise dieser bekannten Regelung ist im Prinzip folgende: Wenn beim Schmelzvorgang durch Ansteigen der Schmelze der brennende Lichtbogen sich verkürzt, fällt die Liehtbogenspannung ab, und der Elektrodenstrom steigt an. Der vom Regler gelieferte Differenzstrom wirkt nun.in Heberichfung auf den Stellmotor ein, -bis der Sollwert des Quotienten von Strom und Spannung wieder erreicht ist. Wenn im umgekehrten Falle beispielsweise durch.· Abbrand der Elektroden oder Zusammensinken des Schmelzgutes der Lichtbogen sich über seinen Sollwert verlängert, führt die Elektrode eine Senkbewegung durch. Reißt der Lichtbogen ab, so senkt sich die Elektrode mit maximaler Geschwindigkeit, bis im Augenblick der Berührung mit dem Schmelzgut der Elektrodenstrom plötzlich ansteigt. Infolge des entgegengesetzten Steuerimpulses hebt sich die Elektrode wiederum an und zündet dabei den Lichtbogen.

Üblicherweise wird das Eigengewicht der Elektroden von Elektroöfen durch Gegengewichte ausgeglichen. Daraus ergibt sich, daß die maximalen Stellgeschwindigkeiten in Senk- und Heberichtung nur wenig voneinander abweichen. Sie sind festgelegt durch die Nenndrehzahl des Antriebsmotors, die unterhalb der synchronen Drehzahl liegt.

Nun sind aber auch öfen bekannt, bei denen zur Vereinfachung der mechanischen Konstruktion auf Gegengewichte verzichtet wird. Das Eigengewicht der Elektroden wirkt dann als dauerndes Drehmoment auf den Antriebsmotor. Dadurch erhöht sich die Senkgeschwindigkeit erheblich gegenüber der Hebegeschwindigkeit. Bei brennendem Lichtbogen wirkt sich dies jedoch kaum nachteilig aus. Beim Abweichen vom Sollwert nach unten wird die Senkbewegung nämlich

C'.i -»ir·; Regeleinrichtung für Elektroden
ohne Gegengewicht bei Elektroöfen

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dx.-Ing. Alfred Lang, Eßlingen/Neckar,
ist als Erfinder genannt worden

sofort abgebremst, da der Antrieb Hebeimpulse erhält. Ganz anders ist dies im Falle des abgerissenen Lichtbogens. Jetzt wird der Motor sofort auf volle Antriebsleistung in Senkrichtung gesteuert. Da das Eigengewicht der Elektroden jedoch noch ein zusätzliches Drehmoment ausübt, erreicht der Motor eine Drehzahl, die weit über der synchronen Drehzahl liegt. Die Elektrode schlägt dann mit überhöhter Geschwindigkeit auf das -harte Schmelzgut auf bzw. taucht in das Schmelzgut ein. Beim Aufschlagen wird die . weiche Kohlenelektrode abgestoßen oder kann ganz zerbrechen. Das Eintauchen in kohlenstoffarme Schmelzbäder vermindert deren Qualität, da der Kohlenstoff der Elektrode begierig von der Schmelze aufgenommen wird.

Alle diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, die es verhindern, daß die Senkdrehzahl bei abgerissenem Lichtbogen einen einstellbaren maximalen Wert überschreitet, der unterhalb der synchronen Drehzahl liegt. Ein besonderer magnetischer Sperrverstärker liefert nur im Falle des abgerissenen Lichtbogens einen der Drehzahl in Senkrichtung proportionalen Strom, sobald die Drehzahl einen einstellbaren maximalen Wert überschreitet. Dieser Strom bewirkt, daß der Antrieb in Senkrichtung entsprechend der steigenden Drehzahl gedrosselt und bei noch höherer Drehzahl auf die Heberichtung umgesteuert wird. Dadurch ergibt sich eine mittlere Senkgeschwindigkeit, die so eingestellt werden kann, daß die Elektrode beim Aufsetzen keinen Schaden erleidet bzw. nicht zu tief in das Schmelzbad eintaucht.

An Hand der Fig. 1 soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Der mit der Tachometermaschine 1 gekuppelte Drehstrommotor 2 ist über den symbolisch dargestellten Umsteuerverstärker 3 an das Dreiphasensystem 4 angeschlossen.

