DE1440501A1 - Verfahren zur Herstellung einer symmetrischen Temperaturverteilung an der Ofenwand eines Drehstromlichtbogenofens - Google Patents

Description

• Verfahren .zur Herstelilung einer symmetrischen Temperaturverteilung an der Ofenwand eines Drehstromlichtbogenofens

  Drehatromliehtbogenöfen, insbesondere große Öfen, weisen

  in der Regel eine unsymmetrische Temperatui°verteilung an

  den Ofenwänden auf, deren Auswirkungen darin bestehen, - daß

  bestimmte Stellen der Ofenausmalaerung eines Ofens einem

  schnelleren Verschleiß unterliegen als die übrigen Stellen.

  Solche Unsymmetrien sind für den praktischen Ofenbetrieb gehr

  nachteilig, da sie eine Stillsetzung und Erneuerung der Zu-

  stellung des Ofens zu einem Zeitpunkt erfoi,derlich machen,

  zu dem der größte Teil der Ausmauerung noch. braucübar ist.

  Die unsymmetrische Temperaturverteilung an den Wänden der

  Zichtbogenöfen hat mehrere Ursachen,-

  l')* Elektrische Unsyminetrie info,ge ungleicher leistungsum-

  setzeng unter den eLizelnen flekaroden. Das Auftreten der

  un terscaiedlichen lief stungsu nsetzung ist durch die Notwen-

  digkeit, die Hrchstr.mleitun-en von den Transformatorssun-

  melsch:ienen ab Lls Drehstromaystem bis 2u den Elektroden

  in einer Ebene und 17.1 der Nähe g:coßer ferromagne,tiseher

  Massen zu führe:, und die daraus ..@olgencien unterschied...

  liehen Wirk- und Blindwiderstände bei großen Ofenströmen

  bedingt.

  2"' Die @ms r.imetrische Wärmeabgabe 3n den 0:; en, die durch Ab,

  lenkurig des liehibogens in Richtung der Ofenwände unter dem Einfluß des magnetischen Feldes verursacht wird. Eine weitere Ursache der unsymmetrischen Wärmeabgabe ist in. der ungleichmäßigen Kühlung des Ofens sowie in unkontrollierbaren Luftströmungen zu sehen.
• Um wenigstens symmetrische Leistungsumsetzung an jeder Elektrode zu erreichen, wurde bei nicht kippbaren Öfen (Reduktionsöfen) mit Erfolg versucht, durch bifilare bzw. kompensierte Führung der Stromzuleitungen gleiche Lichibogenspannungen an allen Elektroden zu erreichen.
• Für kippbare Stahllichtbogenöfen wurde vorgr schlagen, zur Beseitigung ungleicher leistungsumsetzung die drei Betriebsspannungen an Stahllichtbogenöfen verschieden z#, wählen, um bel gleichem Strom die unterschiedlichen Leintu,igsuinsätze auszugleichen.

  Ferner ist es bekannt, dreiplbasige Drosselspulen mit An,äpi'un-

  gen in den Primärkreis des Ofe:ritx#arisLormato.c,s zu schallen oder

  kapazitive Zusatzleistungen vorzi:sehen. Weigere Vorschläge

  sehen das Einfügen von zNei Zusa-;zreaktanze. in die äuß@:ren

  Zuleitungen zur Ausgleichung der gegenseiti_,en In(".@1--tio2iskoef-

  fizienten oder von einer Zusatzrt;aktanz in ie mittlerZulei-

  tung ver. Bei der Bestimmung der zusätzlich :n ßeaktanz-n wurde

  bisher von idealen VerhäI-tnieoen ausgegar:ge@... So wurden dit.

  ohmschen Verlusiwiderstää:de der @= @fa:i T,Lehtb igernk@-ei.se ä Leifu#Ii-

  geeetz-t und die Seltstindukti.o'rlw -oeffiaient n a l@z: =° dre . P.:@se::ä

  gleich angenommen. KurerLem wu:rde@ der hcii: ff zie3_@ der _yyge.z @#ei-@

  tigen Induktion estcer äuu.tl;ren zuP mitt:1 e:Cen

  mit dem der eittleren zur ande-Deräußerer P; ase. ' ;_.e 3e A.nin::h-

  men lassen sich aufgrund -von bleei ungern n.:.ch- hat ;f(-_-# n D-3 ?

  teile der Ofenkonstruklicm üben :.inen .nicht

  fluß auf die Eigen-- und Gegenreak:tanzen sow e die ors s=i@3r Ver-

  lustwiderstände infolge der :ic1@:=:1sta:#c@r.@v7:.ax = ste Liuz",

  Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die verketteten Spannungen der Sekundärseite des Ofentransformators ungleich zu machen, um die unterschiedlichen Spannungsai)t.1e auf den sekundären Hochstromleitungen auszugleichen und die lichtbogenapannungen so zu symmetrieren. Bei der Berechnung der erforderlichen Spannungsunsymmetrien wurde aber von unzulässigen Vereinfachungen ausgegangen, die zu unbrauchbaren Ergebnissen bei der Bestimmung der erforderlichen Spannungsunterschiede führen: Die oben beschriebenen Nachteile der unsymmetrischen Temperaturverteilung werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß nach der zumindest annähernden Symmetrierung der unter den einzelnen Elektroden umgesetzten elektrischen Leistungen die unter der oder den weiterhin eine unsy-4metrische Temperaturverteilung an der Ofenwand verursachenden'Elektroden umgesetzten Leistungen bei konstanter Gesamtleistung zur Erzielung einer symmetrischen Temperaturverteilung vermindert werden.
• Die Symmetrierung der unter den einzelnen Elektroden umgesetzten Leistungen kann man dadurch erreichen, daß wich die sekundären Klemmenspannungen der einzelnen Phasen des Ofentransformators bei in allen Zuführungsleitungen gleichen Stromwerten von je-weils symmetrischen Spannungswerten um die Vektoren der Spannungsabfälle an Widerständen untE.racheiden, die die ungleichen Widerstände der Blektrodenzuführungen symmetriereno Die zur Symmetrierung der ungleichen Widerstände der Elekt_rodenzuführungen erforderlichen Widerstände habei-. den Betrag

  ist, du-roh ig k. die ?Lasen, durch r der ohmsche. YOrlustiederm

  stand und durch H der -Mchtbogenv#iderstd gekennzeichhet wer-

  den, und das. e eklamerte Minuszeichen f° antizyklische

  fhisenvertauschung gilt a

  Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zur Ein-

  stellang der unterschiedlichen sekundärän Klemmenspannungen des

  Ofentransformators Spannungsstufenwähler vorgesehen. In Abhängig;- -

  keit von ihrer Betätigung werden gleiche Ofenströme einstellen-

  de Steuereinrichtungen betätigt.

  Die Einstellung der unterschiedlichen-sekundären Klemmenspannuh.-

  gen kann über von Spannungsstufenwählern angewählte zapfungen

  der Wicklungen des Ofentransformators erfolgen. Will. man die

  hierfür erforderlichen sehr zahlreichen Anzapfungen, deren Span-

  nungen sich nur geringfügig voneinander unterscheiden dürfen,

  vermeiden, so ist die Einstellung der unterschiedlichen sekun-

  dären Klemmenspannungen über von Spannungsstufenwähler beein-

  flußte Stelleinrichtungen vorteilhaft, die bei. den einzelnen

  Schaltstufen des Spannungsstufenwählers den Wicklungen der Oberin

  Spannungsseite des' Ofentransformators zumindest im Bereich seiner

  einzelnen Spannungsstufen in den einzelnen Phasen unterschied-

  liche Spannungen zuführen. Als eine derartige von den Spannungs-

  stufenwählern beeinflußte Stelleinrichtung kann :ein: Yortr.ins-.

  formator verwendet werden, der beispielsweise als Spartransfcr--

  mator ausgeführt sein kann. Der aufwendige Vortransformator

  kann durch bei Drehsiromlichtbogenöfen ohnehin vo.:1--andene Drcssel-

  spulen ersetzt werden, die mit Anzapfungen versehen werden und

  so als Stelleinrichtungen verwendet werden sönnen. Eine stufEnu-

  lose Steuerung der de i- Oberspanrungsseite des Oentrarisfor.na-

  tors von der Stelleinrichtung zugeführten S iannungen kann bei.

  Verwendung von vormagnetisierter Drosseln erreicht werden

  Zur Einstellung von in den einzelnen Phasen unterschiedlichen'

  sekundären Transforma torklemmenspannunöen b 3i verschiedenen

  Stromwerten einer SpannullgsütUfE sind an de--'l SPan---@ngss-tuf,:n-

  wählern 'ür.-Jede spannungestaYe mehrere Kontakte. vorgesehen. : .

  .Zur Umsoüaltung.der ein$e2nen Spannungsstufen werden die Span-

  nungeetufenwähler durch- mindestens einen Motor angetrieben. Zur

  Einstellung der untereehiedlicheri sekundären Klemmenspannungen

  ' bei einer.beeti,,umiten_ Spann=gsetufe und verschiedenen Ofenströ-

  men werden die.Spannungeetufenwähler $wec)äÜäßigerweise durch

  einen besonderen Motorangetrieben.

  Die in Abhängigkeit von. der Betätigung-der.SpannüngästufenWäh-

  ler betätigten gleiche Ofenströme einstellenden Steuereinrich-

  tungen -köntien bei nicht allzu vielen Spannungsstufen. bzw. die-

  sen zugeoräneten Stromwerten .als von Motoren-angetriebene kon-

  taktanordn Magen ausgebildet sein: Durch diese Kontaktanordnun-

  gen werden Kombinationen abgestufter Wideratände.in die'sekün-_

  dären Stromkreise der Stromwandler der Impedanzregler-mittels

  Schaltelementen eingeschaltet. Durch die Kontaktanordnungen

  können die'äombinationen abgestufter Widerstände auch urmittel-

  bar in die Bekundärseiten-der Stromwandler'der Impedan$regler . "

  eingeschaltet werden.

  Legt man Wert. auf symmetrische Txaneformatoräpannungep* und glei-ehe Ofenet:Pöme,-so kann die-Symmetrierung der unter den einzel-

  nen Elektroden umgesetzten Leistungen in einfäeher.peise dadurch

  erreicht wdrden, daß in den Elektrodenzuleitungen-Zusatzimpedan-

  zen vorgesehen sind, deren Werte uni die.Mittelwerte

  @verstellbar sind, wobei i, j, k die Phasen, r der-ohmeche 'Per-

  lustwiderstand.bedeuten, .

  ist, R der Lichtbogenwiderstand :tat, und das eingeklammerte Minus"

  $eiehen für autisyklische Phasenvertauschung gilt.

