DE1565254A1 - Anordnung zur Regelung der Elektrode in Elektrodenschmelzoefen - Google Patents

Description

Anordnung zur Regelung der Elektrode in Elektrodensohmelzöfen

Um den Schmelzprozess in Elektrodenöfen nicht unnötig zu stören, sucht man allzu schnellte und häufige Änderungen der Lage der Elektroden zu vermeiden. Es ist zu diesem Zweck bekannt, die Regelungsanordnung₅nur in gewissen Zeitintervallen einzuschalten. In der Zeit zwischen den Einschaltungen findet keine Regelung statt, aber es ist ein integrierender Verstärker ständig eingeschaltet, der etwaige Fehler abtastet und während der ganzen Regelperiode integriert. Auch ein verhältnismäßig unbedeutender fehler, der normalerweise keinen wesentlichen Einfluß auf den Ofenprozess hat, wird während der langen Periode auf einen so großen Wert integriert, daß die Regelanordnung eine Regelung startet, wenn sie am Ende der Pauee einer Regelperiode eingeschaltet wird* Dies bedeutet, daß auch bei verhältnismäßig unbedeutenden Fehlern ein Regelvorgang eintritt, was unnötig die Betriebsverhältnisse des Ofens beunruhigen kann.

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He Erfindung betrifft eine Elektrodenregelungsanordnung für Elektrodenöfen, die einerseits im Sinne eines ruhigen Betriebes wirkt, mit der aber gleichzeitig eine schnelle Regelung bei starken Störungen erreicht werden kann, und zwar eine Anordnung mit einem Verstärker, dessen Eingang ein vom Elektrodenstrom abhängiges Signal zugeführt wird und dessen Ausgang an die Organe für die Elektrodenregelung anschließbar ist. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Samplings organ mit Anordnungen versehen ist, um bei der intermittierenden Regelung die Integrationsanordnung während der Zeitintervalle wirksam zu halten, in denen die Regelung nicht eingeschaltet ist.

Bei einer Regelungsanordnung nach der Erfindung wird die Integrationskonstante der Integrationsanordnung relativ niedrig gewählt. Dies hat zur Folge, daß die Anordnung nicht bei kleinen oder sehr kurzzeitigen Fehlern reagiert. Weil der Punkt auf der Integrationskurve, bei welchem der Integrationsanordnung weggeschaltet wird oder Regelungeverlauf beginnt, leicht einstellbar ist, kann die Anordnung Öfen verschiedener Art und verschiedenen Betriebsverhältnissen angepaßt werden.

Die Erfindung und weitere Merkmale der Erfindung sind im folgendtn anhand der Zeiohnung beschrieben, in dieser seigenί

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Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 2a bis d die Verhältnisse bei kontinuierlicher Regelung und

Pig.¹ 3ä bis e die entsprechenden Verhältnisse bei intermittierender Regelung,

Ein Verstärker 3? hat zwei Eingangsklemmen 1 und 2 sowie zwei Ausgangsklemmen 3 und 4. Von diesen sind die Klemmen 1 und 3 am Nullpotential angeschlossen. Die Eingangsklemme 2 ist über einen Widerstand 5 an einer Unempfindlichkeitsanordnung

6 angeschlossen, die aus zwei reihengeschalteten Potentiometern

7 und 8 besteht. An jedem der beweglichen Kontakte der Potentiometer ist ein Ventil 9 bzw. 10 angeschlossen. Die Ventile sind entgegengeriehtet, so daß sowohl positive als auch negative Signale zu dem Verstärker gesendet werden. Durch Variation der Lage der beweglichen Kontakte kann man. einen Minimalwert des Signales bestimmen, das die Anordnung 6 zum Verstärker sendet, und damit auch eine obere und eine untere Grenze für ein Gebiet, in welchem die Regelungsanordnung unempfindlich ist.

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Die "beiden Ventile sind an einem gemeinsamen Punkt 11 angeschlossen, an dem einmal eine elektrische Größe S angeschlossen ist, die mit dem Phasenstrom des Ofens proportinal ist, und zum anderen eine Bezugsgröße R. Diese Bezugsgröße kann entweder die Spannung des Ofens oder eine feste Spantiung£ein. Die Bezugsgröße ist über zwei Widerstände 12 und 13 angeschlossen, die in Reihe geschaltet sind, und deren Schaltpunkt 14 über einen Kondensator 15 am Hullpotential angeschlossen ist. Um das Eingangssignal des Verstärkers P zu begrenzen, sind zwei Ventile 16 und 17 zwischen den Anschlüssen der Eingangsklemmen des Verstärkers angeschlossen. Der Maximalwert des Signals ist durch den VorSpannungsabfall der Ventile beetimmt. Die Unempfindlichkeitsanordnung 6 kann mit Hilfe von zwei parallel angeordneten Relaiskontakten RNa und RHa kurzgeschlossen werden, die zu einem Relais für Herabregelung RF und einem Relais für Herausregelung RU gehören. Diese Kontakte sind bei stromlosen Relais offen.

Die Integrationsanordnung ist über die Klemmen 2 und 4 des Verstärkers angeschlossen und besteht aus zwei parallelgeschalteten Kondensatoren 20 und 21, die mit einem Widerstand 22 parallelgeschaltet sind. Die Kondensatoren sind von der Größenordnung 10 /UP. Die Parallelschaltung der Kondensatoren und des Widerstandes liegt in Reihe mit zwei reihengesohalteten

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Widerständen 23, 24. Der Verbindungspunkt 25 zwischen diesen beiden Widerständen ist mit dem Kollektor zweier Transistoren 11 und Ϊ2 verbunden, deren beide Emitterelektroden auf Hullpotential liegen. An der Basiselektrode des Tranistors Ϊ1 ist eine Reihenschaltung von zwei Widerständen 26, 27 und parallel mit den Widerständen ein Kondensator 28 angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen ist über ein Ventil 29 am Punkt 25 angeschlossen. In derselben Weise ist an der Basiselektrode des Transistors ü?2 eine Reihenschaltung von zwei Widerständen 30 und 31 angeschlossen, die mit einem Kondensator 32 parallelgeschaltet sind. Zwischen den Punkten 25 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 31 ist ein Ventil 33 angeschlossen. Die beiden genannten Widerstandskombinationen sind an einem Punkt 34 angeschlossen. Über die Klemme 2 und 4 des Verstärkers ist weiter ein kleiner Kondensator 35 von der Größenordnung ca. 0,1 axS angeschlossen. Die beiden Klemmen können mittels eines Kontaktes RRa auf einem Reglerrelais RA kurzgeschlossen werden, dessen Funktion später behandelt werden soll. In Reihe mit dem Kontakt liegt ein Widerstand 36. Die Kondensatoren 20, 21 können auch durch einen einzigen Kondensator ersetzt werden.

An der Ausgangsklemme 4 des Verstärkers ist außerdem ein Spannungsbegrenzer 37 angeschlossen. Dieser besteht aus zwei

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reihengeschalteten Potentiometern 38 und 39, die teils an einen gemeinsamen Punkt 40 und teils an ein Potential vom +9 bzw. -9V angeschlossen sind. An jedem der beweglichen Kontakte der Potentiometer ist ein Ventil 41 bzw. 42 angeschlossen, die beide am Ausgang 4 des Verstärkers angeschlossen sind. Zwischen den Punkten 34 und 40 sind zwei Widerstände 43 und 44 und der Verbindungspunkt 45 zwischen den Widerständen ist über einen Widerstand 46 am jfullpotential angeschlossen.

Durch Variieren der lage der beiden beweglichen Kontakte auf den Potentiometern des Spannungsbegrenzers kann man den Wert des Ausganges signal s des Verstärkers variieren, bei welchem Wert der Spannungsbegrenzer öffnet, so daß die Basiselektrode eines der beiden Transistoren T1 oder 12 an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen wird, was zur Folge hat, daß die Integrationsanordnung 20, 21 unwirksam wird. Bei unruhigem Ofenbetrieb kann der genannte Wert erhöht werden, wodurch man eine ruhigere Regelung erhält.

