DE600181C - Einrichtung zum Regulieren der Elektrodenstellung bei Lichtbogenoefen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
18. JULI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 24 oi

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. November 1930 ab

Die automatische Elektrodenregulierung für Lichtbogenöfen hat die Aufgabe, Elektrodenspannung oder Elektrodenstrom bzw. beides durch Einstellung der Lichtbogenlänge konstant zu halten. Die dazu notwendige Verstellung der Elektroden erfolgt bei rein elektrischer Regulierung bekanntlich durch je einen Windenmotor, der die zugehörige Elektrode im erforderlichen Maße hebt oder senkt. Zur Steuerung des Motors bediente man sich bisher sog. Schützensteuerungen, die jedoch nur eine unstetige Regulierung ermöglichen. Ferner hat man bereits vorgeschlagen, für jeden Windenmotor einen besonderen Generator vorzusehen, dessen Spannung durch Relais in Abhängigkeit von der zu regulierenden Größe geändert wird. Diese Einrichtung ist sehr teuer, da neben jedem Windenmotor ein Generator und für diesen wieder ein Antriebsmotor erforderlich ist. Beide Bauarten benötigen ferner außerordentlich empfindliche Relais.

Es ist schließlich eine hydraulische Elektrodensteuerung von Lichtbogenöfen bekanntgeworden, bei der ein Drehfeldmotor zur Anwendung kommt. Dieser Motor dient zur Verstellung eines die Druckleitung absperrenden bzw. öffnenden Schiebers. Er erfüllt also' lediglich die Aufgabe eines Regelmotors, dessen Schaltungsanordnung derart getroffen ist, daß er stets in einer bestimmten Drehrichtung wirkt, also beispielsweise einen Schieber in einer Richtung bewegt. Für die andere Bewegungsrichtung des Schiebers ist eine auf den Motoranker wirkende Rückholfeder vorgesehen. Der Motor erfüllt also im wesentlichen die Aufgabe eines Relais, das einen Schieber zu verstellen hat. Eine mittelbare und unmittelbare Übertragung der von dem Drehfeldmotor entwickelten Kraft auf die Elektroden findet nicht statt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß, sobald der Schieber die Druckleitung öffnet, sei es nun, daß die Öffnung mehr oder weniger groß ist, sofort die volle Druckkraft zur Wirkung gelangt. Entsprechend liegen die Verhältnisse beim Absperren der Druckleitung.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur Regulierung der Elektroden-Stellung bei Lichtbogenöfen mittels eines zum Antrieb der Elektroden dienenden Drehfeldmotors, bei der das Drehfeld des Antriebsmotors direkt vom Speisenetz, also ohne Verwendung weiterer Maschinenaggregate, derart beeinflußt ist, daß sich das Drehfeld in Richtung und Größe proportional und stetig mit der zu regulierenden Größe ändert. Hierbei ist es von besonderer Bedeutung, daß die Änderung des-Drehfeldes in stetiger Abhän- e₀ gigkeit von dem Elektrodenstrom auf die Elektroden übertragen wird. Die Nachteile

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Karl August Lohausen in Berlin-Lichtenberg.

der bekannten Einrichtungen werden auf diese Weise mit Sicherheit vermieden.

In beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen Zweiphasendrehfeldmotor dargestellt.

In Abb. ι veranschaulicht ι einen Zweiphasendrehfeldmotor, dessen Ständerwicklungen 2 und 3 in der üblichen Weise elektrisch getrennt sind. Die Strom- und Spannungsto vektoren der Phasen wicklung 2 stehen auf denen der Wicklung 3 senkrecht (vgl. Abb. 2). Die Drehrichtung eines derartigen Motors hängt bekanntlich von der Einstellung der Vektoren 2 und 3 ab. Besitzt der Motor bei der dargestellten Vektorlage z. B. eine Linksdrehung, so kehrt er seine Richtung um, wenn einer der beiden Vektoren um i8o° verschoben wird. Diese Tatsache macht sich vorliegende Erfindung dadurch zunutze, daß ein Vektor in seiner Größe und Richtung konstant gehalten wird, während der andere die Resultante aus zwei Vektoren bildet, von denen der eine konstant ist und der andere sich proportional mit der zu regulierenden Größe ändert. Demgemäß wird die Wicklung 2 an eine Wechselstromquelle konstanter Spannung gelegt, während die Phasenwicklung 3 von zwei Stromquellen gespeist wird, und zwar einerseits von einer Wechselstromquelle, die den konstanten Vektor 4 (vgl. Abb. 3) besitzt, und andererseits von einer Stromquelle, die sich proportional mit der zu regulierenden Größe 5 ändert. Die Vektoren 4 und 5 der beiden Stromquellen stehen in Phasenopposition. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß, je nachdem der Vektor 5 kleiner oder größer ist als der Vektor 4, der Summenvektor nach oben oder nach unten gerichtet ist. In den Ausführungsbeispielen liegt die Wicklung 2 zwischen der Phase u des Drehstromnetzes und einem Spannungsteiler 6, der an die Phasen ν und w des Drehstromnetzes geschaltet ist. Der Vektor dieser Wicklung möge die Richtung 2 in Abb. 2 besitzen. Die Phasenwicklung 3 wird von der konstanten Spannung der Phase u des Drehstromnetzes gespeist und liegt mit der Sekundärwicklung 7 eines Stromtransformators 8 in. Serie, dessen Primärwicklung 9 den zu regulierenden Lichtbogenstrom führt. Die von der Phase u gelieferte Spannung ist, wie erwähnt, konstant und entspricht dem Vektor 4 in Abb. 3. Die Sekundärspannung des Transformators 8 ist gegenüber dem Vektor 4 um i8o° verschoben und wird durch den Vektor 5 in Abb. 3 dargestellt. Diese Spannung ändert sich also proportional mit dem Primärstrom und ist bezüglich ihrer Größe derart gewählt, daß sich bei richtigem Elektrodenabstand die Vektoren 4 und 5 aufheben, also der Zweiphasendrehfeldmotor 1 stillsteht. Nimmt der Elektrodenabstand zu, so wird der Strom in der Primärwicklung 9 und damit auch die Sekundärspannung 5 in der Wicklung 7 kleiner. Das hat zur Folge, daß der Vektor 4, also die Phasenspannung u, überwiegt und der Motor ein Drehmoment erhält, durch das die Elektrode über eine Seiltrommel 10 so lange im Sinne der Verkürzung des Lichtbogens vorgeschoben wird, bis die Gleichheit der Vektoren 4 und 5 wieder hergestellt ist. Bei zu kurzem Lichtbogen steigt der Strom in der Wicklung 9 und damit auch die Spannung 5 der Sekundärwicklung 7 des Transformators 8. Der Vektor 5 ist in diesem Falle größer als der Vektor 4; der resultierende Vektor aus 4 und 5 ist also nach unten gerichtet. Dadurch erhält der Motor 1 ein Drehmoment im umgekehrten Sinne. Der Elektrodenabstand wird nun so weit verringert, bis die Vektoren 4 und 5 wieder gleich groß sind, woraiif der Motor stillsteht.

Diesen Betrachtungen lag einfachheitshalber die Annahme zugrunde, daß Strom und Spannung jeder Stromquelle phasengleich sind. Bei einem cos φ, der kleiner als 1,0 ist, kann für die Reguliereinrichtung die Phasenverschiebung dadurch beseitigt werden, daß an passenden Stellen komplexe Widerstände mit starken Blindkomponenten vorgesehen werden. Es sei noch erwähnt, daß die Vektoren 2 und 3 in Abb. 2 nicht unbedingt genau aufeinander senkrecht stehen müssen. Es genügt vielmehr, wenn diese Bedingung annähernd erfüllt ist, da sich bei etwaiger Abweichung die senkrechten Komponenten von selbst herausschälen'werden.

An Stelle des Spannungsteilers 6 kann auch »°° ein Transformator verwendet werden, der primär an den Phasen ν und w und sekundär, gegebenenfalls unter Einschaltung von Blindwiderständen, an die Wicklung 2 gelegt ist.

Um den gewünschten Sollwert bequem ein- ¹OS stellen zu können, werden am Stromtransformator 8 zweckmäßig Anzapfungen vorgesehen.

Die Empfindlichkeit der Regulierung hängt von der Größe des Drehfeldes im Motor 1 ab. no Eine Regulierung in dieser Hinsicht läßt sich dadurch erreichen, daß man in die Stromkreise der Wicklungen 2 und 3 Regulierwiderstände 11 und 12 einschaltet. Gegebenenfalls genügt es auch, wenn in einem Stromkreis ein derartiger Regulierwiderstand vor- ;esehen wird.

Die beschriebene Anlage kann auch mit einer Handsteuerung und einer Einrichtung ausgerüstet werden, durch, die bei nicht rieh,-tigern Arbeiten die ganze Steueranlage selbsttätig ausgeschaltet wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zum Regulieren der Elektrodenstellung bei Lichtbogenofen mittels eines zum Antrieb der Elektrode dienenden Drehfeldmotors, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfeld des Antriebsmotors direkt vom Speisenetz, also ίο ohne Verwendung weiterer Maschinenaggregate, derart beeinflußt ist, daß sich das Drehfeld in Richtung und Größe proportional und stetig mit der zu regulierenden Größe ändert.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit

   einem Zweiphasendrehfeldmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ständerwicklung (2) des Zweiphasendrehfeldmotors (1) von einer konstanten Wechseiao stromquelle und die andere Ständerwicklung (3) von der vektoriellen Summe der Spannung einer konstanten Stromquelle und einer der zu regulierenden elektrischen Größe proportionalen Spannung ^a5 gespeist wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vektor (2) der einen Ständerwicklung senkrecht oder annähernd senkrecht auf dem Summenvektor (3) der anderen Ständerwicklung steht.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ständerwicklung (2) einerseits an einem zwischen zwei Phasen (v und w) des Drehstromnetzes liegenden Spannungsteiler (6), andererseits an der dritten Phase (u) des Drehstromnetzes liegt, während die zweite Ständerwicklung an der Sternspannung der dritten Phase (u) Hegt und mit der Sekundärwicklung (7) eines Stromtransformators (8), dessen Primärwicklung (9) den Strom derselben Phase

   (w) führt, in Serie, und zwar gegengeschaltet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Spannungsteilers (6) ein Transformator vorgesehen ist, an dessen Sekundärwicklung die eine Ständerwicklung (2) angeschlossen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromkreise der Ständerwicklungen (2 und 3) regelbare Widerstände (11 und 12) eingeschaltet sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Wicklung (7) des Stromtransformators (8) zur Einstellung des Sollwertes des Ofenstromes mit Anzapfungen versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen