DE608911C - Einrichtung zum selbsttaetigen Regeln elektrischer Lichtbogenoefen - Google Patents
Einrichtung zum selbsttaetigen Regeln elektrischer LichtbogenoefenInfo
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
- H05B7/148—Automatic control of power
- H05B7/152—Automatic control of power by electromechanical means for positioning of electrodes
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Description
Es sind Regelvorrichtungen für die Elektroden elektrischer Dreiphasenöfen bekannt, bei denen
die die Windwerke für das Auf- und Niedergehen der Elektroden antreibenden Elektromotoren
selbsttätig geregelt werden.
Eine solche Regelung besteht darin, die Spannungen zwischen jeder Elektrode und dem
Ofenboden untereinander gleich und auf einem bestimmten Wert zu halten. Dies wird durch
die senkrechte Verschiebung der Elektroden mit. Hilfe von je einem Windwerk für jede
Elektrode erzielt, das durch einen Elektromotor betätigt wird.
Die Aufgabe besteht somit darin, die Anker dieser Motoren, deren Erregung vom Elektrodenstrom unabhängig und konstant ist, mit einem Strom zu speisen, dessen Richtung und Stärke derart geregelt werden, daß die obenerwähnten Betriebsbedingungen stets erfüllt werden.
Die Aufgabe besteht somit darin, die Anker dieser Motoren, deren Erregung vom Elektrodenstrom unabhängig und konstant ist, mit einem Strom zu speisen, dessen Richtung und Stärke derart geregelt werden, daß die obenerwähnten Betriebsbedingungen stets erfüllt werden.
Es sind elektrische öfen bekannt, bei denen selbsttätige Regelvorrichtungen die Motoren
steuern, welche die Windwerke zum Heben und Senken der Elektroden antreiben. Jeder Regler
muß das Senken der entsprechenden Elektrode bewirken, wenn der durch die Elektrode hindurchgehende
Strom zu gering ist, und er muß das Heben der Elektrode bewirken, wenn der
Strom zu groß wird.
Einige bekannte Regelvorrichtungen werden über einen Stromwandler gespeist, der in der
Zuführungsleitung einer Elektrode eingeschaltet ist. Diese Art der Speisung bewirkt eine gute
Regelung während der normalen Arbeit des Ofens, d. h. wenn das Metall geschmolzen ist,
jedoch kann sie nicht für das Anfahren des Ofens benutzt werden, bei welchem die Charge
fest ist. In diesem Augenblick muß eine Handsteuerung betätigt werden, um das. Abbrechen
der Elektroden zu verhüten. Der Strom, welcher in diesem Augenblick durch die Elektroden
hindurchgeht, ist sehr gering, da die Berührung zwischen der Elektrode und der Charge nur durch die Metallstücke erfolgt, die
mit der Elektrodenspitze in Berührung stehen. Dieser Strom ist nicht stark genug, um ein
normales Arbeiten der Regelvorrichtungen zu gestatten. Wenn dagegen das Metall geschmolzen
ist, erfolgt die Berührung zwischen dem Bad und der Elektrode auf der ganzen Oberfläche
der Elektrode, und die Veränderungen der Stärke des Elektrodenstromes haben eine genügende
Größe, um das Arbeiten der Regelvorrichtung zu sichern.
Man hat nun bereits vorgeschlagen, die Regel-Vorrichtung beim Anfahren von der Elektrodenspannung
und beim Arbeiten vom Elektrodenstrom abhängig zu machen.
Endlich wurde bereits vorgesehlagen, für die Regelung der Elektroden eine Vorrichtung zu
benutzen, bei welcher ein Motor Generatoren antreibt, deren Erregung vom Elektrodenstrom
abhängig ist und von denen jeder einen Windenmotor speist. Diese mit den Windenmotoren
in Leonardschaltung befindlichen Generatoren besitzen zwei einander entgegenwirkende Erregerwicklungen,
deren Arbeiten von einem Tirrillregler überwacht wird. * Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung
zum selbsttätigen Regeln der Elektroden elektrischer Lichtbogenofen, bei welcher
ίο die je einen Windenmotor speisenden Generatoren,
deren Erregung vom Elektrodenstrom abhängig ist, von einem gemeinsamen Antriebsmotor
angetrieben werden. Die Erfindung besteht darin, daß ein Ausgleichsgenerator, der
durch den gemeinsamen Mo.tor angetrieben
wird, der Parallelschaltung der mit je einem Windenmotor in Reihe geschalteten Generatoren
entgegengeschaltet ist.
