DE1952580A1 - Anordnung zur Erfassung der Lichtbogenspannung bei Drehstrom-Lichtbogenoefen - Google Patents

Anordnung zur Erfassung der Lichtbogenspannung bei Drehstrom-Lichtbogenoefen

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DE1952580A1
DE1952580A1 DE19691952580 DE1952580A DE1952580A1 DE 1952580 A1 DE1952580 A1 DE 1952580A1 DE 19691952580 DE19691952580 DE 19691952580 DE 1952580 A DE1952580 A DE 1952580A DE 1952580 A1 DE1952580 A1 DE 1952580A1
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arc
voltages
voltage
voltage drops
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Application number
DE19691952580
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Inventor
Karlheinz Konrad
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Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Original Assignee
Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/144Measuring arrangements for voltage not covered by other subgroups of G01R15/14

Description

  • Anordnung zur Erfassung der Lichtbogenspannung - bei Drehs trom-Lichtbogenöfen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen der Lichtbogenspannung bei Drehstrom-Lichtbogenöfen.
  • Die Voraussetzung für eine gezielte Ofenfahrweise und eine exakte Elektrodenregelung bei Drehstrom-Lichtbogenöfen ist die Erfassung der genauen Lichtbogenspannung an den Elektrodenspitzen. Solange diese Spannung nicht exakt und-kontinuierlich gemessen werden kann, ist es auch nicht möglich, die tatsächliche Lichtbogenleistung unter den drei- Elektroden zu messen. Diese Größen und die dazugehörigen Ströme sind ausschlaggebend für eine wirtschaftliche Ofenfahrweise und neben einigen anderen -Einflüssen maßgebend für die "Scharfe Phase".
  • Aus praktischen Gründen ist es nicht möglich, die Lichtbogenspannung direkt an den Elektrodenspitzen-bzw. in deren Nähe zu messen, da die Meßleitungen nicht- entsprechend verlegt werden können. Deshalb wurde bisher eine Spannung meist in der Nähe- der Eléktrodenfassung abgegriffen und von dort zu den Meß- und Regelgeräten geführt. Diese bekannte Art der Meßwerterfassung ist mit Fehlern behaftet: - Die Meßstelle liegt in der Hoehstrom-bertragungsstrecke. Das heißt, daß zu der Lichtbogenspannung noch ein Teil des Leitungsspannungsabfalls mitgemessen wird.
  • - Die Einstreuungen auf die Meßleitungen sind aufgrund der hohen Ströme so groß, daß erhebliche nicht zu erfassende Verfälschungen auftreten4 Ein weiteres bekanntes Verfahren, aufgrund von Kreisdiagrammen Rückschlüsse auf die Lichtbogenspannung zu ziehen, wenn die Trafoapannung und dse Ströme bekannt sind, ist auch mit Fehlern behaftet: - Die Kreisdiagramme gelten-nur bei sinusförmigen Strömen und Spannungen, was bei Lichtbogenent--ladungen aber praktisch nie der Fall ist.
  • - Die Spannungsabfälle in den Leitungen werden- durch den jeweiligen Leiterstrom und die Ströme in den Nachbarleitern bestimmt.
  • Die Kreisdiagramme werden bei definierten, stationären und sinusförmigen Strömen in den drei Leitern aufgenommen. In der Praxis können aber starke LastverschiebungCa auftreten, die Ströme sind fast nie sinuaförmig und die Spannungsabfälle bzw. die Gegeninduktionsspannungen sind von der- Stromänderungsgeschwindigkeit abhängig. De-3halb ist das Krei-sdiagramm- für die Ermittlung des Betriebszustandes der Lichtbögen nicht exakt aussagefähig.
  • Der Erfindung liegt, die Aufgabe zugrunde, die (tatsächliche) Lichtbogenspannung bei Drehstrom-Lichtbogenöfen kontinuierlich zu erfassen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über die Leiterströme im Hochstromsystem mit Hilfe von Differenziergliedern die induzierten Gegenspannungen in den Hochstromleitern an einer Dreieck-Stern-Widerstandsschaltung und die ohmschen Spannungsabfälle in den Hochstromleitern an Widerständen abgebildet werden, daß die abgebildeten induzierten Gegenspannungen und ohm'schen Spannungsabfälle zu Gesamtspannungsabfällen addiert werden, und daß die Differenz der Trafoklemmenspannung auf der Hochstromseite und der Gesamtspannungsabfälle gebildet wird.
  • Mit der Anordnung nach der Erfindung ist es möglich, die Lichtbogenspannung auf indirektem Weg zu ermitteln. Die erfindungsgemäß gebildete Spannung ist ein echtes Abbild der tatsächlichen Lichtbogenspannung, sowohl in Kurvenform und Größe (Effektiv- oder Mittelwert) als auch in der Phasenlage. -Die Kenntnis der Lichtbogenspannung ist die Voraussetzung für eine genaue Regelung der Länge der -Lichtbögen und der Lichtbogen-Leistung sowie für eine selbsttätige optimale Anpassung des Ofentransformators.
  • Die Erfindung geht von folgenden Überlegungen aus.
  • Die induzierten Gegenspannungen in den drei Leiterschleifen R-S, S-T und T-R sind der zeitlichen Änderung der mit diesen Leiterschleifen verketteten magnetischen Flüsse proportional (d.h. proportional ). Die Flüsse sind wiederum jeweils proportional den drei Leiterströmen. Die Größe des Einflusses der Ströme der Nachbarleiter auf den verketteten magn. Fluss in der Jeweiligen Leiterschleife hängt von der geometrischen Anordnung der Leiter zueinander ab (praktisch konstant). Die induzierte Gegenspannung in der Leiterschleife R-S beispielsweise ist 8 RS = Kl . ç + K2 . - + K3 Analoges gilt für die anderen Leiterschleifen.
  • In der Meßschaltung werden diese Gegeninduktionsspannungen erfindungsgemäß dddurch abgebildet, daß die drei Leiterströme erfaßt, differenziert und als Spannung an Widerständen abgebildet werden. Die einzelnen Konstanten K 1, K 2 und K 3 werden durch Widerstandsabgriffe berücksichtigt.
  • Die drei ermittelten Induktions spannungen werden entsprechend dem Drehstromsystem in einer Dreieckschaltung zusammengeschaltet und mit einer symmetrischen Widerstands-Sternschaltung verbunden. (Dreieck-Stern-Umwandlung). Die Spannungen an den Stern-Widerständen sind somit ein echtes Abbild der induktiven Gegenspannungen (Spannungsabfälle) in den einzelnen Phasen des Hochstromsystems.
  • Zu diesen induktiven Spannungen werden die jeweiligen ohm'schen Spannungsabfälle, die über den Strom an ohm'sehen Widerstän den nachgebildet werden, addiert. Die Summe ist dem gesamten Spannungsabfall des jeweiligen Leiters proportional. Diese Spannungsabfälle werden von der Trafo-Klemmenspannung (entsprechend untersetzt) subtrahiert. Die Differenz entspricht der Lichtbogenspannung.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, Mit 1 ist ein schematisch angedeuteter Lichtbogenofen bezeichnet, der drei Elektroden 2 hat. Diese werden über den (teilweise gezeichneten) Ofentransformator 3 gespeist. K 1 - K 2 -K 3 - M ist eine aus den WiderStänden Ri bis R12 bestehende Dreieck-Sternschaltung. Mit Hilfe von Differenzierwandlern 4, 5 und 6 werden Spannungen abgeleitet und an die Widerstände R1 f R2 und R gelegt. Diese Spannungen sind proportional diR / dt , diS / dt und diT / dt. Analog abgeleitete Spannungen werden an die Widerstände R4 , R5 und R6 sowie R7 , R8 und R9 gelegt. Dann können zwischen den Punkten K 1, E 2, K 3 und M die den drei Phasen zugeordneten induzierten Gegenspannungen (Spannungsabfälle) abgenommen werden.
  • Anstelle der Differenzierwandler 4, 5 und 6 können auch an dere Mittel verwendet Werden, um Spannungen abzuleiten, dio di dt proportional sind So beispielsweise eine Drosseispule.
  • -im Sekundärkreis eins Stromwandlers oder ein entsprechend angeordnster Differenzierverstärker.
  • Zu den induzierten Gegenspannungen werden die ohm'schen Spannungsabfälle der einzelnen Phasen addiert. Die ohm'schen Spannungsabfälle werden an Widerständen R13, R14 und R15 abgebildet, die von den Phasenströmen proportionalen Str omen durchflossen sind. Zu diesem Zweck sind die Widerstände R13 , R14 und R15 mit Wandlern 7, 8 und 9 verbunden.
  • Zwischen den Spannungen auf der Hochstromseite UR , US , UT und den Spannungen #UR, #US, #UT, die aus der Addition der induzierten Gegenspannungen und der ohm'schen Spannungsabfälle gebildet wurden, wird dann die Differenz gebildet.
  • Dazu wird mit Hilfe des Transformators 16 an den Widerständen R 16 R17 und R18 eine den Spannungen UR , US und UT proportionale Spannung abgebildet0 Die Differenz der Spannungen UR-#UR, US-#US und UT-#UT steht an den Klemmen 10/1,1 12/13 und 14/15 und entspricht den Lichtbogenspannungen ULR , ULS und ULT Die erfindungsgemäß abgeleitete, den tatsächlichen Lichtbogenspannungen entsprechenden Spannungen werden zweckmäßigerweise in Verstärkern 17, 18 und 19 verstärkt, damit die nachgeschalteten Meßwertumformer oder Meßgeräte die eigentliche, hochomige Meßschaltung nicht beeinflussen.
  • Die an die Ausgänge der Verstärker 17, 18 und 19 anschließtaran Meßwertumformer 20 und 21 haben z.D. die Aufgabe, die Lichtbogenwechselspannungen ULR, ULS ULT in Gleichspannungen umzuwandeln, die dem Effektivwert bzw., zusammen mit dem jeweiligen Phasenstrom, der Lichtbogenleistung entsprechen. Diese Cleichspannungen sind für eine genaue elektronische Lichtbogenregelung nötig und haben außerdem den Vorteil, daß sis für die Registrierung beliebig bedämpft werden können.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Anordnung zum Destimmen der Lichtbogenspanung bei Drehstrom-Lichtbogenöfen, dadurch g % k « n n z e 1 e h -net, daß über die Leiterströme im Hochstromsystem (R, S, T) mit Hilfe von Differenziergliedern (4, 5, 6) die induzierten Gegenspannungen in den Hochstromletern an einer Dreieck-Stern-Widerstandsschaltung (K1, K2, K3, M) und die ohm'schen Spannungsabfälle in den Hochstromletern (R, S, T) an Widerständen (R13 , R14 R15) abgebildet werden, daß die abgsbildeten induzierten Gegenspannungen und ohm'schen Spannungsabfälle zu Gesamtspannungsabfällen (#UR, #US, #UT) addiert werden, und daß die Differenz der Trafoklemmenspannung auf der Hothstromseite (UR , US 9 UT) und der Gesamtspannungsabfälle (#UR, #US, #UT) gebildet wird.
    Leerseite
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2405252A1 (de) * 1974-02-04 1975-08-14 Siemens Ag Anordnung zur ermittlung der lichtbogenspannungen in drehstrom-lichtbogenoefen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2405252A1 (de) * 1974-02-04 1975-08-14 Siemens Ag Anordnung zur ermittlung der lichtbogenspannungen in drehstrom-lichtbogenoefen

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