DE2925054A1

DE2925054A1 - Stromversorgungseinrichtung fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE2925054A1
Application number: DE19792925054
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Clesid SA
Current assignee: Clesid SA
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1979-06-21
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS554899A; IT7968339A0; DE2925054C2; FR2429537A1; FR2429537B1; IT1119000B; JPS57150498U; CH630210A5; JPS6118631Y2

Description

CLESID S.A.
424oj5 Saint-Chamond
Frankreich

Stromversorgungseinrichtung für Lichtbogenofen

Die Erfindung betrifft die Versorgung von Lichtbogenofen mit elektrischem Strom und insbesondere eine Einrichtung zur Stromversorgung derartiger Öfen aus einem Stromnetz mit kleiner Kurzschlußleistung.

Elektrische Lichtbogenofen weisen allgemein drei Graphitelektroden auf, die über einen Ofentransformator aus dem Drehstromnetz gespeist werden und in Sternschaltung angeschlossen sind/ wobei der Nulleiter durch den Ofenboden, dh effektiv durch den eingebrachten Eisenschrott oder das darin enthaltene vorreduzierte Erz gebildet wird.

Insbesondere aufgrund des kontinuierlichen Zusammenschmelzens des Schrotts im Betrieb des Ofens unterliegt der Sekundärstrom des Ofentransformators erheblichen Änderungen.

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Diese Änderungen äußern sich im Stromnetz durch entsprechende Spannungsänderungen, die von den übrigen Stromabnehmern nicht hingenommen werden können, da kein ausreichendes Verhältnis zwischen der Leistung, die vom Stromnetz geliefert werden kann, und der vom Ofen aufgenommenen Leistung besteht. Die von den Stromlieferanten allgemein zugelassene Grenze liegt in der Größenordnung von 1 % Spannungsänderung durch derartige Lichtbogenöfen. Hinsichtlich der bisher bekannten Stromversorgungseinrichtungen für elektrische öfen verlangen die Stromlieferanten ein Verhältnis von Kurzschlußleistung des Netzes zu Nennleistung des Ofens von größenordnungsmäßig 50 bis 100. Für einen Ofen von 10 MVA Nennleistung wäre demgemäß ein Versorgungsnetz erforderlich, dessen Kurzschlußleistung größenordnungsmäßig 700 bis 800 MVA beträgt. In manchen Ländern beträgt die Kurzschlußleistung des Stromnetzes höchstens 30 MVA; in derartigen Fällen lassen sich Elektroofen unter Verwendung bisher bekannter Stromversorgungseinrichtungen nicht an solche Stromnetze anschließen.

Hinzu kommt, daß die bisher bekannten Stromversorgungseinrichtungen verschiedene Nachteile aufweisen:

Es ist bekannt, daß es in Abhängigkeit von den verschiedenen SchmelzStadien im Ofen erforderlich ist, Sekundärspannungen des Ofentransformators anzuwenden, die im allgemeinen im Verhältnis von 1 bis 3 variieren. Dies geschieht gegenwärtig mit Spannungsreglern, die eine bestimmte Anzahl von primärseitigen Anzapfungen am Ofentransformator umschalten. Dieses herkömmliche System ist kompliziert und aufwendig und verschlechtert die Zuverlässigkeit der gesamten Einrichtung.

Vor dem Ofentransformator wird eine Abschalteinrichtung

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eingesetzt, die sehr häufig betätigt wird und insbesondere abgesehen vom Fall der Erfassung eines Überstroms bei jedem Wechsel des Betriebszyklus des Ofens ansprechen muß. Derartige Abschalteinrichtungen werden im Durchschnitt achtzig- bis einhundertmal täglich betätigt. Aus diesem Grund können hierfür keine herkömmlichen Abschalteinrichtungen verwendet werden, die so konstruiert sind, daß sie lediglich im Fehlerfalle funktionieren, und deren Anzahl von Abschaltvorgängen ziemlich begrenzt ist, so daß spezielle Abschalteinrichtungen herangezogen werden müssen, die extrem aufwendig gebaut sind.

Derartige öfen werden im Normalbetrieb bei kleinen cos ψ -Werten betrieben, die häufig bis auf Werte von größenordnungsmäßig 0,5 bis 0,7 abfallen, während die Stromlieferanten einen Mindestwert für cos ^f von 0,86 bis 0,9 verlangen. Mit herkömmlichen Stromversorgungseinrichtungen wird ein ungünstiger cos </· -Wert des Ofenstromkreises mit einer am Eingang des Stromkreises vorgesehenen Batterie von Kondensatoren kompensiert, was jedoch ebenfalls aufwendig ist und zudem die Zuverlässigkeit der Stromversorgungseinrichtung beeinträchtigt.

Insbesondere bei Elektroofen kleiner Leistung ist es zu deren Schutz erforderlich, den Kurzschlußstrom des Systems durch Einschaltung von Drosselspulen in Serie in den Stromkreis zu begrenzen, wodurch der Stromversorgungskreis ebenfalls komplizierter wird.