  Eine mit geringem technischen Aufwand zu realisierende Lös des Prbleme erreicht man dadurch, daß in der mittleren und einer, äußerer- Elektrodenzuleitung induktive Zusatzreaktanzen vorgesehen sind, deren Werte um die Mittelwerte .

  verstellbar sind, wobei der Wertdes Summanden Borax gleich 'ist

  dem Betrag des größten für eine Zuleitung. sich. ergebenden Werra

  tes, gebildet aus den restlichen Gliedern der Gleichungen der

  Zusatzreaktsnzen und wobei durch i.' j, k die Phase, @ dusch r

  der ohmeche Verlustwiderstand gekennzeichnet wird.

  Dabei sind als Zusätzreaktanzen die- Zufühxüngsleitungen umge-

  bende Eisenkerne, deren Induktivitäten durch Änderung von Luft-

  spalten verändert werden können, besonders vorteilhaft.

  Eine weitere Lösung de'a Probleme erreicht man dadurch, daß in

  drei Blektrodenzuleitungen ohmsche Zusatzwiderstände vorgesehen.

  sind, deren Werte um die Mittelwerte -

  verstellbar sind, wobei durch i, j, k die Ihase, durch z^ der

  ohmsohe.Qerlustwiderstand gekennzeichnet wird und der ohmsehe

  Zusatzwiderätand einer Zuleitung frei. wählbar -ist.

  Die ohmsehen Zusatzwiderstände :rönnen durch Verkleinerung des

  Querschnitts der Blektrodenzule:itüngen erreicht v-erden. Um..die

  entstehende Verlustwärme abzuführen, können die Leiter an Steld

  I:en verminderten-Querschnittes gekühlt werden. .

  Die Zusatzimgedenzen mit den vorstehend beEtimmten nimer.Ls-.onen

  können besonders vorteilhaft in die Ofenanlage eingefügt werden,

  :wenn sie auf den Elektrodentragarmen angeordnet werde-a. .

  Soll die-.Symatetrierung auf der Oberapannungeseite des Ofentransformitors durchgeführt werden, so sind die Beträge der Zusetutaapedan$en mit dem Quadrat des Ubersetzungsverhältnisseä des Ofentransformators umzurechnen.
• Nach erfolgter elektrischer Symmetrierune werden die unter der -oder den weiterhin unsymmetrischen Temperaturen verursachen- den Elektroden umgeaetsten elektrischen leistüngen bei konetantrer Gesamtleistung in Abhängigkeit von den an den gefährdeten Stellen der Ofenwände herrschenden Temperaturen soweit vermindert, daß die Temperaturverteilung symmetrisch ist.
• Die Beobachtung der Ofentemperaturen an den gefährdeten Stel- len, die in der Regel in der Nähe"der Elektroden liegen, kann s.B. mittels Segerkegel vorgenommen werden, die in der Nähe der Ofenwand angebracht Bind: Die genannte direkte Beobachtungsmethode hat den Vorteil, daß die Eingriffe in die heistungazufUhrungen der einzelnen Elektroden schon nach einer oder we- nigen Chargen vorgenommen werden können. Bei der indirekten Temperaturbeobachtung wird auf die Temperaturverhältnisse aus des Zustand der Ofenmauerung nach mehreren Chargen ge- schlossen. Diese Methode hat den Vorteil,.daB auch der Einfluß nichtthermischer, von den Blektrodenleistungen abhängiger Größen erfaßt werden kann.
• In der.Zeiehnung ist das Wesen der Windung-anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigt Fig. 1 das Ersatzschaltbild der Widerstände eines Drehstromlichtbogenofens, Fig. 2 ein Spannungsdiagramm eines Drehstromlichtbogenofen.s, Fig. 3 eine Einrichtung zur $ymnetrierung der ..Leistungsumsetzung mittels unsymmetrischer Tranaformatorspannungen9

  A Pigd 4 seheznhtisch die. Ofenlage .mit zwei-'zur

  - Setrierüng'- der -lei®tumgeuinsetzung. #.n

  die mittlere :und eine äußere glektr®den.--

  zuleitung geschalteten induktiven Zusatz-

  re,aktanzen. , -

  In den verschiedenen Figuren sind entsprechende Teile mit -

  gleichen Bezugszeichen versehen. .

  0m -die. unterschiedlichen sekundären Klemmenspannungen der ein- .

  zelnen Phasen des O±entransfoators.bei @verschiedenen Span-

  nungsstufen,und jeweils mindestens einem für alle Zuführungs-

  leitungen gleichen Ofenstrom bestimmen zu können, müssen zu-"

  nächst die die Widerstände der Zuführungsleitungen symmetrie-

  renden Widerstände bekannt sein. Diese Widerstände werden

  für den allgemeinsten Fall, also für voneinander verschiedene

  ohmsche Verlustwiderstände und .Eigenreaktanzen der einzelnen

  vom Tranef ornat ®r kommenden Zuleitungen 1, 2, 3 bestimmt. Es

  gilt also.

  r1 @ r2 e r3 und X11 X22 I r X33 (ohmsche Verlustwider-

  stände u.-Eigenreaktanzen),

  Für die Gegenreaktanzen soll gelten:

  x = X # X m x3 +'X 3 = x31-

  Werden die Zusatzreaktenzen der einzelnen-Phasen mit X1, X29 X3

  bezeichnet, so ergibt-sich für die Zpannungen zwischen den

  Klemmen des Transformators (Phasen.l, 2, 3) und dem Ofenbad 0'