Die Anordnung gemäß der Erfindung bietet gegenüber den bekannten Anordnungen die
folgenden Vorteile:
Die Kraftlinien in den Feldmagneten der Generatoren haben stets konstante Richtung,
wodurch die dem remanenten Magnetismus zuzuschreibenden Erscheinungen vermieden werden,
die in den Generatoren, deren Feldmagnete von einem Kraftlinienfluß mit wechselnder
Richtung durchflossen werden, die Wirkungsweise der Regelvorrichtung erheblich hindern
und verzögern.
Außerdem ist bei der neuen Einrichtung kein Relais vorhanden, wodurch jede Verzögerung
in- deren Arbeitsweise vermieden wird.
Dagegen ist die Schaltung der Erregung des Ausgleichsgenerators derart getroffen, daß dieser
bis zu einem gewissen Grade die Wirkung des Reglers beschleunigt.
Ein weiteres an sich bekanntes Merkmal der neuen Vorrichtung ist folgendes:
Beim Anfahren, wenn die Charge noch nicht geschmolzen ist, sind die Schwankungen in der
Stromstärke der Elektrode sehr gering, jedoch haben die Schwankungen der Spannung ihren
höchsten Wert. Der Unterschied der Spannung zwischen Elektrode und Ofenboden erreicht in
der Tat seinen größten Wert, bevor die Elektroden die Charge berühren, und seinen kleinsten
Wert, wenn die Berührung hergestellt ist.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist nun derart beschaffen, daß beim Anfahren die
Erregung der die Motoren speisenden Generatoren durch die Änderungen in der Spannung
beeinflußt wird. Zu diesem Zweck werden die ,; Erregerwicklungen in diesem Augenblick zwisehen
die Elektroden und den Ofenboden geschaltet.
Bei normalem Betrieb, d. h. nach dem Schmelzen der Charge, wird die Vorrichtung
.. durch, die Schwankungen des Stromes betätigt.
Zu diesem Zweck werden die Erregerwicklungen der Generatoren in diesem Augenblick zwischen
die Transformatorklemmen und die Elektrodenklemmen geschaltet.
Bei öfen üblicher Art beträgt der Spannungs-"*
abfall zwischen diesen Teilen annähernd 5 bis 10 Volt. Dieser Abfall wird in passender Weise
ausgenutzt, z. B. mittels eines kleinen Hilfstransformators, um die Erregerwicklungen der
Generatoren zu speisen.
Die spannungsabhängige Steuerung der Vorrichtung beim Anfahren verhindert, daß die
Elektroden beim Anstoßen an die Charge abbrechen, während der Übergang auf die stromabhängige
Steuerung beim Schmelzen der Charge die größte Genauigkeit gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung dargestellt.
Ein Motor a, beispielsweise ein Drehstromasynchronmotor, treibt vier Generatoren an,
und zwar drei Generatoren gl, g2, g3 (einen für
jedes Windwerk) und einen Ausgleichsgenerator e. Die drei Generatoren g1, g2, gs speisen
je einen Elektrodenhubmotor m\ mz, ms.
Der Ausgleichsgenerator e besitzt eine Fremderregung 20 und eine Reihenschlußerregung 22.
Die Fremderregung 20 wird von einer Gleichstromhilfsquelle 21 gespeist und kann durch
einen Regelwiderstand r geregelt werden.
Die Reihenschlußerregung 22 kann durch einen Regelwiderstand r1 geändert werden, weleher
der Einstellung der Geschwindigkeit dient. Die Erregerwicklungen 23, 24, 25 der Generatoren
g1, g2, g3 werden durch einen vom Elektrodenstromkreis
abgezweigten und durch Lampengleichrichter 27 gleichgerichteten Strom gespeist.