Gegenwärtig steuert die Einrichtung zur Erfassung eines einem derartigen Kurzschluß entsprechenden überstroms im Fall eines freien Kurzschlusses im Ofen eine Windeneinrichtung, mit der die Elektroden

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zur Vermeidung eines Kontakts, der den Kurzschluß hervorruft, angehoben bzw. herausgezogen werden können. Diese mechanische Operation erfordert eine gewisse Zeit, so daß, wenn der Fehler nicht ziemlich schnell beseitigt wird, die zu Schutzzwecken vorgesehene Abschalteinrichtung abschaltet, was wiederum einen Zeitverlust mit sich bringt, da die Anlage anschließend wieder eingeschaltet werden muß.

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für Lichtbogenofen, die den Anschluß derartiger öfen an Stromnetze mit kleiner Kurzschlußleistung erlaubt und daneben die Nachteile bisher bekannter Einrichtungen nicht aufweist.

Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ofentransformator mit dem Stromnetz über mindestens ein rotierendes Aggregat verbunden ist, das aus mindestens einem mit mindestens einem Generator gekuppelten Elektromotor besteht, und der oder die Stromkreise, die den oder die Generatoren mit dem Ofentransformator verbinden, eine Einrichtung zur Messung der von dem bzw. den Generatoren gelieferten Leistung aufweisen, die mit einer Steuer- und Regeleinheit verbunden ist, die die Erregung des bzw. der Generatoren derart beeinflußt, daß ihre Ausgangsspannung in zu den gemessenen Änderungen der abgegebenen Leistung entgegengesetzter Richtung geändert wird.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Ofentransformator ist ferner ein Transformator mit festem Transformationsverhältnis , wobei die Regelung der Sekundärspannung durch Variation der Erregung des bzw. der eingesetzten Generatoren erfolgt.

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Die erfindungsgemäße Schaltung weist ferner keine vor dem Ofentransformator vorgesehene Abschalteinrichtung auf, da das Abschalten des Stroms sowohl im Fall eines unbeabsichtigten Kurzschlusses im Ofen als auch im Fall eines sonstigen Überstroms in diesem Stromkreis in einfacher Weise durch Verringerung der Erregung des bzw. der Generatoren erfolgt.

Bei Verwendung kleindimensionierter öfen ist ferner auch keine Zuschaltung von Drosselspulen mehr erforderlich, da der Kurzschlußstrom durch einfache Einwirkung auf die Erregung des bzw. der Generatoren begrenzt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, in der die Stromversorgung einer der Elektroden eines Lichtbogenofens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel eines Einleiterschemas dargestellt ist.

Mit J_ ist eine der Phasen des Stromnetzes bezeichnet, das als Netz mit nur kleiner Kurzschlußleistung von beispielsweise 30 MVA zu denken ist und aus dem ein Lichtbogenofen 2_ mit einer Nennleistung von größenordnungsmäßig 4 MVA gespeist werden soll.

Der Lichtboge .iofen 2^, dessen Boden an Masse gelegt ist, weist in herkömmlicher Weise drei Graphitelektroden auf, von denen lediglich eine Elektrode j3 dargestellt ist, da sich das Schema nur auf eine Phase bezieht. Jede Elektrode _3_ wird von einem an einem Elektrodenmast jj befestigten Arm ^ gehalten. Ein Stromwandler J5, der über ein flexibles

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Kabel 1_ ^mit der Elektrode ^3 verbunden ist, erlaubt die Messung des von der Elektrode in den Ofen gelieferten Stroms; ein Spannungswandler _8 ermöglicht ferner die Messung der Elektrodenspannung. Die beiden Meßgrößen werden in einen herkömmlichen Regler 9_ eingeführt, der die erforderliche Regelung der Impedanz des Lichtbogens erlaubt. Hierfür betätigt der Regler 9_ einen Stellmotor 10, der auf eine Hubeinrichtung JJ_ wirkt, die eine Anhebung oder Absenkung der Elektrode 3^ durch vertikale Verschiebung des Elektrodenmasts _5 ermöglicht.

In herkömmlicher Weise wird die Elektrode angehoben, wenn der Strom zu stark ansteigt oder die Spannung zu sehr abfällt; im umgekehrten Fall wird die Elektrode entsprechend abgesenkt. Das Strommeßsignal des Stromwandlers 6^ wird ferner im Regler 9_ zu einer Logikschaltung geleitet, die das Vorliegen eines unbeabsichtigten Kurzschlusses im Ofen feststellt, der im allgemeinen dann eintritt, wenn Schrottstücke gleichzeitig mit beiden Elektroden in Berührung kommen.

Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung weist einen Ofentransformator 2_7 mit festem Transformationsverhältnis auf, der seinerseits mit dem Stromnetz über ein rotierendes Aggregat verbunden ist, das aus einem Synchron- oder Asynchronmotor Yl. besteht, der über ein Schwungrad J_3 mit einem Wechselstromgenerator 14 gekuppelt ist, dessen Erregung J_5 einerseits manuell und andererseits mit einem zweiten Regler J_6 automatisch einstellbar bzw. regelbar ist.

Nach dem Wechselstromgenerator _1_4 ist ein Trennschalter J_7 vorgesehen, der zur Abschaltung des nachfolgenden

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Stromkreises dient, wenn dieser nicht belastet ist. Ein Stromwandler J_8 sowie ein Spannungswandler W. erlauben die Messung der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators _1_4; die entsprechenden Meßwerte werden dem zweiten Regler JH> zugeführt. Erfindungsgemäß wirkt dieser Regler je nach der Änderung der gemessenen Leistung in der Weise auf die Erregung JU5 ein, daß die Spannung des Wechselstromgenerators _1_4 in zu den Änderungen der Leistung entgegengesetzter Richtung geändert wird. Die Einheit wirkt demgemäß als stabilisierte Stromversorgung, wobei Stromänderungen im Ofen nur zu außerordentlich kleinen Rückwirkungen auf das Stromnetz führen.

Wenn der Stromwandler J_8 ferner eine anomale Stromstärke mißt, die normalerweise bei herkömmlichen Systemen zum Abschalten führen würde, wirkt der Regler in der Weise auf die Erregung _1_5 ein, daß diese abgeschaltet wird, wodurch entsprechend die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators _1_4 gleich Null wird.

Wenn die im Regler _9 integrierte Logikschaltung daneben einen zufälligen Kurzschluß im Ofen feststellt, liefert sie anstatt eines Steuerbefehls zum Herausziehen der Elektroden über die Leitung K) ein Signal an den Regler 16, das ebenfalls zur Abschaltung der Erregung des Wechselstromgenerators führt.

Zur Einstellung oder Regelung der Sekundärspannung des Ofentransformators 2_7 je nach den verschiedenen Phasen des Schmelzvorgangs wird lediglich die Erregung J_5 des Wechselstromgenerators _1_4 in einfacher Weise variiert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Motor Υλ_

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über einen Schutzschalter 2_1_ sowie gegebenenfalls einen die Spannung erniedrigenden Transformator ^2 mit dem Netz verbunden, der die zur Stromversorgung des Motors gewünschte Spannung, beispielsweise 5,5 KV, zu erzielen erlaubt.

Hinzu kommt, daß aufgrund des Umstands, daß die Wirkleistung des Ofens größtenteils aus dem Wechselstromgenerator und nicht vollständig aus dem Netz stammt, die Zuschaltung von Kondensatorbatterien zur Kompensation eines durch den Ofenbetrieb bedingten schlechten cos V -Werts nicht mehr erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung läßt sich demgemäß insbesondere für Elektroöfen zur Schmelzstahlerzeugung vorteilhaft einsetzen.

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Claims

Ansprüche

mit einem vom Netz (1) gespeisten Ofentransformator (27) zur Stromversorgung der Elektroden (3), der sekundärseitig mit einer Einrichtung zur Erfassung eines einem zufälligen Kurzschluß im Ofen entsprechenden Überstroms ausgerüstet ist, die ferner eine Einrichtung zur Regelung der Sekundärspannung des Ofentransformators (27) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Ofentransformator (27) mit dem Netz (1) über mindestens ein Aggregat (12, 13, 14) verbunden ist, das aus mindestens einem mit mindestens einem Wechselstromgenerator (14) gekuppelten Elektromotor (12) besteht,

und

- der bzw. die Stromkreise, die den bzw. die Wechselstromgeneratoren (14) mit dem Ofentransformator (27) verbinden, eine Einrichtung (18, 19) zur Messung der von dem bzw. den Wechselstromgeneratoren (14) gelieferten Leistung aufweisen, die mit einer Steuer- und Regeleinheit (16) verbunden ist, die die Erregung (15) des bzw. der Wechselstromgeneratoren (14) so beeinflußt, daß deren Ausgangsspannung in zu den gemessenen Änderungen der abgegebenen Leistung entgegengesetzter Richtung geändert wird.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofentransformator (27) ein Transformator mit festem Transformationsverhältnis ist und der bzw. die Wechselstromgeneratoren (14) eine unabhängige Steuer- und Regeleinheit (16) für die Erregung (15) aufweisen, die die Einrichtung zur Regelung der Sekundärspannung des Ofentransformators (27) darstellt.
3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung eines einem zufälligen Kurzschluß im Ofen entsprechenden Überstroms mit einer Abschalteinrichtung verbunden ist, die eine Abschaltung der Erregung (15) des bzw. der Wechselstromgeneratoren (14) erlaubt.
4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18, 19) zur Messung der von dem bzw. den Wechselstromgeneratoren (14) gelieferten Leistung eine Strommeßeinrichtung (18) aufweist, die ferner mit einer Abschalteinrichtung verbunden ist, die eine Abschaltung der Erregung (15) des bzw. der Wechselstromgeneratoren (14) bei überschreiten einer vorbestimmten Stromstärke des gelieferten Stroms erlaubt.

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