  (Fig. 4):

  10' g [ (r1 + R1) + j (X11 +' X1 )] J1 + j X12 J2 + j X13 J3

  . U 20# = j 121 j1 +

  (r2 + R2) + j (X22 + @i2; f2 + j X2.,- J3 (1 )

  V .30' s j X31-J1 + j X32 J2 +

  r3 + R3) «'- j (X33 + X3)

  03-

  -

  ltit den Bedingungen eines symmetrischen Stromeyete%e,- eines

  .eymetrisohen Spannungsdreiecks und .der Porderung nach -glei- .öher Idohtbogenapannung beiß gleichem -Strom erb4lt man als

  Ergebnis die qräßen der erforderlichen symmetrieränden Wider-

  stände aus'

  E8 sei fUi 11,- B _ El t X2 - B,= E 2P x3 - H 3 gesetzt.

  Die eingeklamerten Vorzeichen gelten-für entizyklisohe Phasen-

  vertausohung: .

  Alle in Gleichung 2 benötigten Werte lassen sich für. jeden

  Ofen durch "Sahleifenmessungeril#, d.h.-bei jeweils einer hoch-

  gesogenen und zwei soeben in die Schmelze getauchten Elektro-

  den, ermitteln. .

  Die Grüßen: der symmetrierenden Recktanzen in 2 sind da=.ag

  kleinsten, wenn der Wurzelausdruck H in Gleichung-2 zü.Nul1 wird.

  Die Mindestnymmetrserungsreaktanzen

  sind.domiaierend kapasitiv.

  Die lieistungsunsymmetrie läßt_ sich naeh Gleichung 2 auch

  durch zwei induktive Symmetrierungereaktanzen beseitigen.

  Ihre Größe-ergibt-sich-aus-Gleichung*?, wenn. man dem - Wur-

  zelausdruek B.niaht wie ih Gleichung Yden :Vera Null gibt,

  n ond ein

  . setzt, wobei £mäg der .größte kagazitive Wert von # ,

  , 3

  aus Gleichung 2 ist.

  Auf diese weise wird eine der drei Reaktanzen Null. Man be-

  nötigt also m i n d e s t e n s zwei induktive Reak-

  tanzen zur 8ymmetrierung.

  Setzt man B

  # mit , der der zwischen dem größten und dem-

  .kleinsten der aus. Gleichung 2 zu bestimmenden drei E -Werte

  @1'- £2' 93 liegende'Wert ist, so ergeben sich als Symme-

  trierungswiderstände eine. induktive Reaktanz in der mittle-

  ren und eine kapazitive Reaktanz in einer der äußeren Blek- .

  trodenzuleitungen.

  .Setzt man B min1' so ergeben sich als Eymmetrierungswi.-

  derstände kapazitive Rbaktanzen in den äußeren Eiektroden-

  zuleitungenö

  'Die Größe der ohmsahen Symmetrierungswiderstände- errechnet

  eich. aus Gleichung 1, wenn man-dort die !Werte $@ _ 0 setzt

  und stattdessen die ohmschen Verlustwiderstände der Leitung ri

  mit dem Zuschlag ri, versieht.

  Man erhält die Differenzen:

  Dabei ist 'ein Wert-der Symmetrierungswiderstä-nde @e nach .der

  ,aufbringbaren- lierluetleistung frei wählbar.

  In !1g. 1 ist dawErsatzsehaltbild für die Widerstände des

  Drehetromliohtbogenofens dargestellt, in dem R1. R2. R3 die ,

  hiohtbogenwiderstände bedeuten.

  Gemäß dem Ereat$bahaltbild kann das Diagramm der Pig. 2 ge-

  zeichnet werden, das die Spannungeverhältniese an einem Dreh-

  etromliohtbogenofen darstellt. Dabei wird von einer Symmetrie-

  rung der Widerstände der Zuführungsleitungen durch ohmsohe Wi-

  derstände ausgegangen. Man zeichnet zunächst das symmetrische

  Strohsystem J1; J2. J3 in o# und die Spannungsabfälle BJ1.

  . j' w29 3 ?d3. Die Größen B, D. ; Fkönnen aus den Beziehungen

  für die-Phasenspannungen zwischen einer Transformatorklemme

  und den Sohmelsbad o#

  r1 J1 + (X11 J1 -+-X12 J2)

  10' a` r1 J1 + (X11 J1 + X13 J3)

  u1201 m r2 J2 + (x22 J2 '+ R23 J3)

  1120# " r2 12' + (x22 J2 + X':1 J1)

  '130e a r3 J3 + 1 (x33 3 3 + %32J2)

  '30t " r3 J3 + (X33 1 3 + x31 J1) ..

  ermittelt werden, da die ohmschen Verlustwiderstände rjt r2, r3

  -aus eingenannten Sghleifenmesaungen über die gemessene _ Wirk=

  leietung .und den Zeßstrom ermittelt werden köärien. Auch die < -

  Phasenspannungen lassen eich mit gut®r-Genauigkeit ermitteln,

  wenn die Meßeohleife in gr'oßem- Äbetand vgn. den Rochstromlei-

  tungen verläuft. -

  Senkrecht zu den Spannungsabfällen j -aTß, J -35J2, j PJ3 liegen

  die Richtungen der Wirkspannungsabfälle, die sich in den Punk-

  ten 11, 2'9 3' schneiden. Der Abstand des Transformatorstern-

  punkten 0 zu dem Potential des-Ofenbades 0', läßt sich ermit-

  teln zu - -

  Nach Kenntnis des.Transformatorsternpunktes r läßt sich das

  symmetrische Spannungssystem, in dem Beispiels das Spannungs-

  Breieck 1, 2, 3; zeichnen. Bei den Spannungsabfällen AJ1, 0J2,

  ,w3 durch Leistungstransformation, den Wirkspannungsabfällen.

