DE2742221A1

DE2742221A1 - Verfahren zur verhinderung von stoerenden flicker-erscheinungen beim betrieb von elektrischen schmelzoefen, insbesondere lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE2742221A1
Application number: DE19772742221
Authority: DE
Inventors: Manfred Schubert
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1977-09-20
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1979-03-22
Also published as: BR7806126A

Description

Verfahren zur Verhinderung von störenden Flicker-
Erscheinungen bein sctrieb von elektrischen Schmelz-Ofen, insbesoncere Lichtbogenöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von störenden Flicker-Erscheinungen beim Betrieb von elektrlschen Schmelzöfen, insbesondere Lichtbogendfen, denen die elektrische Energie über einen Transformator mit Stufenschalter-Steuerung zugeffihrt wird, wobei der Flicker-Pegel mit llilfe eines Flicker-Meßgerätes ständig erfaßt wird.
Beim Betrieb von Verbrauchern mit schnell wechselnder Last, wie Lichtbogenöfen, treten bekanntlich Rtlekwirkungen auf, die zu störenden Lichtflimmern (Flicker) führen. Die schnellen Änderungen der Netzbelastung werden durch die Instabilität der Lichtbogenöfen, vor allem während der sogenannten Einschmelzphase, verursacht. Mit anderen Worten ausgedrückt treten die Flicker-Erscheinungen im versorgenden Netz infolge eines ungünstigen Verhältnisses zwischen Ofenleistung und Netzkurzschlußleistung auf. Diese Tatsache führt häufig dazu, daß das zuständige Bnergieversorgungsunternehmen in Grenzfällen keine Zustimmung zum Anschluß eines Ofens erteilt. Deshalb ist es verständlich, daß seitens der Betreiher von Lichtbogenöfen der Wunsch nach wirkungsvollen Maßnahmen besteht, die die störenden Flicker-Erscheinungen verhindern sollen.
In der Fachwelt ist es allgemein bekannt, die Flicker-Erscheinungen dadurch zu eliminieren, daß durch regelbare T3lindleistungs-Kompensationsanlagen die aus dem Netz bezogene Blindleistung reduziert wird. nie Ergebnisse dieser Lösung sind jedoch unbefriedigend, da die Kompensationsanlagen die Schwankungen nicht schnell genug ausregeln können. Darüber hinaus weisen diese Anlagen, die übrigens verhältnismäßig hohe Investitionskosten erfordern, erhebliche Eigenverluste auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und mit Hilfe von einfach aufgebaut Geräten die störenden Flicker-Erscheinungen zuverlässig zu verhindern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch gelost, daß die Meßergebnisse in einem dem Meßgerät nachgeschalteten Auswertegerät als Ausgangssignale mit einem zu einem Signal verarbeiteten, vorgegebenen Sollwert verglichen @ erden, welcher dcr zulässigen Flicker-Dosis entspricht, d. ß bei Uberschreiten des oberen Sollwertes über einen vorgegebenen Zeitabschnitt mit Hilfe eines nachgeschalteten Steuergerätes ein Steuerimpuls filr ein die Umschaltung des Laststufenschalters auf eine niedrigere Sekundärspannungsstufe und beim Unterschreiten ?es unterer Sollwertes die Aufhebung der Begrenzung des Laststufenschalters bewirkt wird und daß bei Vorliegen eines Aussteucrsignals für eine höhere Spannungsstufe das Anfahren einer höheren Sekundärspannungsstufe durch das Steuergerät angesteuert wird.
Dadurch, daß der Ofen mit einer niedrigeren Sekundärspannung weniger Leistung aufnimmt, reduziert sich gleichzeitig der Flicker-Pegel. Bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes wird die Begrenzung wieder aufgehoben und der Laststufenschalter fährt selbsttätig auf die vorgewählte Spannungsstufe zurück. Die starken Flicker-Erscheinungen treten im wesentlichen während relativ kurzer Zeltr.!ume (in der Regel beim Schmelzbeginn eines jeden Korbes, in der Periode der Schrotteinbrüche sowie zum Beginn der metallurgischen Arbeit) auf.
