DE2731014C3

DE2731014C3 - Einrichtung zur Regelung eines Drehstrom-Lichtbogenofens

Info

Publication number: DE2731014C3
Application number: DE2731014A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Hohendahl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2731014A1; DE2731014B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung eines Drehstrom-Lichtbogenofens, mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Lichtbogenspannung aus der Strangspannung, dem Lichtbogenstrom und den Blindwiderständen und mit einer Einrichtung zur Regelung der Lichtbogenspannung auf einen vorgegebenen Wert durch Verstellung der Elektroden.

Eine Einrichtung dieser Art ist in der DE-OS 40 960 beschrieben. Dieser Einrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei der üblichen Impedanzregelung die Strangspannung, d. h. die gegen den Badsternpunkt des Lichtbogenofens gemessene Sekundärspannung des Ofentransformators, als Ersatzgröße für die einer Messung nicht zugängliche Lichtbogenspannung verwendet wird und infolgedessen eine einwandfreie Regelung der Lichtbogenspannung und damit der Lichtbogenlänge, die im Arbeitsbereich der Kennlinie eines Hochstrom-Lichtbogens nahezu unabhängig vom Strom, jedoch praktisch der Lichtbogen- »pannüng proportional ist, nicht möglich ist. Die Regeleinrichtung arbeitet daher mit einem Lichtbogenspannungsregler, dem ein das Stellglied der Elektroden beeinflussender Regler nachgeschaltet ist. Der Istwert der Lichtbogenspannung wird mittels einer in der DE'ÖS 24 05 252 beschriebenen Anordnung aus der Strangspannung, dem Wirkspannungsäbfal! auf der Zuleitung und den Gegeninduktivitäten ermittelt. Der Sollwert der Lichtbogenspannung ist das in einem Multiplikator gebildete Produkt aus dem Ofenstrom und dem von einem Stromregler gelieferten Lichtbogenwiderstand. Zusätzlich wird dem Lichtbogenspannungsregler das Ausgangssignal einer Regeleinrichtung, die den Zustellungsverschleißkoeffizienten in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung und dem Lichtbogenstrom regelt, als Führungsgröße zugeführt. Der Aufbau

ίο dieser Einrichtung ist mit erheblichem Aufwand verbunden.

Ferner ist eine Einrichtung zur Regelung des Elektrodenabstandes in Lichtbogenofen mit Hilfe eines Impedanzreglers bekannt, in dessen Spannungspfad ein

ti Multiplikator angeordnet ist, dem ein von der Transformatorspannung abgeleiteter Wert zugeführt ist (DE-OS 22 38 006).

Die Elektrodenregelung nach dem Prinzip der Impedanzregelung erfüllt die ihr gestellten Aufgaben

J« zufriedenstellend, d.h. mit reproduzierbaren Arbeitspunkten, so lange folgende Voraussetzungen erfüllt werden können:

— konstante Spannung des den Ofen speisenden r> Netzes

— gleichbleibende Ofen-Impedanzen

— gleichbleibende Oberschwingungen im Ofenstrom

— keine auf derselben Netzschiene parallel arbeitenden anderen Lichtbogenofen.

Die Elektrodenregelung reagiert auf jede Abweichung von diesen Voraussetzungen mit einer Veränderung des vorgegebenen Arbeitspunktes für die Regelung der Lichtbogenlänge. Wegen der Kopplung der Ji elektrischen Größen der drei Stränge miteinander ist außerdem im allgemeinen eine Veränderung der Relation zwischen den Strängen die Folge. Beide Effekte sind unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter •ίο Beibehaltung der Vorzüge der bewährten Impedanzregelung eine Einrichtung zu schaffen, die eine Regelung der Lichtbogenspannung und darm! eine Regelung auf konstante Lichtbogenlänge ermöglicht, ohne daß die unerwünschten Effekte, wie Einflüsse des Netzes und ·» > der anderen Stränge, wirksam werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen unterlagerten Impedanzregler gelöst, dessen Sollwert über einen Multiplikator vorgegeben wird, der mit seinem einen Eingang und seinem Ausgang in den ■ο Meßzweig für de.-i Strom oder für die Spannung eingeschaltet ist und dessen anderem Eingang das Ausgangssignal der Regeleinrichtung für die Lichtbogenspannung zugeführt wird.

Die Ausgangsgröße des Regelkreises für die Lichtbo-■'" > genspannung korrigiert den Arbeitspunkt des Impedanzreglers. Dadurch wird die Einbuße an Wirkleisiungsaufnahme bei betriebsmäßig auftretenden Elektrodenkurzschlüssen und Lichtbogenabrissen verringert.

⁽j" Vorteilhafterweise wird dem Regelkreis für die Lichtbogenspannung ein Regelkreis für die Lichtbogenleistung öder den Verschleißindex überlagert.

An Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung fi-t im folgenden näher erläutert.