  J1r1, J2 r2, J3 r3 in den Blektrodenzuleitungen und der gewUnsch-

  ten gleichen Lichtbogenspannung- R.@eT1 p R 2J2, R3 J3 .muß das Span-

  '.2J29 1, 2, 3 so verzerrt werden, daß die Spannungs-

  abfälle an den Symmetrierungsw-fderstäenden rlz J1, r2, .,j2,

  r 3z 1 3 durch die Unsymmetrie des aufgeprägten Dreiecks 1"Q

  2f19 311 ersetzt werden. Damit sind die zu einer Spannungs-

  stufe und einem Stromwert eintustellenden einzelnen Spannungen

  bestimmt. -

  Durch die ünsymmetrie der sekundären Klemmenspannungen des

  Ofentransformators-werden die durch die ungleichen Widergtände

  der einzelnen Zuführungsleitungen bedingten ungleichen Splan-

  nungeabfälle ausgeglichen; so daß die Lichtbogenspannungen

  und damit - gleiche Ofenströme vorausgesetzt - die umigesi3tzter.

  Leistungen gleich werden.

  Die beschriebene Methode der Bestimmung der Einzelspannungen

  gilt nicht nur für rein ohmschn Symmetrierungswiderstände. Es

  ist in gleicher Weise mägliah,@das aufgeprägte,Spannung$drei-

  eolcduroh.die Vektoren induktiver oder kapaaitiver Spanaunge-"

  abfälle $u verzerren, die *den Spannungsabfällen bei symme@

  trisonem Spannungsdreieck an auf obengenannte Weise $u erreoh-

  nenden Bymmetrierungsreaktansen entsprechen.

  Sur -DurohfUhrung @ des vorstehend beschriebenen -Verfahrene "dient

  die -Einriohtung, gemäe Pig. 3. Die Untereeannungeseite einer

  Phase den Ofentransformators Tr ist mit --Anzapfungen u1_ . . . ün

  versehen: Die Phasenspannungen dieser Anzapfungen liegen in.

  Spannungsgruppen, die durch bestimmte, $.E. in der Mitte 4er

  Gruppen liegende Spannungswerte gekenn$eiohnet-nind. Diesen

  Spannungswerten entsprechen dabei die Spannungsstufen der bis-

  her üblichen Ofentransformatoren.

  Die Einstellung der su verschiedenen Spannungsstufen gehören-

  den, in den einzelnen Phasen untarsohiedlichen'Rlemmenepannun--

  gen-erfolgt mit dem für eine Phase schematisch dargestellten

  Wähler (IYEi), der von dem Motor Mu jeweils um einen einer

  Spannungsstufe entsprechenden Sehtor weitergeschaltet wird.- En

  werden also durch die Spannungastufenwähler-einzelne Spannunge-

  stufen altgewählt, die etwa das Niveau der am Transformator ein-. .

  gestellten Spannung darstellen. In der Nähe dieser äpannungs-

  atufen liegen die zugehörigen unterschiedlichen Klemmenspan-

  nungen, deren Werte auf die oben beaehriebene"Weise,bestimm-

  bar sind und die ein unsymmetrisches Spanxrungsdreieek ergeben,

  `bei dem die unter den einzelnen Elektroden umgesstztehl leistun@-

  gen gleich sind. Die etersehiedlichen sekundären Klemmenspan-

  nungen der einzelnen Phasen unterscheiden sich also von jeweils

  symmetrischen, Spannungsstufen entepreoheiaden Spannungswerten

  um die Vektoren der Spannungsabfälle an Widerständen, die die

  ungleichen Widerstände der BlektrodenaufÜÜrungen symmetrieren. '

  Die zu dem Spannungswert gehörenden unterschiedlichen Phasen-»

  apanaungen sind noch von den afenströilen abhängig.

  In dem dargestellten Beispiel sind S Spannungestüfen (Sektotea>

  I ... VIII) vorhanden. Die etgentliohe Umeohaltuhg der S;pän-

  zungsetufen erfolgt mittels eines -nicht dargestellten*'Uetsohal-

  teirs. des. Ofentransformators:

  Jede Spesittageetufe I ... YIII- der; 9pannungsstufenwähler ent-

  hält drei K®ntakte,1, 2, 3' mit denen jeweils die einem be=-

  etimzten Ofenstrom sugeordteten .untersehiedlichea Kleinineaspen-

  nungen in den einzelnen Phasen gewählt-werden. Die einzelnen

  Kontakte der Spannungsstufenwähler Wü können mit dem innerhalb

  eines Sektors jeweils um einen Schritt verstellenden Motor Bi

  gewählt werden..

