DE2925054C2 - Stromversorgungseinrichtung für Lichtbogenöfen - Google Patents

Description

Lichtbogenofen im optimalen Betriebspunkt für jede

Stellung des Transformator-Stufenschalters und der etwaigen Zusatz-Drosselspule zu fahren, wird eine Pro-35 grammsteuerung oder ein Prozeßrechner verwendet.

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrich- wobei in jeder Phase des gesamten Schmelzvorganges

tung für Lichtbogenofen der im Oberbegriff des Patent- mit jeweils einer fest vorprogrammierten Einstellung

anspruchs 1 angegebenen Gattung. des Transformators und der Zusatz-Drosselspule gear-

Elektrische Lichtbogenofen weisen allgemein drei beitet wird und nur bei dem Übergang von einer zur Graphitelektroden auf, die über einen Ofentransforma- 40 nächstfolgenden Phase die Einstellungen des Transfortor in Sternschaltung an ein Drehstrom-Versorgungs- mators und der Drosselspule entsprechend dem vorgenetz angeschlossen sind. Insbesondere während der Ein- gebenen Programm automatisch geändert werden. Das schmelzphase der Schrottcharge im Lichtbogenofen Auftreten und die nachteiligen Effekte von Kurzschlüstreten erhebliche Schwankungen in der Leistungsauf- sen können z. B. durch die komplizierte und aufwendige nähme auf, die auf die unregelmäßigen Abstände zwi- 45 Einschaltung von Drosselspulen in den Stromkreis zwar sehen der jeweiligen Elektrode und dem einzuschmel- begrenzt, jedoch nicht verhindert werden,
zenden Schrott zurückzuführen sind. Sobald die allmäh- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromversorgungslich abgesenkte Elektrode mit dem einzuschmelzenden einrichtung für Lichtbogenofen der angegebenen Gat-Schrott in Berührung kommt, treten Kurzschlüsse auf. tung zu schaffen, die den Anschluß eines derartigen Da die damit verbundenen Spannungsänderungen in 50 Ofens an Versorgungsnetze mit erheblich verkleinerter das Versorgungsnetz hineinwirken, wird von den Kurzschlußleistung erlaubt und bei der die auf Kurz-Stromversorgern gefordert, daß die Nennleistung der Schlüsse ansprechenden äußerst aufwendigen Über-Lichtbogenöfen um das Achtzig- bis Einhundertzwan- strom-Schutzschalter eingespart werden,
zigfache kleiner als die Kurzschlußleistung des jeweili- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gen Versorgungsnetzes ist. Die jeweils maximale Nenn- 55 kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 geleistung eines Lichtbogenofens ist daher durch die löst.

Kurzschlußleistung des» zur Verfügung stehenden Ver- Die Einschaltung eines — zur Dämpfung von kurzzeisorgungsnetzes begrenzt Für einen Lichtbogenofen tig auftretenden elektrischen Lastspitzen bekannten — von 10 MVA Nennleistung ist beispielsweise ein Ver- Maschinenumformers zwischen das Versorgungsnetz sorgungsnetz mit einer hohen Kurzschlußleistung von 60 und den Ofentransformator bewirkt, daß bei Auftreten 700 bis 800 MVA erforderlich, was jedoch nicht in je- eines Kurzschlusses an der Elektrode die krassen dem Falle zur Verfügung steht. Darüber hinaus müssen Strom- bzw. Spannungsänderungen über den Ofen-Abschalteinrichtungen vorgesehen sein, die den Ofen- transformator nicht mehr direkt, sondern nur noch z. B. transformator bei den insbesondere in der Ein- durch die Wirkung der Schwungmasse gedämpft über schmelzphase relativ häufig auftretenden Kurzschlüs- 65 die Stromaufnahme des Motors des Maschinenumforsen vom Versorgungsnetz abschalten. Diese bis zu mers in das Versorgungsnetz einwirken können. Da ferlOOmal täglich betätigten Abschalteinrichtungen sind ner bei Auftreten eines Kurzschlusses die Erregung des keine herkömmlichen Überlast-Schutzschalter, die Ie- Generators sofort abgeschaltet wird, sind die aufwendi-

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^en Kurzschluß-Schalteinrichtungen nicht mehr not- nung des Wechselstromgenerators Null wird. Sobald die wendig. im Regler 9 integrierte Logikschaltung einen Kurz-

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Er- schluß im Lichtbogenofen feststellt, liefert sie statt eines findung wird die Ausgangsleistung des Generators von Steuerbefehls zum Herausziehen der Elektroden 3 über einem Regler gesteuert, der über einen Eingang an die 5 die Leitung 20 ein Signal an den Regler 16, das die die Lageverstellung der Elektrode bewirkende Pro- Erregung des Wechselstromgenerators 14 abschaltet. gramm-Regelung angeschlossen ist und dessen Aus- Zur Einstellung der Sekundärspannung des Ofentransgang auf die Erregerwicklung des Generators einwirkt formators 27 entsprechend den verschiedenen Phasen Da somit die Regelung der Sekundärspannung des des Schmelzvorganges wird lediglich die Erregung Ofentransformators durch Verstellen der Erregung des 10 des Wechselstromgenerators 14 in einfacher Weise vari-Generators erfolgt, kann der Ofentransformator mii ei- iert

nem festen Transformationsverhältnis arbeiten und da- Der Motor 12 des Maschinenumformers ist über ei-

her wesentlich einfacher als die bisher notwendigen Stu- nen Schutzschalter 21 sowie ggf. einen die Spannung auf fen-Transformatoren ausgebildet sein. einen gewünschten Wert von z. B. 5,5 KV herabsetzen-

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin- 15 den Transformator 22 an das Versorgungsnetz angedung anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher schlossen.

die Stromversorgung einer der Elektroden eines Licht- Da die Wirkleistung des Lichtbogenofens größten-

bogenofens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung teils aus dem Wechselstromgenerator und nicht unmitzum Beispiel eines Einleiterschemas dargestellt ist telbar aus dem Versorgungsnetz stammt, sind Konden-

Aus einem Stromnetz mit nur relativ kleiner Kurz- 20 satorbatterien zur Kompensation eines durch den Ofenschlußleistung von z. B. 30 MVA wird über eine darge- betrieb bedingten ungünstigen cos jz>-Wertes nicht erstellte Phase 1 ein Lichtbogenofen 2 mit einer Nennlei- forderlich.

stung von ca. 4 MVA gespeist Von den drei Elektroden

des Lichtbogenofens 2 mit an Masse gelegtem Boden ist Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

lediglich eine Elektrode 3 dargestellt, die von einem an 25

einem Elektrodenmast 5 befestigten Arm 4 gehalten wird. Ein Stromwandler 6 ist über ein flexibles Kabel 7 mit der Elektrode verbunden und erfaßt die Stärke des von der Elektrode in den Lichtbogenofen 2 eingeführten Stroms. In einem Spannungswandler 8 wird die Elektrodenspannung erfaßt Die beiden Meßgrößen werden einem Regler 9 zugeführt, der die Impedanz des Lichtbogens durch Anheben oder Absenken der Elektrode 3 mittels eines Stellmotors 10 und einer am Elektrodenmast 5 angreifenden Hubeinrichtung 11 bewirkt. Bei übermäßigem Stromanstieg oder Spannungsabfall wird die Elektrode 3 angehoben und im umgekehrten Fall abgesenkt. Das Ausgangssignal des Stromwandlers 6 wird im Regler einer Logikschaltung zugeführt, die das Auftreten eines Kurzschlusses durch Berührung der Elektrode 3 mit Schrottstücken feststellt.

Die Stromversorgungseinrichtung weist einen Ofentransformator 27 mit festem Transformationsverhältnis auf, der mit dem Versorgungsnetz 1 über einen Maschinenumformer verbunden ist, welcher einen Synchron- oder Asynchronmotor 12, ein Schwungrad 13 und einen Wechselstromgenerator 14 enthält. Die Erregung 15 des Wechselstromgenerators kann manuell oder durch einen zweiten Regler 16 automatisch eingestellt werden. Nach dem Wechselstromgenerator 14 ist ein Trennschalter 17 zum Abschalten des Ofentransformators 27 und der Elektroden 3 beispielsweise beim Abstich und beim Chargieren des Lichtbogenofens vorgesehen. Ein Stromwandler 18 und ein Spannungswandler 19 zum Erfassen der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 14 sind mit dem zweiten Regler 16 gekoppelt. Dieser Regler 16 wirkt je nach der Änderung der erfaßten Ausgangsleistung auf die Erregung 15 derart ein, daß die Generator-Ausgangsspannung sich in zu den Änderungen der Ausgangsleistung entgegengesetzter Richtung ändert. Die Einheit wirkt somit als stabilisierende Stromversorgung, wobei Stromänderungen im Lichtbogenofen 2 nur zu außerordentlich kleinen Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz führen.

Sobald der Stromwandler 18 eine anormale Stromstärke erfaßt, die bei herkömmlichen Systemen zum Abschalten führen würde, schaltet der Regler die Generator-Erregung 15 ab, wodurch auch die Ausgangsspan-

Claims (4)

1 2 diglich bei Betriebsstörungen ansprechen, sondern es Patentansprüche: handelt sich um extrem aufwendige spezielle Schaltvorrichtungen. Neben bzw. zusätzlich zu diesen Abschalt-

1. Stromversorgungseinrichtung für Lichtbogen- einrichtungen werden bei herkömmlichen Lichtbogenofen mit mindestens einer lageverstellbaren Eiektro- 5 öfen die jeweiligen Elektroden elektromotorisch bzw. de, mit einem die Elektrode über einen Schutzschal- durch Druckmittelaggregaie entsprechend dem ter mit dem Netz verbindenden Ofentransformator, Schmelzfortgang in Richtung auf die Schmelze zuge- und mit einer die Leistungsaufnahme des Lichtbo- stellt, wobei die Überwachung der einzelnen Zustellgenofens nach einem Programm steuernden Rege- Vorgänge manuell oder auch mit Hilfe einer elektroni- ■ lung, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- io sehen Regelung nach einem vorgegebenen Programm I sehen dem Ofentransformator (27) und dem Netz (1) erfolgen kann. Aufgrund der relativ langen Ansprech- I mindestens ein Maschinenumformer mit mindestens zeit der jeweils eingesetzten Zustellvorrichtungen köneinem Motor (12), einem Schwungrad (13) und einem nen jedoch auch bei Verwendung einer elektronischen Generator (14) angeordnet ist, wobei der Ausgang Regelung Berührungen zwischen der Elektrode und ggf.

des Generators (14) elektrisch mit der Primärseite 15 nachfallenden Schroitbestandteilen und somit Kurz-

des Ofentransformators (27) verbunden ist und seine Schlüsse nicht vermieden werden, so daß in einem sol-

Erregung (15) bei Kurzschluß im Lichtbogenofen chen Fall die Abschalteinrichtung anspricht und den

abgeschaltet wird. Ofentransformator vom Versorgungsnetz trennt. Das

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, relativ häufige Abschalten und Wiederanschalten des dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (16) für die 20 Ofentransformators bedingt nicht nur eine aufwendige Ausgangsleistung des Generators (14) dessen Erre- Konstruktion der Abschalteinrichtung, sondern erforgung (15) steuert. dert auch eine gewisse Zeit, um welche sich die gesamte

3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, Schmelzperiode verlängert

dadurch gekennzeichnet, daß der Ofentransforma- In der »ASEA-Zeitschrift«; 1970; Heft 2; S. 40 bis 43

tor (27) ein festes Transformationsverhältnis besitzt 25 sind die Möglichkeiten eines automatischen Betriebs

4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, von Lichtbogenofen unter besonderer Berücksichtidadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Genera- gung der metallischen Reaktion, der Lichtbogen- bzw. tor (14) und dem Ofentransformator (27) ein Strom- Schmelzleistung und der gesamten Leistungsaufnahme messer (18) und ein Spannungsmesser (19) einge- eines Stahlwerks beschrieben. Zur Steuerung der Lichtschaltet sind, deren Signale dem Regler (16) züge- 30 bogenleistung werden Transformator-Stufenschalter führt werden. und ggf. Zusatz-Drosselspulen eingesetzt. Um den