Außerhalb dieser relativ sehr kurzer Zeiträume können höhere Schmelzleistungen gefahren werden, so daß die gesamte Prozeßdauer nur unwesentlich beeinträchtigt wird. Dies ist au den beigefügten authentischen Aufzeichnungen (Fig. 2a bis 2c) des Flicker-Verlaufs während eines Einschmelzvorgangs bei Schrott und Pellets ersichtlich. Das Verfahren ist insbesondere für Öfen vorteilhaft, die mit einem nur geringen Schrott- und einem überwiegenden Anteil vorreduzierten Materials beschickt werden, da beim Einschmelzen von vorreduziertem Material ein wesentlich niedrigerer Flicker-Pegel auftritt.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines AusfUhrungsbeispiels einer schematisch dargestellten Einrichtung zur Verhinderung von störenden Flicker-Erscheinungen an einem Lichtbogenofen näher erläutert werden.
Es zeigt: Fig. 1 einen Schmelzofen mit einem Ofentransformator sowie einem daran angeschlossenen Flicker-Meßgerät und einem Steuergerät, Fig. 2a bis 2c Diagramme, die Blindleistung, Wirkleistung und Flicker-Verlauf für einen und denselben Einschmelzvorgang darstellen, und Fig. 3 ein Blockschaltbilå eines marktüblichen Netzflicker-Registriergerätes.
In rig. 1 ist ein Schmelzofen mit 1 und deren Elektroden mit 2 bezeichnet. 3 stellt einen direkt geregelten Transformator mit Stufenschaltersteuerung 4 dar. An die Stromzuleitung ist ein Flicker-Meßgerät 5 mit einem Auswerte- und Steuergert 6 angeschlossen.
Bei dem in dem dargestellten Beispiel nerwendeten Netzflicker-Meß- und Registriergerät handelt es sich um eine marktübliche Einrichtung. Das Gerät untersucht den Flicker laufend darauf, ob im Frequenzgemisch Amplituden auftreten, die die Bedingungen für Bemerkbarkeit bzw. Störungen bei entiprechenden Frequenzen erfüllen. Dabei kann es genügen, wenn nur in einer Frequenz diese Bedingung erfüllt ist (Abfragc des höchsten Filterspannungswertes).
Wie Fig. 2 zeigt, besteht das Flicker-Meßgerät at.s einem Netztransformator 10 mit Glühlampe, einem Fotoelement 12 mit Verstärker, einem nachgeschalteten Verstärker 13, einem TiefpaB-filter 14 mit einem nachgeschalteten Verstärker 15, aus parallel angeordneten Filtern 16 mit verschiedener Resonanzfrequenz und einem Verstärker 17. Dem Verstärker ist ein Schreiber 18 nachgeschaltet. Das Netzanschlußgerät ist mit 19 bezeichnet.
Die Wirkungsweise des Meßgerätes int wie folgt Ueber den Eingangstransformator kann die zu untersuchende Spannung an die Betriebsspannung der im Gerät installierten Allgebrauchs-Glühlampe 220 V/25 W angenaBt werden. Die LichtstArkeänderungen dieser Lampe werden über eine einfache Optik und ein Fotoelement wieder in elektrische Spannungsschwankungen umgesetzt. Diese enthalten eine starke 400-Hz-Komponente, die mittels Tiefpaßfilter ausgesiebt wird. Die verbleibende Spannung ist die zu bewertende Flicker-Meßgröße; sie wird im folgenden als Flicker-Spannung bezeichnet und kann ftJr hesondere Zwecke dem Gerät entnommen werden.