  Die Motoren Mu und ki schalten in Kbhängigkeit von dem Wähler 'Nu

  die für eine Phase-gezeichnete Kontaktanordnung INl, durch die

  abgestufte Widerstände 01 .... 0n im Sekundärkreis des Strom-

  Wandlers St in-den Reg*elkreis des auf gleiche Impedanzen gere-

  gelten Ofens geschaltet werden. Dabei bedeuten die Sektoren

  I ... YIII wieder die Spaanungs®tufen, innerhalb denen in dem

  Beispiel je 3'den verschiedenen Ofenströmen zugeordnete Kontak-

  te 1, 2, 3 liegen.

  -Die Einschaltung der Widerstände kann - wie in Pigb 3 darge-

  etellt - über Schütze erfolgen, wobei d:!a Kontaktanordnung WI

  lediglich eine steuernde Funktion hat und entsprechend dimen-

  sioniert werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin,-

  über die Kontaktanordnung WI, die als.Programmschaltwerk aus-

  gebildet sein kann, die Widerstände direkt zu schalten. In

  beiden Fällen wird'die Kontaktanordnung tNI durch den Motor Mu

  in Abhängigkeit vom Spannungswähler Wü stufenweises d.ho ge-

  mäß 24.6ö-3 sektorenweise, weiter geschaltete während innerhalb

  einer Stufe bzw. eines Sektors eine Einstellung mittels des

  Motors Mi auf einen bestimmten Stromwert erfolgt.

  Die Zuordnung der Transformatoran$apfungen ui,-,., un- zu den

  Kottakten des Wählers Wü bzw. der Widerst4nde 0, .'.. 0n zu der

  Kontaktanordnung WI wird wie folgt vorgenommen:

  . ohet,.verdon die filz eine@ymmetrierung erforde'rliohen ',

  totereoäiedliohen sekundären. Klemmenepannungeh für vor-

  rohiedeat- 3p4nnungi)etufen und Verschiedene Stromwerte auf

  jeder Spiuiungeetufe nach dem vorstehend - genannten' Yertah.-

  ren bewtimt und mit. den entsprechenden Kontakten des' Wih-.

  lerb IU frerbunden. Durch den Wählarm:otor Zu kennen nun die

  verdohie@l@a,ext gpennungsstüfen'gewählt werden. Die t«äoh-

  liohep, Klämmeneeunnungen untereoheiden etoh_ allerdihge von

  dietien gpennungeetüfen, die lediglich das allgemeine Span- .

  nugenivebu darstellen: An den gekundärklemmen des aten-.

  tr»rto.tore. liegen bei den einzelnen #ingestelltee 8pani.

  nmlgeetaten also fUr jeden Stromwert gerade die Spaunun«en,

  `bei douOi' die Dß,ohtbogenspannungen und damit die umgeset$-.

  ten Leistungen einander'gleioh werden.

  Die sotihlteahutae d@ .... du der abgestuften Widerstände

  01 0n 9.m Regelkreis des O=ene werden so mit.der Kon-

  t"aktenordnung JJ verbunden, daß die Ofenströme bei allen

  durch den Wähler WUU eingestellten Apannungen gleich weiden.-

  Desit wird der Uinfluß der -untereahiedliohen Kleinmenapan-

  nungen auf .die Regelung auogegliohen,.da die Impedanzen

  infolge untereohiedlioher Ströme im Regelkreis wieder $lei- .

  ohe Werte annehmen. Selbstverständlich ist es auch möglich,

  mit der Kontaktanordnung WJ bei unveränderten Stromwerten

  die von den SpannungAndlern des Reglers gelieferten,'zur

  Impedanzwertbildung herangezogenen Spannungen durch abge-

  ettufte Vorwideretände zu verändern, um wieder gleiche Im-

  pedanzen@zu-erhalten.

  Nach erfolgter elektrischer Symmetrierung wird der- Ofen eini-

  ge Zeit betrieben. Zeigen sich.an bestimmten Stellen der Auie-

  nauerung Abnutzungserscheinungen, die über die Abnutzung @eut-

  epreohender anderer Stellen hinausgehen, -so wird die Leistung

  der die Schäden verursachenden Elektrode durch Verminderung

  der Speisespannung

  die der anderen Elektroden .

  erhöht, ao daß die dem Ofen zugeführte. Geaamtleietung konstant

  bleibt. Die Veränderung der"Klemmenspannungen.und de@t der

  Elektrodenleistungen wird,'solange fcrtgesetzt_, bis die Abautz

  der Zustellung symmetrisch ist. Sind die.Zeistungsumeetzungen

  von zwei Phasen ungefähr gleich groß (zwei scharfe Phasen), so

  kann die obengenannte-Wnahme auf die Elektrode mit dem zweit-

  größten LeistungAumsatz ausgedehnt werden.

  Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß auch der Ein-

  fluß nichtthermischer, von den Blektrodenleistungen abhängiger

  Größen erfaßt werden kann. Außerdem werden zufallsbedingte

  Fehlmessungen weitgehend vermieden. Will man hingegen schon -

  nach einer oder wenigen Chargen in die Leiatungezufühx°ung der

  einzelnen Elektroden eingreifen, so kann dies in Abhängigkeit

  von der Ofentemperatur geschehen, die z.B. mittels an den be-

  sonders gefährdeten Stellen der Ofenwandung angebrachter Seger--

  kegel gemessen werden kann. -

  Eine andere Art_der heistungssymmetrierung, bei der die Span-

  nungen des Ofentranaformatori symmetrisch bleiben, iat* gemäß _- .

