DE2544452A1

DE2544452A1 - Elektrodenregelung fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE2544452A1
Application number: DE19752544452
Authority: DE
Inventors: Manfred Schubert
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1975-10-04
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1977-04-07
Also published as: BR7606568A; ES451810A1

Description

Elektrodenregelung für Lichtbogenöfen
Die Erfindung betrifft eine Elektrodenregelung für Lichtbogenöfen, ausgehend von einer Impedanzregelung gemäß Z = konst entsprechend S = f (U2).
Der Elektrodenregelung liegt im Allgemeinen die Hauptaufgabe zugrunde, die Elektroden schnell zu verstellen, um Störungen vom Ofen her auszuregeln. Die Störungen bei Schmelzöfen bzw.
bei Reduktionsöfen entstehen insbesondere durch plötzliche änderung des Lichtbogenabftandes, z.B. beim Niederschmelzen von Schrott, durch Zusammenbruch von Schrottgewölben, durch Bad- und Schlackenbewegungen und ähnliche Einflüsse. Ein Ausregelvorgang an einer Elektrode darf möglichst keine Änderungen bei den anderen beiden Elektroden bewirken und darf keinesfalls zu einer Instabilität des Systems führen. Die Elektrodenregelungen werden als Impedanzregelung ausgeführt. Meßgrößen für die Regelung sind hierbei der Elektroden strom und die Elektrodenspannung, d.h. die Spannung zwischen dem Badsternpunkt und dem Hochstromsystem des Ofens. Die Regelabweichung wird aus den Istwerten dieser Größen gebildet.
Eine bekannte Elektrodenregelung ("TecEnische Mitteilungen AEG-Telefunken", 63 (1973) 6, Seite 232 bis 235) basiert auf der Impedanzregelung mit Z = konstant. Darüber hinaus wird mit einem Funktionsgeber versucht, die Scheinleistungsaufnahme im oberen Spannungsbereich des Ofentransformators von der quadratischen Abhängigkeit von der Primärspannung auf eine lineare Abhängigkeit zurückzuführen. Dadurch wird jedoch der Transformator bei Primär spannungen über 100 % unzu'>ssig überlastet.
Nach einem anderen bekannten Verfahren (Zeitschrift "Elektrowärmeinternational" 32 (1974) B6, Dezember, Seite B 338 ff.) soll durch Verstellen des Laststufenschalters, d.h. durch Anwahl einer anderen Spannungsstufe, die inderung der Primärspannung ausgeglichen werden. Hierbei hat sich als nachteilig erwiesen, daß sich bei Auswahl einer benachbarten Spannungsstufe automatisch auch deren Arbeitspunkt einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenregelung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß die beschriebenen Nachteile der bekannten Elektrodenregelungen vermieden werden, die Prozeß zeit bei Unterschreitungen der Primär spannung verkürzt wird und unzulässige Transformatorüberlastungen bei Überschreitungen der Primärspannung verhindert werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit von einem festgelegten Ausgangs-Arbeitspunkt abschnittsweise eine Regelung gemäß Z = konstant, entsprechend S = f (Uα ), P = konstant erfolgt, wobei α eine reelle positive Zahl ist. Hierbei sind erfindungsgemäß je nach Ausgangs-Arbeitspunkt folgende Merkmale als Regelkriterien auswahlsweise und in beliebiger Reihenfolge anwendbar: - bei den Arbeitspunkten, die vom cis4= 0,707 abweichen, wird in Abhängigkeit von der augenblicklichen Transformator-Primärspannung jeweils ein nach einer vorgegebenen Funktion veränderbarer Arbeitspunkt wirksam, - bei einem dem cos T = 0,707 entsprechenden oder nahezu entsprechenden Arbeitspunkt wird jeweils nach der Anwählung einer der Größe der Abweichung entsprechenden Transformator stufe der ursprüngliche Arbeitspunkt wieder eingestellt, - bei kleineren Abweichungen von der Transformator-Nennprimärleistung in Abhängigkeit von der augenblicklichen Transformator-Primärspannung wird ein gleitender Arbeitspunkt wirksam gelassen und bei größeren und länger andauernden Abweichungen von der PrimErnennleistung nach einer Umschaltung des Transformators der ursprüngliche .tzTbeitspunkt wieder eingestellt.
Die Regelungseinrichtung des Lichtbogenofens besteht aus Meßgliedern für Strom und Spannung, einem Regler mit Verstärker sowie aus Stellgliedern zur Verstellung der Elektroden und ist erfindungsgemäß mit einer zusätzlichen Rechner schaltung versehen, die innerhalb einstellbarer Schwankungsgrenzen der Primärspannung den Arbeitspunkt nach den vorgegebenen Funktionen verstellt und bei Überschreitung der vorgegebenen Grenzen einen Stellbefehl auf den Stufenschalter am Ofentransformator gibt.