Pur die Steuerung der Antriebsorgane der Elektroden hat die Anordnung zwei Zwischenrelais RU und RH, wobei RU bei Heraufregelung und RM bei Herabregelung eingeschaltet wird. Das Relais Rü ist zwischen +14 Volt und Hullpotential über einen Transistor T3 eingeschaltet, während das Relais RH zwischen

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Nullpotential und -15 Volt über einen Transistor T4 eingeschaltet liegt. Das Relais RU ist mit einem Ventil 47 und das Relais RN mit einem Ventil 48 nebengeschlossen. Die Basiselektrode des Transistors T3 ist an dem Punkt 34 über einen Widerstand. 49 angeschlossen, der mit einem Kondensator 50 nebengeschlossen ist. In derselben Weise ist die Basiselektrode des Transistors T4 am Punkt 34 über einen Wider-

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stand/angeschlossen, der mit einem Kondensator 52 nebengeschlossen ist.

Wenn eine Störung eintrifft und die" Amplitude des Störsignals im Punkt 11 größer ist als der mit der Anordnung 6 eingestellte Unempfindlichkeitsgrad, bekommt der Verstärker P Eingangssignale und gibt Ausgangssignale ab, die mit Hilfe der Kondensatoren 20, 21 integriert werden. Wenn der Fehler beständig ist, steigt die Ausgangsspannung verhältnismäßig langsam.,' weil die Integrationskondensatoren verhältnismäßig groß sind. Wenn die auf dem Spannungsbegrenzer 37 eingestellte Spannung erreicht ist, wird einer der Transistoren T1 oder T2 leitend und die Kondensatoren werden dadurch weggeschaltet, daß der Punkt 25 Hullpotential erhält. Über dem Verstärker liegt nur der sehr kleine Kondensator 35, was zur Folge hat, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers praktisch momentan

erreicht wird. Die Ausgangsspannung wird der Basis eines der

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Transistoren 333, 14 aufgedrückt und eines der Relais RU, RN wird eingeschaltet und spricht an. Welcher der Transistoren öffiet, hängt von dem Vorzeichen des eintreffenden iehlersignals ab.

Die beiden Relais RtJ und RU haben je einen Kontakt RUa und RKa, die beide parallel über der Unempfindlichkeitsanordnung 6 liegen. Bei stromlosen Relais sind die Kontakte offen, werden aber geschlossen, wenn das Relais anspricht. Wenn einer der Kontakte anspricht, wird die Ünempfindlichkeitsanordnung kurzgeschlossen und die Regelung findet statt, bis der Fehler Null wird. Die Ünempfindlichkeitsanordnung 6 kann, wenn erwünscht, mit ein-er Anordnung für permanenten Kurzschluß versehen werden, wenn man eine hohe Empfindlichkeit der Regelung haben will.

Das vorhin genannte Reglerrelais RR ist über mehrere Kontakte an einer Spannungsquelle angeschlossen. Yon diesen ist der Kontakt 53 vorgesehen, bei kontinuierlicher Regelung geöffnet. zu werden, weil die Integrationsanordnung dann nicht eingeschaltet sein darf. Ein Samplingsorgan SO hat einen Kontakt Spa, der normalerweise geschlossen ist, der aber geöffnet wird, wenn man eine intermittierende Regelung verwendet, was

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später erklärt werden soll. Der Kontakt 54 wird bei Einstellung der Anordnung geöffnet. RUb und RNb sind Eontakte der vorhin genannten Relais RTJ und M, diese Eontakte öffnen, wenn das dazugehörige Relais anspricht. Sobald einer der fünf genannten Kontakte offen ist, ist das Reglerrelais RR stromlos und der Eontakt RRa geschlossen, dann ist die Integrationeanordnung außer Funktion.