Die Flicker-Spannung wird über einen Impedanzwandler-Verstärker gleichzeitig auf 12 Filter, deren Resonanzfrequen2en gleichmäßig zwischen 0,7 I.z und 28 Hz verteilt sind, geleitet. Jedem Filter ist ein Zweiweg-Gleichrichter nachgeschaltet und ein einstellbarer Spannungsteiler. ether ein Dioden-Gatter wird die höchste der an den 12 Spannungsteiler-Angriffspunkten anstehenden Spannungen abgefragt und auf einen analogen Kurzzeit-Speicher g"leitet. nie im Speicher stehende Spannung wird verstärkt und auf einem normalen Linienschreiher (Papiervorschub beispielsweise 60 mm/h) registriert hzç. bei Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren dem Auswerte- und Steuergerät zugeführt.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet wie folgt: Das dem Auswerte- und Steuergerät 6 zugeführte Signal wird mit einem ebenfalls zu einem Signal verarbeiteten vorgegebenen Sollwert verglichen. nieser Sollwert entspricht der zulässigen Flicker-Dosis. Bei Uberschreiten des oberen Sollwertes huber einen vorgegebenen Zeitabschnitt wird mit einem Steuerimpuls der Laststufenschalter 4 des Ofen transformators 3 auf eine niedrigere Sekundärspannungsstufe gefahren. Dadurch sinkt die Spannung an den Elektroden 2und der Ofen nimmt eine geringere Leistung auf. Wenn der tSBwert des Flicker-Pegels den Sollwert unterschreitet, nimmt das Auswertegerät 6 das Steuersignal zurück, und der Laststufenschalter 4 schaltet wieder die ursprünglich vorgewählte höhere Spannungsstufe ein. Bei Vorliegen eines Aussteuersignals für eine höhere Spannungsstufe wird das Anfahren einer höheren Sekundärspannungsstufe durch das Steuergerät 6 bewirkt.
Als Steuergerät kann jede geläufige, auf dem Markt erhältliche Vorrichtung dieser Art verwendet werden.
Zur Erg.nzung der Beschreibung sei noch ausgeführt, daß die in den Fig. 2 bis 2c dargestellten Kurven Aufzeichnungen des 'Schreibers ' zeigen, der ein Bestandteil des Flicker-Meß- und -Registriergerätes gemäß Fig. 1 ist.
Di Aufzeichnungen zeigen den Verlauf der Blindleistung (Fig.
2a), der Wirkleistung (Fig. 2b) und der Flicker-Dosis (Fig. 2c) bei Erschmelzung von Schrott und Pellets. Während bei allen drei Figuren (2e bis 2c) in Richtung der Abszissenachse der Zeitverlauf in Mini't-n dargestellt ist, ist in Richtung der Ordinatenachse in Fig. 2a die Blindleistung in Mvar, in Fig. 2b ?ie Wirkleistung in MW und in Fig. 2c die relative Größe der Flicker-Dosis angegeben.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur Verbinderung von störenden Flicker-Erscheinungen beim Betrieb von elektrischen Schmelzöfen, insbesondere Lichtbogenöfen, denen die elektrische Energie über einen Transformator mit Stufenschalter-Steuerung zugeführt wird, wobei der Flicker-Pegel mit Hilfe eines Flicker-Meßgerätes ständig erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßergebnisse in einem dem Meßgerät nachgeschalteten Auswertegerät als Ausgangssignale mit einem zu einem Signal verarbeiteten, vorgegebenen Sollwert verglichen werden, welcher der zulässigen Flicker-Basis entspricht, daß bei überschreiten des oberen Sollwertes über einen vorgegebenen Zeitabschnitt mit Hilfe eines nachgeschalteten Steuergerätes ein Steuerimpuls für ein die Umschaltung des Laststufenschalters auf eine niedrigere Sekundärspannungsstufe und beim Unterschreiten des unteren Sollwertes die Aufhebung der Begrenzung des Laststufenschalters bewirkt wird und daß bei Vorliegen eines Aussteuersignales für eine höhere Spannungsstufe das Anfahren einer höheren Sekundärspannungsstufe durch das Steuergerät angesteuert wird.