Somit wird in bestimmten Abschnitten eine Regelung auf beispielsweise Z = konstant, P = konstant und S= konstant erreicht. Wird ein gleitender Arbeitspunkt unterlagert, folgt dieser bei einem Ausgangsarbeitspunkt abweichend von cos f = 0,707 in Abhängigkeit von der Primärspannung den beispielhaften Funktionen Z = konstant, P = konstant und S = konstant. Bei einem Ausgangs-Arbeitspunkt von 450 werden lediglich die Funktionen Z = konstant und S = konstant benutzt.
Bei kurzzeitigen Abweichungen soll der Transformator durch in kurzen Abständen wiederholte Schaltungen nicht übermäßig beansprucht werden. Dies wird eben durch die Unterlagerung eines gleitenden Arbeitspunktes - in Abhängigkeit von der augenblicklichen Primärspannung des Transformators - vermindert.
Bei einer größeren, länger andauernden Unter- bzw. Überschreitung der Nennprimärspannung des Ofentransformators wird durch eine automatische Anwahl einer benachbarten Spannungsstufe die Ofensekundärspannung angehoben bzw. abgesenkt. Hierbei wird jedoch durch ein überlagertes Signal sichergestellt, daß der ursprüngliche Arbeitspunkt beibehalten wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn für benachbarte Spannungsstufen sehr unterschiedliche Arbeitspunkte, z.B. auf der ursprünglichen Stufe für das Einschmelzen und auf der selbständig angesteuerten Stufe für das Feinen eingestellt sind Die erfindungsgemäße Elektronregelung bringt insbesondere bei stark schWankender Trsformator-Primärspannung eine verkürzung der Prozeß zeiten und verhindert eine tberlastung des Ofentransormators.
Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in der beigefügten Abbildung 1 der Verlauf der beispielhaften Funktionen P, S, cos f und I in Abhängigkeit von der Primärnennspannung des Ofentransformators bei Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrodenregelung dargestellt; die Abbildung 2 zeigt den Verlauf der Funktionen P und S für die Spannungsverhältnisse, wie in Abb. 1, jedoch bei Verwendung einer üblichen Elektrodenregelung.
In Abb. 3 ist ein Beispiel einer Einrichtung für die erfindungsgemäße Regelung dargestellt. Hier ist eine Rechnerschaltung abgebildet, die einer Regelanordnung mit Meßgliedern für Strom und Spannung, einem Regler mit Verstärker sowie mit Stellgliedern zur Verstellung der Elektroden, zugeordnet ist. Durch diese Rechnerschaltung wird innerhalb einstellbarer Schwankungsgrenzen der Primärspannung der Arbeitspunkt nach vorgegebenen Kriterien verstellt. Bei Überschreiten der vorgegebenen Grenzen gibt der Rechner einen Stellbefehl auf den Stufen schalter am Ofentransformator.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Elektrodenregelung für Lichtbogenöfen, ausgehend von einer Impedanzregelung gemäß Z = konstant entsprechend = f (U2), dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem festgelegten Ausgangs-Arbeitspunkt abschnittsweise eine Regelung gemäß Z = konstant entsprechend S = f (Ui ) und P = konstant erfolgt, wobei a eine reelle positive Zahl ist.
2. Elektrodenregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Arbeitspunkten, die vom cos # = 0,707 abweichen, in Abhängigkeit von der augenblicklichen Transformator-Primär spannung jeweils ein nach einer vorgegebenen Funktion veränderbarer Arbeitspunkt unterlagert wird.
3. Elektrodenregelung~nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem den cos f = 0,707 entsprechenden oder nahezu entsprechenden Arbeitsp1lnkt jeweils nach der Anwählung einer der Größe der Abweichung entsprechenden Transformatorstufe der ursprüngliche Arbeitspunkt wieder eingestellt wird.
4. Elektrodenregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleineren Abweichungen von der Transformator-Nennprimärleistung in Abhängigkeit von der augenblicklichen Primärspannung des Transformators ein gleitender Arbeitspunkt unterlagert wird, während bei größeren, länger andauernden Abweichungen von der Transformator-Primärnennleistung nach einer Umschaltung des Transformators der ursprüngliche Arbeitspunkt wieder eingestellt wird.
5. Elektrodenregelung nak Anspruch 1 bis 4, mit Meßgliedern für Strom und Spannung des Lichtbogenofens, einem Regler mit Verstärker sowie mit Stellgliedern zur Verstellung der Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Rechnerschaltung vorgesehen ist, die innerhalb einstellbarer Schwankungsgrenzen der Primärspannung des Ofentransformators den Arbeitspunkt nach den vorgegebenen Funktionen verstellt und bei Überschreiten der vorgegebenen Grenzen einen Stellbefehl auf den Stufenschalter am Ofentrsnsformator gibt.