Bei normalem Betrieb kann man mit kontinuierlicher oder intermittierender Regelung arbeiten. Beim Entleeren des Ofens oder beim Senken der Elektroden muS eine kontinuierliche Regelung verwendet werden.

Bei kontinuierlicher Regelung ist die Ausrüstung ständig eingeschaltet, und die Intensität der Regelung hängt nur von der Größe des Regelfehlers sowie von den Einstellungen des Spannungsbegrenzers 37 und der ünempfindlichkeitsanordnung ab.

Bei intermittierender Regelung erfolgt die Regelung während gewisser Intervalle, die mit gleichmäßigen Zeitawisehenräumen bzw. Pausen wiederholt werden. Sine aus Intervall und Pause bestehende Regelperiode kann in bekannter Weise mittels Kammscheiben eingestellt werden, die mit einer gewissen Geschwindigkeit rotieren. Wann eine Regelung noch stattfindet,

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wenn die Regelzeit abgelaufen ist, so wird die Regelung solaigs fortgesetzt, bis diese abgeschlossen ist und erst dann wird der Verstärker blockiert.

Die Pig. 2a bis d zeigen die Verhältnisse bei kontinuierlicher Regelung. In Pig. 2a ist die Fehlerkurve voll ausgezogen und die Abweichungen von der Nullinie wirken sich erst aus, wenn sie außerhalb der Grenzen ί £ der Unempf indlichkeitsanordnung liegen. In Pig. 2b ist die Spannung über dem Ausgang des Verstärkers gezeigt. Die bei 60 in Pig. 2a auftretende Spitze der Pehlerkurve hat eine so kurze Dauer, daß die entsprechende integrierte Spannungsspitze 62 in Pig. 2b unter dem Niveau ^\U liegt, das der Einstellung des Spannungsbegrenzers 37 entspricht. Bei 61 in Pig. 2a tritt dagegen ein Pehler auf, der so lange dauert, daß die integrierte Spannung das genannte Niveau bei 63 in Pig. 2b übersteigt. Dann wird die Integrationsanordnung weggeschaltet, und die Spannung steigt praktisch momentan auf den Wert 64, was der maximalen Ausspannung des Verstärkers entspricht. In diesem Augenblick erhält das Relais RiT einen Impuls für Herabregelung und die Zeit während der das Relais eingeschaltet ist, ist bei 65 in Pig. 2c gezeigt. Wenn das Relais anspricht, wird der Kontakt RiTa geschlossen und die Anordnung 6 kurzgeschlossen. Polglich regelt das Relais, bis der Pehler bei 66 in Pig. 2a Null ist. Die Ausgangs spannung

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des Verstärkers.fällt unter den Wert Δ U in Mg. 2b, und die Steuerspannung des Relais verschwindet, aber da das Relais mit einer Abfallverzögerung versehen ist, liegt es auch während der Zeit £t in Pig. 2c in seiner Abfallage. In Pig. 2d ist die Regelgeschwindigkeit als eine Punktion der Zeit gezeigt, und wie aus' der Pigur hervorgeht, steigt die Regelgeschwindigkeit praktisch momentan auf ihren Maximalwert. Bei 67 in Pig._t 2b ist mit gestrichelten Linien der Verlauf der Ausgangsspannung, des Verstärkers gezeigt mit einem höheren auf dem . Spannungsbegrenzer.: 37 eingestellten Wert. /\ U wird in diesem Pail der Lage des Punktes 68 entsprechen.

Aus Pig. 2a geht somit hervor, daß die Anordnung ganz unempfindlich für Pehler ist, die innerhalb des Gebietes - C liegen und die von der Unempfindlichkeitsanordnung 6 bestimmt werden.

Pig. 3a bis e zeigen die Verhältnisse bei intermittierender Regelung..In Pig. 3a ist eine Pehlerkurve eingezeichnet und die Teile, die außerhalb der Unempfindlichkeitsgrenzen - £ liegen, sind gestrichelt. In Pig. 3b gibt der Strich ti die Zeit an, während der das Samplings organ SO normalerweise eingeschaltet ist, t2 ist die weitere Einschaltungszeit, die vorkommt, wenn eine Regelung stattfindet, nachdem die gewöhn-

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liehe Einschaltzeit abgelaufen ist. Die Zeit t2 ist zu Ende, wenn die Fehlerkurve durch Null geht und der Regelungsintervall aufhört. Fig. 3c, 3d und 3e zeigen dasselbe wie Fig. 2b, 2c und 2d.

Eine vorteilhafte Ausführungsfonn der Erfindung jsb so dimensioniert, daß 4 # Fehler in 5 Sek. einen integrierten Wert von 10 V ergeben, wobei der Spannungsbegrenzer 37 in seiner Maximallage ist. Bei unruhigem Ofenbetrieb wird die intermittierende Regelung bzw. Zerhackungsregelung benutzt, wobei die Integration immer in jedem RegelungBintervall bei Null anfängt.

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Claims (9)

- 13 Patentansprüche;

1. Anordnung zur Regelung der Elektroden in Elektrodenöfen für die kontinuierliche und intermittierende Regelung mit einer einstellbaren ünempfindlichkeitsanordnung, deren Ausgang an einem Verstärker angeschlossen ist mit einer am Verstärker angeschlossenen Integrationsanordnung und mit einem an der Integrationsanordnung über Schaltorgane angeschlossenen Reglerorgan für die Elektrodenregelung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Samplingsorgan (SO) mit Anordnungen versehen ist, um bei der intermittierenden Regelung die Integrationsanordnung während der Zeitintervalle wirksam zu halten, in denen die Regelung nicht eingeschaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Samplingsorgan (SO) einen Kontakt (SOa) hat, der zum Stromspeisekreis eines Regelrelais (RR) mit einem Kontakt (RRa) gehört, der in geschlossener Lage die Integrationsanordnung kurzgeschlossen hält.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsanordnung aus mindestens einem Kondensator (20, 21) besteht, der einmal am Eingang des Verstärkers (S¹) und zum anderen an einem Verbindungspunkt (25) «wischen zwei Schaltorganen (H, T2) angeschlossen ist, der selbst mit dem Auegang (4) de» V*3t?itftrkea?i (3?) v^bu#d*Jl· i#$*v.

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4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane (11, 3)2) aus Transistoren bestehen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Spannungsbegrenzer (37) zwischen dem Ausgang des Verstärkers (F) und den Basiselektroden der Transistoren (T1, T2) eingeschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang und Ausgang des Stromverstärkers ein Kondensator (35) angeschlossen ist, dessen Kapazität viel kleiner als die der Integrationsanordnung ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung von zwei Transistoren (T3, T4), deren Basiselektroden an der vom Verstärker (f) abgekehrten Seite des Spannungsbegrenzers (37) angeschlossen sind, während die Emitterelektroden der Transistoren an Nullpotential angeschlossen sind und der Kollektor des einen Transistors (T3) über die Wicklung eines für Hinaufregelung vorgesehenen Relais (RU) an dem einen Pol (+15 V) einer Spannungsquelle und der Kollektor des anderen Transistors (T4) über eine Wicklung eines für Hinabregelung vorgesehenen Relais (RN) an dem anderen Pol (-15 V) derselben Spannungequelle angeschlossen ist.

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8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Relais (RU, RBf) mit einem ersten Kontakt (RUa, RUa) zum Kurzschließen der Unempfindlichkeitsanordnung (6), wenn das Relais anspricht, versehen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Relais (RU, RK) einen zweiten Kontakt (RUb, RlTb) hat, der - wenn das Relais anspricht - den Haltestromkreis für das Reglerrelais (RR) öffnet, so daß dieses Relais abfällt und mit einem Kontakt (RRa) die Integrationsanordnung kurzschließt.

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