Beim Anfahren des Ofens und bis zum Schmelzen des Metalls werden die Erregerwicklungen
23, 24, 25 der drei Generatoren durch einen Strom gespeist, der von der Span- xoo
nung zwischen der jeweiligen Elektrode und dem Ofenboden abhängt, wobei die Abzweigungen
sich zwischen jeder Elektrodenklemme und dem Boden befinden.
Sobald das Material zu schmelzen beginnt,
wird durch einen Umschalter 28 die Abzweigung zwischen die Transformatorklemme 26 und
die Elektrodenklemme geschaltet, so daß die Erregerwicklungen 23, 24, 25 durch einen Strom
gespeist werden, der vom Elektrodenstrom abhängt.
Das Umschalten . der Erregung von der Spannung zwischen der jeweiligen Elektrode
und dem Ofenboden auf eine Spannung, die proportional dem Elektrodenstrom ist, erfolgt
von Hand ein einziges Mal für jeden metallurgischen Vorgang, und gleichzeitig erfolgt auch
das Umschalten des Erregerstromes eines jeden Elektrodenmotors.
Die Motoren m1, m2, m3 der Windwerke sind
zwischen die Generatoreng1, g2, g3 und den Ausgleichsgenerator
e geschaltet.
Ist die Spannung an den Polklemmen der drei Generatoren g1, g2, g3 gleich der Spannung
an den Klemmen des Ausgleichsgenerators, so fließt kein Strom durch die Motoren der Windwerke,
und die Einstellung der Elektroden auf eine bestimmte Lage ist erreicht.
Bezeichnet man mit G1, G2, G3 die Spannungen
an den Klemmen der Generatoren, mit M1, M2, M3 die Spannungen an den Klemmen der
ίο Windenmotoren und mit E die Spannung an
den Klemmen des Ausgleichsgenerators, so muß in jedem Augenblick die Bedingung erfüllt
werden:
G1
1 = E ='Ga + M2 = G3+ M3.
Diese Gleichung läßt sich auch wie folgt schreiben:
M1 = E-G1
M2 = E — G2
M3 = E — G3.
Hieraus ergibt sich folgendes:
1. Die Spannung an den Klemmen eines jeden Windwerkmotors hängt von zwei Spannungen
E und G ab, von denen die eine, E, für die drei Elektroden gemeinsam ist und den
Regelpunkt liefert und die andere, G, direkt von dem Elektrodenstrom abhängt.
2. Das Gleichgewicht ist hergestellt, d. h. der Regelpunkt ist bestimmt, wenn
oder
M1 = M2 = M3 = O
G1 — G2 — G3 = E
ist.
Ist somit ein Wert durch die Spannung E bestimmt, so müssen die Spannungen G1, G2, G3
sich derart verändern, bis die letzten Gleichungen erfüllt sind.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist somit folgende:
Will man die vom Ofen verbrauchte Energie,
d. h. die Länge des Lichtbogens, und damit auch den Regelpunkt verändern, so geht man
von einer Gleichgewichtslage aus, für die M1 = M2 = M3 = O ist.
Verstellt man den Regelwiderstand r der Fremderregung des Ausgleichsgenerators, so
wird die Spannung an den Klemmen e auf einen Wert E' gebracht.
Das Gleichgewicht an den Klemmen der Windwerkmotoren ist aufgehoben, und diese
setzen sich unter der Einwirkung des Spannungsunterschiedes in Bewegung, da M1' = £'—G1
für alle Phasen ist.
Die drei Elektroden werden sich somit in Bewegung setzen und z. B. steigen. Der
Elektrodenstrom nimmt dann ab und gleichzeitig auch der Wert der Spannung G1, der im
Verhältnis zu diesem Elektrodenstrom steht, bis er den Wert G1'' erreicht hat, so daß
M1' = E'—G1' ·= O,
das heißt bis
G1' = E'
In diesem Augenblick ist das Gleichgewicht von neuem hergestellt, und die Bewegung hört
auf.
Es wird bemerkt, daß in den vorstehenden Betrachtungen die Einwirkung der Reihenschlußerregung
des Ausgleichsgenerators nicht berücksichtigt ist. Sobald nun aber ein Strom
im Kreis des Ausgleichsgenerators unter dem Einfluß des Spannungsunterschiedes zwischen
den Generatoren und den Windwerkmotoren entsteht, steigt die Spannung E' an din Klemmen
der Generatoren in Wirklichkeit auf E", und M1' wird demgemäß auch auf einen größeren
Wert M1" gebracht.
Die Einwirkung des Regelgenerators auf seinen Windwerkmotor wird somit verstärkt.
Bezeichnet man außerdem mit R1 den Widerstand des Windwerkmotors m1,
I1 die Stromstärke, die in einem gegebenen
Augenblick durch diesen Motor fließt,
C1 die gegenelektromotorische Kraft des Motors, sobald er sich zu drehen beginnt, go
so wird:
M1 = R1I1 + C1
oder
oder
1 ~~ ??
und demgemäß auch
4 =
M2
C2
M3 - C3
Der Gesamtstrom J = J1 + I2 + J3 ist gerade
derjenige, der den Wert der Spannung E' an den Klemmen des Ausgleichsgenerators auf den
Wert E" bringt.
Wird nun die Spannung von E auf E' verändert, bevor die Motoren sich in Bewegung
setzen, so ist
C1 = C2 = C3 = O,
d.h.
d.h.
T ΣΜ
Sobald aber die Motoren umlaufen, d. h. sobald C1 = C2 = C3>
O, wird J gleich:
_ EM — EC
~ ITr '
d. h. kleiner als die vorhergehende.
Demgemäß ist die Einwirkung der Reihen-
Demgemäß ist die Einwirkung der Reihen-
Schlußerregung 22 des Ausgleichsgenerators die größte im Augenblick des Anfahrens der Windwerkmotoren
und wird alsdann gedämpft, sobald die Bewegung begonnen hat. Nimmt man nun eine gegebene Gleichgewichtslage
an, so bleibt die Wirkungsweise der eigentlichen Regelung zu3 untersuchen mit
Bezug auf diese Gleichgewichtslage, d. h. in welcher Weise eine oder mehrere Elektroden
von ihrer Gleichgewichtslage abrücken und selbsttätig wieder in die passende Lage gebracht
werden.
Wird. z. B. die erste Elektrode verstellt und nimmt sie einen übermäßigen Strom auf, so
wird die Erregung des entsprechenden Generators steigen, und die Spannung G1 wird auf einen
höheren Wert G1' gebracht mit
G1' > E.
Die Spannung an den Klemmen des Windenmotors m1 nimmt dann einen Wert an:
M1' = Gl'—E>Mv
Der entsprechende Umlaufstrom setzt, wie oben erklärt, den Motor m1 in Bewegung, um
die Elektrode wieder zu heben. In diesem Augenblick bewirkt die Reihenschlußerregung
des Ausgleichsgenerators eine verstärkte Einwirkung des Generators g1.
Jedoch wird der Überschuß an Strom des Generators e auch auf die Motoren m2 und m3
im gleichen Sinne wie auf den Motor m1 verteilt,
und die beiden anderen Elektroden, die ebenfalls steigen, tragen auch zur Regelung bei.
Nimmt man an, daß zwei oder drei Elektroden in der einen oder anderen Richtung verstellt
sind, so wird der Strom, der durch den Generator e fließt, die Summe der Ströme sein, die
auf die drei Motoren einwirken, und die Einwirkung dieses Generators wird im Verhältnis
zum absoluten Wert dieses Stromes stehen.
Haben die drei Ströme gleiche Richtung, so
wird dieser absolute Wert hoch sein, und die Regelung wird rasch erfolgen. Es kann vor-
*5 kommen, daß dieser Strom gleich Null ist, wenn z. B. eine der Elektroden auf Kosten der ■
anderen mehr Strom aufnimmt. Die Regelung erfolgt in diesem Falle langsamer durch die
alleinige Einwirkung der Generatoreng.
Schließlich kann entsprechend dem Zustand des metallurgischen Vorganges die Geschwindigkeit
der Regelung durch die Betätigung des Regelwiderstandes r1 veränderlich gestaltet werden.
Die Regelvorrichtung gibt somit den Elektroden eine um so schnellere Bewegung, je
größer die zu erzielende Verschiebung ist. Außerdem ist die Kraft im Augenblick des
Anfahrens die größte und wird alsdann schwäeher, wodurch die Rückkehr zum Gleichgewichtspunkt
erleichtert wird.
Anderseits ist bei der beschriebenen Regeleinrichtung die Geschwindigkeit der Regelung
sehr groß gegenüber anderen Regeleinrichtungen, bei denen durch den Generator eines jeden
Windenmotors ein positiver oder negativer Strom erzeugt wird.
Die Einwirkung des remanenten Magnetismus auf die Anker der Generatoren erfordert dort
erhebliche Veränderungen des Elektrodenstromes, um die Veränderung der Stromrichtung
der Generatoren zu bewirken.
Dieser Nachteil besteht nicht beim Gegenstand der Erfindung, da ja die Generatoren
stets im gleichen Sinne erregt sind.
Einer der Hauptvorteile der neuen Regeleinrichtung besteht darin, daß ein mit Hochspannung
arbeitender Ofen geregelt werden kann, ohne daß in der Anlage eine große Selbstinduktionsspule
angebracht werden muß, um die Wirkung der Kurzschlüsse zu begrenzen. Der Wirkungsgrad wird dadurch in erheblicher
Weise vergrößert.
Diese Regeleinrichtung ermöglicht es außerdem, für die Elektroden den kleinsten Durchmesser
zu wählen, der sich mit der benutzten Schmelzspannung verträgt, ohne daß ein Abbrechen
der Elektroden zu befürchten sei, wodurch auch der Verbrauch an Strom auf das geringste Maß herabgesetzt wird.
Schließlich hängt die Empfindlichkeit der Regelung nur von den Reibungswiderständen
der Windwerke und der Aufhängungen ab, die genügend klein bemessen werden können. Für
den Fall einer zu großen Empfindlichkeit, durch die etwaige Schwingungen der Elektroden entstehen
könnten, wird es genügen, einen Widerstand in den Stromkreis des Motors einzuschalten,
um eine Dämpfung zu erzielen.
Claims (3)
1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Elektroden elektrischer Lichtbogenöfen,
bei welcher die je einen Windenmotor speisenden Generatoren, deren Erregung vom Elektrodenstrom abhängig ist, von einem
gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichsgenerator (e), der durch den gemeinsamen
Motor (a) angetrieben wird, der Parallelschaltung der mit je einem Windenmotor
(m1, m2·, ms) in Reihe geschalteten
Generatoren (g1, ga, g3) entgegengeschaltet
ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsgenerator
(e) eine Fremderregung (20) und eine Reihenschlußerregung (22) besitzt, die durch
je einen Regelwiderstand (r, r1) einstellbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (23, 24, 25) der Generatoren (g1, g2, gs)
derart durch einen vom Elektrodenstromkreis abgezweigten gleichgerichteten Strom
gespeist werden, daß die Abzweigungen vom Anfahren bis zum Schmelzen des Metalls
an die Elektrodenklemmen und den Ofenboden und nach dem Schmelzen des Metalls an die Elektrodenklemmen und die Transformatorklemmen
angeschlossen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE608911T | 1930-05-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE608911C true DE608911C (de) | 1935-02-04 |
Family
ID=6575874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1930608911D Expired DE608911C (de) | 1930-05-01 | 1930-05-01 | Einrichtung zum selbsttaetigen Regeln elektrischer Lichtbogenoefen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE608911C (de) |
-
1930
- 1930-05-01 DE DE1930608911D patent/DE608911C/de not_active Expired
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