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Durch den symbolisch dargestellten Regler 5 werden der Elektrodenstrom und die Lichtbogenspannung erfaßt und verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist der Steuerstrom, welcher über die gegensinnig in Reihe geschalteten Wicklungen 6 und 7 der beiden Vorverstärker 8 und 9 fließt.

Der Ausgangsstrom I₁ und I₂ der beiden Vorverstärker 8 und 9 bewirkt über den Umsteuerverstärker 3 die Steuerung von Drehzahl und Drehrichtung des Motors 2. Die beiden anderen gegensinnig in Reihe geschalteten Steuerwicklungen 10 und 11 der Vorverstärker 8 und 9 sind vom Ausgangsstrom /₃ des Sperrverstärkers 12 durchflossen. Der Sperrverstärker 12 hat die beiden Steuerwicklungen 13 und 14. Die Steuerwicklung 13 liegt in Reihe mit der Tachometermaschine 1, mit Gleichrichter 15 und dem an einer konstanten Spannung liegenden Widerstand 16. Die Steuerwicklung 14 ist vom Strom I₅ durchflossen und dient einer Schwellwertbildung bei Abreißen des Lichtbogens in dem Sinne, daß der Sperrverstärker 12 schon bei kleinstem Steuerstrom J₄ öffnet, wenn der Lichtbogen abgerissen ist, während er bei brennendem Lichtbogen trotz I₁ geschlossen bleibt.

Fig. 2 zeigt die schematische Kennlinie des Sperrverstärkers 12. Im normalen Betrieb liegt der Arbeitspunkt weit im negativen Gebiet, beispielsweise bei P₁. Erst wenn der Lichtbogen abreißt und damit die Lichtbogenspannung ihren maximalen Wert erreicht hat bzw. der Elektrodenstrom zu Null geworden ist, hat sich der Steuerstrom I₅ so verringert, daß der Arbeitspunkt den Schwellwert bei P₂ erreicht hat. Mit dem Steuerstrom J₄ kann nun der Sperrverstärker ausgesteuert werden.

Fig. 3 zeigt die schematischen Kennlinien der beiden Vorverstärker 8 und 9. Daran soll nun die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert werden. Der Lichtbogen ist abgerissen und soll neu gezündet werden. Durch den Regler 5 wird der Vorverstärker 8 voll ausgesteuert, Vorverstärker 9 geschlossen. Der Arbeitspunkt liegt bei P₃. Der Motor bewegt die Elektrode nach unten. Der Sperrverstärker 12 hat seinen Schwellwert P₂ erreicht. Durch den Gleichrichter 15 wird verhindert, daß infolge der Spannung am Widerstand 16 ein Strom I₁ fließt. Erst wenn die Motordrehzahl beispielsweise 80% der Nenndrehzahl erreicht hat, ist die Spannung der Tachometermaschine so groß geworden, daß sie die gegengeschaltete Spannung am Widerstand 16 überwiegt und einen Strom J₄ fließen läßt. Nun öffnet Sperrverstärker 12 und der Steuerstrom J₃ bewirkt die Abwärtssteuerung des Vorverstärkers 8. Bei beispielsweise 90% der Nenndrehzahl sind beide Vorverstärker geschlossen, und bei weiterem Ansteigen der Drehzahl öffnet Vorverstärker 9, so daß der Motor abgebremst wird und sich eine mittlere Drehzahl einstellt.

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für Elektroden ohne Gegengewichte bei Elektroöfen, bei der der Quotient von Lichtbogenspannung und Elektrodenstrom als Regelgröße und ein über Magnetverstärker gesteuerter Drehstromasynchronmotor als Stellmotor verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die es verhindern, daß die Senkdrehzahl bei abgerissenem Lichtbogen einen einstellbaren maximalen Wert überschreitet, der unterhalb der synchronen Drehzahl liegt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung der Senkdrehzahl aus einer Stromquelle bestehen, welche erst oberhalb einer einstellbaren Senkdrehzahl einen drehzahlproportionalen Strom abgibt, sowie aus einem Sperrverstärker (12), der bei Abreißen des Lichtbogens seinen Schwellwert erreicht.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrverstärker (12) bei Überschreiten der einstellbaren Senkdrehzahl über besondere Steuerwicklungen (10 und 11) auf die Vorverstärker (8 und 9) einwirkt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle aus einer Reihenschaltung von Tachometermaschine (1), Gleichrichter (15) und von einem konstanten Strom durchflo.ssenem Widerstand (16) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen