DE3323767C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs. Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die DE-OS 31 11 679 bekannt. Dabei ist die Stellstrecke des vom Regler gesteuerten Wechselstromstellers ein Schweißlichtbogen, dem eine Impedanz in Form eines ohmschen Widerstands parallelgeschaltet ist. Eine solche Schaltungsanordnung kann statt bei einem Schweißgerät z. B. auch direkt im Schmelzkreis beim Elektro-Unterschlackeschmelzen von Stahl eingesetzt werden. Bei diesem Unterschlackeschmelzen fließt in der Stellstrecke des Wechselstromstellers der Strom vom abzuschmelzenden Stahlblock über das Schlackebad als Widerstand zur Erzeugung der Schmelzenergie zur Gegen­ elektrode. Am Beginn des Schmelzvorgangs muß die Übergangsstelle zunächst aufgeheizt werden. Dieses erfolgt durch Kurzschließen und dem nachfolgenden Auseinanderfahren der Übergangsstelle zur Einleitung eines Lichtbogens. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals.

Im Prinzip ist die Regelung für den Wechselstromsteller in der Lage, die auftretenden Belastungen für den Steller durch den kurzzeitigen Wechsel des Zustands der Stellstrecke von der induktiven Belastung beim Kurzschluß über die ohmisch-induktive Belastung beim Lichtbogenbetrieb zu dem offenen Zustand beim Abriß des Lichtbogens zu beherrschen. Beim Abriß des Licht­ bogens geht das Stellglied in die volloffene Lage. Damit steht an der Über­ gangsstelle zum Zünden zwar die vom Nulldurchgang an aufsteigende Spannung an, die sich hierbei ergebenden Zündbedingungen sind jedoch ungünstig.

Die Bedingungen, unter denen in diesem Augenblick der Strom anfangen kann zu fließen, sind lastabhängig. Ist die Übergangsstelle gerade wieder kurzgeschlossen, liegt also induktive Last vor, beginnt, da der Wechsel­ stromsteller eine ohmsche Grundlast hat und mit entsprechender Zünd­ einrichtung versehen ist, der Strom mit einer Nacheilung von 90° zu fließen.

Damit tritt durch den volloffenen Wechselstromsteller ein hoher Überstrom auf, für den die Bauelemente, z. B. Thyristoren ausgelegt sein müssen. Das bedeutet bei den hohen beim Elektro-Schlackeschmelzen notwendigen Leistungen einen erheblichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß der Wechselstromsteller trotz der unterschiedlichen Zustände der Stellstrecke derart optimal ge­ steuert werden kann, daß er nicht überdimensioniert werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Beim Auftreten des offenen Zustands der Stellstrecke (Lichtbogenabriß) ist trotzdem eine induktive Grundlast vorhanden, so daß der Regler für diesen Belastungsfall maximale Spannung vorgeben kann. Die Spannung an der Stell­ strecke steigt auf den Scheitelwert der treibenden Wechselspannung sprung­ artig an und für den nachfolgenden Betrieb mit induktiver bzw. ohmisch- induktiver Last (Wiederzündung des Lichtbogens) liegen optimale Verhältnisse vor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung und

Fig. 2 den Verlauf von Spannung und Strom an der Stellstrecke mit induktiver Grundlast.

In Fig. 1 ist eine Wechselspannungsquelle 2 gezeigt, deren Spannung über einen von einem Regler 3 gesteuerten Thyristor-Wechselstromsteller 1 für eine Anordnung zum Elektro-Unterschlackeschmelzen von Stahl stellbar ist. Dem Regler 3 werden als Regelgrößen der über einen Wandler 8 erfaßte Strom I und die über einen weiteren Wandler 9 erfaßte Spannung U der Stellstrecke zugeführt.

Die Stellstrecke selbst ist durch einen in Pfeilrichtung beweglichen Stahl­ block 5 und ein als Widerstand zur Erzeugung der Schmelzenergie dienendes Schlackebad in einer gestrichelt angedeuteten Schlackewanne 10 gebildet. Zu Beginn des Schmelzvorgangs wird eine mit 6 bezeichnete Übergangsstelle zwischen dem Stahlblock 5 und einer Gegenelektrode 7 im Schlackebad kurzgeschlossen. Anschließend wird der Stahlblock 5 nach oben bewegt, so daß sich durch das Auseinanderfahren der Übergangsstelle 6 ein Licht­ bogen bildet. Zum Aufheizen der Schmelzstelle ist es notwendig, den Stahlblock 5 mehrfach mit der Gegenelektrode 7 kurzzuschließen und die beiden dann wieder auseinanderzufahren.

Damit ändert sich der Zustand der Stellstrecke von einem praktisch induktiven Verhalten mit sehr niedriger Impedanz beim Kurzschluß über ein ohmisch-induktives Ver­ halten beim Lichtbogenbetrieb zu einem offenen Zustand beim Licht­ bogenabriß.

Beim Abriß des Lichtbogens an der Übergangsstelle 6 wird der Wechsel­ stromsteller über den Regler voll aufgesteuert. Beim anschließenden Kurzschluß infolge des Absenkens des Stahlblocks (induktive Last), fließt der Strom mit einer Nacheilung von 90°. Infolge des voll aufgesteuerten Wechselstromstellers 1 ist dieser Strom übermäßig hoch.

Um den Wechselstromsteller 1 nicht in Hinblick auf diesen Überstrom dimensionieren zu müssen, ist gemäß der Erfindung parallel zu der Stell­ strecke zusätzlich dauerhaft eine Induktivität 4 als induktive Grundlast ge­ schaltet. Zusätzlich weist der Regler 3 eine Maximalspannungsbegrenzung auf.

Beim Lichtbogenabriß sieht der Regler 3 infolge der Induktivität 4 trotz der an der Übergangsstelle 6 offenen Stellstrecke eine induktive Last und gibt für diesen Belastungsfall die ihm aufgrund der Maximalspannungs­ begrenzung mögliche maximale Spannung vor. Daraufhin steigt die Spannung an der Stellstrecke auf den Scheitelwert der treibenden Wechselspannung sprungartig an, so daß für die Wiederzündung des Lichtbogens optimale Ver­ hältnisse vorliegen.

Aus Fig. 2 ist der Verlauf von Spannung und Strom an der Stellstrecke bei der durch die Induktivität 4 gegebenen Grundlast gemäß der Er­ findung zu erkennen. Beim Lichtbogenabriß wird der Strom über die Strecke zu Null und es fließt nur noch der Strom I über die Grundlast. Infol­ ge der induktiven Grundlast gibt der Regler die maximale Spannung vor, so daß die Spannung U an der Strecke um 90° gegen den Strom verschoben auf den Scheitelwert sprungartig ansteigt. Der Lichtbogen kann damit, ohne daß ein wesentlicher Überstrom über den Steller 1 fließt, gezündet werden.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung mit einem über einen Regler gesteuerten Wechselstrom­ steller, dessen Stellstrecke kurzzeitig zwischen dem offenen Zustand und einem induktiven bzw. ohmisch-induktiven Zustand wechselt, wobei parallel zur Stell­ strecke zusätzlich dauerhaft eine Impedanz geschaltet ist und der Regler eine Maximalspannungsbegrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine Induktivität (4) zur Bildung einer Grundlast ist, und daß der Regler (3) im Falle des Grundlastbetriebs die maximale Spannung vorgibt.