Nach Fig. 1 sind die nicht dargestellten Elektroden eines DrehstronvLichtbögenofens 1 über die Zuleitungen 2 bis 4 mit einem Netz verbunden. In jeder der

Zuleitungen ist ein Stromwandler 5 angeordnet Mittels eines Spannungswandlers 6 wird die jeweilige Ofenspannung gegen den Ofensternpunkt 7 gemessen. Der Übersichtlichkeit wegen ist die Regeleinrichtung nur einphasig, und zwar für die Zuleitung 2, dargestellt. Von ■) einem für jede der Elektroden vorgesehenen Impedanzregler 8 werden Verstellbefehle auf eine Elektrodenverstelleinrichtung 9 gegeben. Die Meßwerte von Strom und Spannung werden mit entgegengesetzten Vorzeichen auf den Impedanzregler gegeben. In einem der in beiden Meßzweige, im Ausführungsbeispiel im Strommeßzweig, ist ein Multiplikator 10 eingefügt, über den der Arbeitspunkt des Impedanzreglers festgelegt wird. Dem Multiplikator 10 wird ferner eine Größe zugeführt, die aus dem von einem Funktionsgeber 11 vorgegebe- π nen Impedanzsollwert und dem Ausgangswert eines Lichtbogenspannungsreglers 12 gebildet ist. Der Sollwert Uf für den Lichtbogenspannungsregler wird von einem weiteren Funktionsgeber 13 vorgegeben, während eine der eingangs erwähnten Anordnungen 14, die aus den Meßgrößen der Wandler 5 und 6 die Lichtbogenspannung ermittelt, den Istwert Ul liefert.

Wenn die Impedanz und die Lichtbogenlänge einander ähnliche Funktionsverläufe haben, Icann der Funktionsgeber 11 mit dem Funktionsgeber 13 identisch >> sein, d. h. daß beispielsweise der Funktionsgeber 11, wie gestrichelt dargestellt, entfällt und der Funktionsgeber 13 sowohl den Sollwert für die Impedanz als auch den Sollwert für die Lichtbogenspannung liefert Der Impedanzregler 8 verstellt die Elektrode so lange, bis v> die Differenz der Eingangsgrößen zu Null wird.

Das in F i g. 2 dargestellte AusfQhrungsbeispiel unterscheidet sich von dem der F i g. 1 dadurch, daß dem die Lichtbogenspannung regelnden Kreis 12 ein weiterer Regler IS überlagert ist, dem die Ausgangsgröße des Funktionsgebers 13 als Sollwert Pf für die Lichtbogenleistung und das in einem Multiplikator 16 aus der Lichtbogenspannung Ul und dem Lichtbogenstrom Jl gebildete Produkt als Istwert Pl der Lichtbogenleistung zugeführt sind. Die Ausgangsgröße des Reglers J5 liefert den Sollwert für den Lichtbogenspannungsregler 12 und den Impedanzregler 8. Der Regler 15 kann statt als Lichtbogenleistungsregler auch als Regler für den Verschleißindex verwendet werden. In diesem Fall wird das von dem Multiplikator 16 gelieferte Produkt Ul · Jl in einem weiteren Multiplikator mit der Lichtbogenspannung U_L multipliziert und die Ausgangsgröße U). ■ Jl des weiteren Multiplikators dem Regler 15 als Istwert vorgegeben.

Es kann zweckmäßig sein, die Regelung der Lichtbogenlänge und der Lichtbogenleistung bzw. des Verschleißindex als Schrittregelung .^szubilden, damit der Arbeitspunkt jeder Elektrode abhängig vom Langzeit-Verhalten aller drei Elektroden eingestellt werden kann. Damit wird die gewünschte Leistungsbzw. Verschleißverteilung über alle drei Elektroden erreich' und die gegenseitige Beeinflussung der Elektroden berücksichtigt In diesem Fall wird die Regelung vorteilhafterweise in einem Digitalrechner realisiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

27 3! 014 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung eines Drehsirom-Lichtbogenofens, mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Lichtbogenspannung aus der Strangspannung, dem Lichtbogenstrom und den Blindwiderständen und mit einer Einrichtung zur Regelung der Lichtbogenspannung auf einen vorgegebenen Wert durch Verstellung der Elektroden, gekennzeichnet durch einen unterlagerten Impedanzregler (8), dessen Sollwert über einen Multiplikator (10) vorgegeben wird, der mit seinem einen Eingang und seinem Ausgang in den Meßzweig für den Strom oder für die Spannung eingeschaltet ist und dessen anderem Eingang das Ausgangssignal der Regeleinrichtung (12) für die Lichtbogenspannung zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis für die Lichtbogenspannung e::¹ Regelkreis für die Lichtbogenleistung überlagert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis für die Lichtbogenspannung ein Regelkreis für den Verschleißindex überlagert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenleistung bzw. der Verschleißindex mittels eines Multiplizierers aus der Ausgangsgröße der Einrichtung zur Ermittlung der Lichtbogenspannung und aus dem Lichtbogenstrom gebildet isi.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lich:oogenspannungsregler und der Regler für die Lichtbogenleistung bzw. für den Verschleißindex nach Λ t eines Dreipunktreglers ausgebildet und mittels eines Digitalrechners realisiert sind.