  fig.. 4 däduroh zu erreichen,- daß - zur- Symmetrierung der leistuags@

  umsetzung in die mittlere und eine äußere Blektrodennuleitung

  induktive Zusatzreaktansen geschaltet werden. Die Größen dieser

  induktivofi Zusatzreaktan$en erhält man aus Gleichung 3 unter

  der Bedingung der Gleichung 4. Als induktive Zusatsreaktanzen

  verwendet man bei geringem_teohriisohen.Aufwand mit verteil mit

  Zaftspalten versehene. Eisenkerne Z,iTi. , deren Induktivitäten`-

  durch Änderung der Zuftepalte veränderbar sind. ZiW Symmetrie-

  J

  rung der 'Naüdtemperaturen wird ebenfalls zunächst elektrieoh - " ,

  unter Verwendung vonswei Induktivitäten symmetriert und der

  Ofen einige Zeit betrieben. An etwa .auftretend*n aaßergswöbg-

  liehen Abnutzungserscheinungen an einer bestimten Steile l-

  aich erkennen, daß die Symm_etrierung der Wandtbmperatüren noch.

  nicht vollständig erreicht ist. Der induktive gpaMüxrgeabfall

  der die Schäden verursachenden Elektrode wird.dartüfhin unter

  Konstanthaltung der dem Ofen zugeführten Gesamtleistung geäu#" ,

  $ert# bis der Verschleiß der Zustellung an'allen Stellen $u-

  @mindeit annähernd symmetrisch wird.

  Dib Windung i.et nicht auf die elektrische Symmetrierün$ .

  Mittels Zueatstnduktivitäten oder ohmeoher Zusatzwiderstän-

  de beschränkt. Sie ist auch durch Einfügung von Kondensatoren

  in aindentene swei Iglektroden$uleitungen oder durch Einfü-

  gung einer Drossel in die mittlere und eines Kondensators

  in eine äußere Zuleitung möglich.

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e I 1»Verfahren zur Herstellung einer symmetrischen Temperaturverteilung an der Ofenwand eines Drehstromliehtbogenofens, dadurch gekennzeichnet, daß nach der zumindest annähernden Symmetrieruns der unter den einzelnen Elektroden umgesetzten elektrischen Leistungen die unter der oder den weiterhin eine unsymmetrische Temperaturverteilung an der Ofenwand verursachenden Elektroden umgesetzten Leistungen tui-konstanter Gesamtleistung zur Erzielung einer symmetrischen Temperaturverteilung vermindert werden.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Symmetrieruns der Leistungsumsetzung unter den einzelnen Elektroden sich die sekundären Klemmenspannungen der einzelnen Phasen des Ofentransformators bei in allen Zuführungsleitungen gleichen Stromwertenivon jeweils symmetrischen Spannungswerten (Spannungsstufen) um die Vektoren der Spannungsabfälle an `Niderständen* unterscheiden, die die ungleichen Widerstände der Elektrodenzuführungen symmetrieren.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die ungleichen Widerstände der Elektrodenzuführungen symmetrierenden Widerstände den Betrag ist, durch i, j, k die Phasen, durch r der ohmsahe Verlust- widerstand und durch R der Lichtbogenwiderstand gekennzeioh#- net werden und das eingeklammerte Minuszeichen für antizy- klische Phasenvertauschunggilt. 4.) Einriohtüng zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch '! oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daB zur Einstellung der@untersohiedliohen sekundären Klemmenspannungen der ein-' eelnen rhasen des Ofentransformators (Tr) Spannungsatufen- wähier (Wu).vorgesehen sind, bei deren Betätigung gleiche Ofenströme einstellende Steuereinrichtungen (WJ) verstellt werden. , 5) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da8 die Einstellung der in den einzelnen Phasen unterschied-. liohen sekundären Klemmenspannungen über von Spannungeata- . fenwäülern (WO) eingestellte Anzapfüngen (uj ... un).der #ioälungen der Oberspannungeseite des Ofentransformators (er) erfolgt. 6) Eiaslehtuns nach Anspruch 4, dadurch gekennzolohnet, daS die Einstellung der in den einzelnen Phasen unterschied- lichen sekunddren Xlemmenspannungen über von Spannungs- stuteawähl-eacn (WU) eingestellte Spannungsstelleinriohituz-- gen erfolgt, die-den Wicklungen der Oberspannungsseite des Ofenirahsfomators (TO zumindest im Bereich seiner einzel- neig = die Spannungsstufen herfliegenden Sparmungsgruppen uutersoh;_edlicxhe phasenspanziungan zuführen. 7) Einr'icheung nach- Anspruch 6, deearch gekennzeichnet, daß von den Spannungaetufenwähl,@@rn eingeetellte Ste'.l- # .@ `,.!:~.f @@y^d'..'9°.i.,ein V ortra#isl orma tor vorgesehen ist. S `@.k @°:E:a@u-ng nao .@.p°ioh, cerr:@. gekexinz@.ch@@et, de.; al%? vor , den einsestellte' ":I.nrich(,°gen eit.Acarieranti,O(irmator vorgesehen twt. .i.'Nbd Ans- pruch 6, (.1eadti.''.:h @gekennzeichnet, als von den. Spa.inungsatu,6enwählern ij@ ) eingestellte S. Leli'° eiarichtungen Drosselspulen-mit Aazapfungen vorgesehen sind. 10) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als-Von den Spannungsstufenwählern (Wff) eingestellte Stelleinrichtungen Transduktoren vorgesehen sind. 11) Einrichtung nach Anspruch 4 oder folgenden, dadurch Bekennseiohnet, daß auf jeder Spannungestufe (I ... YIII) der Spannungsstufenwähler (V) mehrere Kontakte (1, 2, 3) vorgesehen sind; durch die den verschiedenen Ofenströmen je weile zugeordnete unterschiedliche sekundäre Klemmenspannungen .geschaltet werden. 12) Einrichtung nach Anspruch 4 oder folgenden, dadurch Bekenn-. zeichnet, daß die Spannungsstufenwähler (NU) zur Umschaltung der einzelnen Spannungsstufen von mindestens einem Motor (Mu) angetrieben werden. 13) Einrichtung nach Anspruch 4 oder folgenden, dadurch gekunnzeichnet, daß zur Einstellung der jeweils für- einen Stromwert-einer Spannungsstufe unterschiedlichen sekundären Zle@nepannungen mindestens ein Motor (K) vorgesehen ist. . 14) Einrichtung nach knspxuoh'4 oder folgenden, dadurch Bekenn- seiohpet, däB die in Abhängigkeit von der Ietätigung der - Spanaungaatu=enwäbler (WU) betätigten gleiche orenetröme einstellenden Steuereinrichtungen (WJ),ale von motoren (ätt, 'M1) angetriebene' Kontaktatiordnixngen ausgebildet sind. 15), U=iohtung nach Anspruch .14., dadurch gekennzeichnet, da8 durch die Kontaktanordnungen (WJ) die Eineohaltung von Kombi@ionen abgestufter Widerstände (0t ....0n) in die Sekundärseiten der -Stromwandler der Impedanzregler mittels 8ohaltelementen (d1 ... d n) vorgenommen wird. 16) Einrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daH durch die Kontaktanordnungen ('iJ) Kombinationen abgestuf- ter Widerstände (01 ... OnYin die Sekundäraeiten.der Strom- . wändler"der Impedanzregler unmittelbar eingeschaltet werden,', 1?) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß zur Symmetrierung der heistunge- umeetzung unter den einzelnen Elektroden in den Elektroden= zuleitungen Zusatzimpedanzen vorgesehen $ind, deren Werte um die Mittelwerte verstellbar sind, wobei i, j, k die Phasen, r der ohmache Verlustwiderstand bedeuten, ist, 8 der hichtbogenwiderstand ist und das eingeklammerte Minuszeichen für antizyklische Phasenvertauschung gilt. 18) Einrichtiüag nach Anaprüch 1?, dadurch gekennzeichnet, da£ in der mittleren und einer äußeren Elektrodenzuleitung In- duktive Zusatzreaktanzen (11, 12) vorgesehen sind, deren Werte um die Mittelwerte verstellbar sind, wobei der Wert des Summanden B... gleich ist dem Betrag des größten für eine Zuleitung sich ergeben-- den Wertes, gebildet aus den restlichen Gliedern der Grlei- ohungen der Zusatzreaktanzen und wobei durch i, j,k die Phase, durch r der ohmsche Verluetwiderstand gekennzeich- net werden. 19) Einrichtung nach Anapruch18, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzreaktanzen die Zuführungsleitungen umgebende Ei-s Bernkerne vorgesehen s3.nd, deren induktivitäten durch Ände- rung des huftspaltes geändert werden können. 20) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Symmetrierung der leistungs-- umeetzung unter den einzelnen Elektroden in drei Elektro- denzuleitungen ohmache Zusatzwiderstände vorgesehen singt, deren Werte um die Mittelwerte verstellbar sind, wobei durch i, j, k die Phase, durch ohmache Verlustwiderstand gekennzeichnet wix d und de-- ohmsciie Zusatzwiderstand einer Zuleitung Prei wählbar 21) Anordnurg nach AnspriiVh 2Q, dadurch ge:keanzeiühztc,-t, Claß als ohmsche Zusatzwiderstände Abs@shrlibte der E:takt@°c@;ierlziile@1.@;un_ ;-'i:@==71srt@em Querschnitt -vorgesehen eiatl. ., " $f:;uoxdappnaoh Ääepruoh 21, gekennzeichnet durch eine KUl- `@1orriaht=g tür die ohmsahen Sueat$widerethnde. _23) Anordavma »oh Aneptuoh 17 oder folgenden, dadurch gekean- seiohast, daß die Zusatzimpedanzen der Elektrodenzuleit-gehr au*.-den Xlektrodentragarmen angeordnet sind. 24) Itabrduuug@naoh Anspruch 17 oder folgenden, dadurch gekenn- zeichnete daß die Beträge der auf der Obersparinungeseite den ofentran$iormitors angeordneten Zusatzimpedari$en mit dem Q"djrat des tlberaet$ungsverhhltnieseedes Ofentraneformatore qag@re0huet werden. 2@ 'verloh . Auspr4oh 1 oder, folgenden, dadurab 4eken . `". . ei, ß@ däoh erto.gterre.sktri$ohet 8ymmel@rong dl' e ärer@dd4 weiterhin unsymmetrische 'f«poratüren ydep raielctradea ümgedetsstea elektrische Iai'ßtua- '@..@' 1@0..k*ftit@r ehtesstipltung, in' Agkeit. roh fiten.: 4 e S . , .:. . . Pt@t : gtolZeu ;där' Oferirraüd herrschenden Temperaturen.- :. $Ört worden, 'dad die Temperaturverteilung sym-. rstiäit .