DE647322C

DE647322C - Einrichtung zum Betrieb von Induktionsoefen mit hochfrequentem Ein- oder Mehrphasenstrom

Info

Publication number: DE647322C
Application number: DEA75305D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1935-02-13
Filing date: 1935-02-13
Publication date: 1937-07-02
Also published as: FR801833A; GB463097A

Description

Zum Betrieb von Induktionsöfen werden in neuerer Zeit Gleichrichter bzw. Wechselrichter verwendet. Durch Steuergitter wird hierbei die selbständige Umformung von Gleichstrom oder von niederfrequentem .Wechselstrom in Mittel- oder Hochfrequenzström herbeigeführt. Es ist bekannt, die große Induktivität der Ofenwicklung teilweise oder ganz durch Kondensatoren zu kompensieren, wobei die beste Wirkung dann erzielt wird, wenn "im Ofenkreis Stromresonanz bzw. Spannungsresonanz vorhanden ist. Da sich.die Permeabilität von ferromagnetischen Metallen und Legierungen während des Schmelzprozesses mit der Temperatur stark ändert und oberhalb gewisser Temperaturgrenzen sogar ganz verschwindet, kann man zur Aufrechterhal-Jxmg der Strom- bzw. Spannungsresorianz im Ofenkreis die Kapazität der Ofenkondensatoren oder die Frequenz des Ofenstromes während des Schmelzprozesses dauernd verändern. Um dies zu erreichen, sind umfangreiche Schalteinrichtungen gegebenenfalls mit getrennten Gittersteuerstromquellen und die ständige Überwachung der Ofenanlage notwendig, wenn man mit wirtschaftlichem Stromverbrauch auskommen will.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Betrieb von Induktionsöfen mit hochfrequentem Ein- oder- Mehrphasenstrom, der mit Hilfe von Stromrichtern aus einem Gleichstromnetz bzw. einem Ein- oder Mehrphasenwechselstromnetz niederer Frequenz erzeugt wird, wobei die Stromrichtergefäße mit Löschgittern versehen sind, die das Zünden und Unterbrechen der Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten gestatten, bei der erfindungsgemäß die Mängel der bekannten Einrichtungen dadurch vermieden sind, daß zur Aufrechterhaltung der Strom- bzw. Spannungsresonanz im Ofenkreis während des Schmelzprozesses die Kapazität konstant gehalten wird, und daß Mittel vorgesehen sind, um mit Hilfe der Gittersteuierung in Abhängigkeit von der vom Zustand des Of eneinsatzes veränderlichen Eigenfrequenz im Ofenstromkreis stetige Frequenzänderungen des Ofenstromes herbeizuführen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. 1 bis 3 für Öfen dargestellt, die mit Einphasenstrom hoher Frequenz gespeist werden, der einem Gleichstromnetz entnommen und in einem Stromrichter erzeugt wird.

In den Figuren bedeutet α einen Stromrichter zum Umformen von Gleichstrom in Einphasenwechselstrom mit Metallgehäuse und in diesem angeordneten Anoden b, die gegebenenfalls Lichtbogenführungshülsen besitzen können, sowie den Anoden vorgelagerten Steuergittern C. Mit tn ist die Kathode bezeichnet, e sind Erregeranoden für die Erleichterung des Anlassens des Stromrichters. Die Anoden & liegen einerseits an dien Enden

der zweiphasigen Primärwicklung des Leistungstransformators/ und andererseits über Kondensatoren k an der Kathode ni des Strom-, richters. An dem Nullpunkt der Primä{fe> wicklung des Transformators liegen ütifcil-Widerstände W₁ die Erregerelektroden e, Hiei angebracht sind, daß der Lichtbogen zwischen ihnen und der Kathode an den Gittern c vorbeistreicht. Der Nullpunkt der Primärwicklung ist an den Plusleiter des Gleichstromnetzes« und die Kathode m an den Minusleiter des Gleichstromnetzes gelegt. Die Sekundärwicklung des Leistungstransformators/ liefert den hochfrequenten Strom für die Induktionsspule g des Ofens. In Reihe mit der Ofenspuleg ist der Kondensator/ geschaltet. Induktivität g und Kapazität i des Ofenkreises ist auf Spannungsresonanz abgestimmt. Als Gitter spannungsquelle dient eine Mittel- oder Hochfrequenzmaschine ο, die von einem Motor/? angetrieben wird und die über Widerstände W₂ den Gittern c die Steuerspannung erteilt.

Um bei jeder Temperatur des Ofeneinsatzes Spannungsresonanz im Ofenkreis zu erhalten, wird bei konstanter Kapazität/ die Frequenz des Ofenstromes während des Schmelzprozesses den veränderlichen Betriebszuständen des Ofens dadurch angepaßt, daß die Umdrehungszahl der Hochfrequenzmaschine in Abhängigkeit dieser Verhältnisse geregelt wird. Diese Einrichtung bedingt also eine beständige Überwachung des Ofeneinsatzes und eine Geschwindigkeitsregulierung des Antriebsmotors der Hochfrequenzmaschine von Hand oder eine selbsttätige Geschwindigkeitsregelung der letzteren unter Verwendung besonderer Hilfsmittel, die auf den thermischen oder magnetischen Zustand des Ofeneinsatzes ansprechen. Außerdem muß die Hochfrequenzmaschine 0 samt Antrieb und Regulierung während des gesamten Schmelzprozesses in Betrieb gehalten werden. Eine Vereinfachung der Einrichtung wird da-♦5 durch erreicht, daß die Frequenzänderung des Ofenstromes während des Schmelzprozesses in Abhängigkeit mit der vom Zustand des Ofeneinsatzes veränderlichen Eigenfrequenz im Ofenstromkreis herbeigeführt wird, indem, wie in Fig. 1 dargestellt, eine mit dem Ofenfeld gekoppelte Spule/" vorgesehen wird, die mit der Gitterspannungsquelle ο parallel geschaltet ist.· Die Nullpunktanzapfung der Koppelspule r ist mit der Kathode des Stromrichters verbunden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Batterie t. Bei der Inbetriebsetzung des Stromrichters ist zunächst die die Gitterspannung liefernde Hochfrequenzmaschine ο eingeschaltet, deren Frequenz derjenigen des Ofenkreises entspricht. Nach der Inbetriebnahme des Ofens wird die Hochfrequenzmaschine von den Steuergittern c mittels des Schalterss abgetrennt; die Gitter werden jetzt aus der Koppelspule r geiilpieist. Durch die Einrichtung gemäß der ,ipirfindung stellt sich während der Dauer des ;£»£nmelzprozesses selbsttätig die Resonanz-'frequenz des Ofenkreises ein, weil die bei konstanter Kapazität erforderliche Veränderung der Frequenz des im Stromrichter erzeugten Ofenstromes in Abhängigkeit der Abweichungen der Eigenfrequenz des Ofenkreises mittels der Koppelspule/· unmittelbar herbeigeführt wird.

Gemäß der Einrichtung nach Fig. 2 wird der gleiche Zweck dadurch erreicht, daß eine Wicklung« auf dem die Ofenspule speisenden Leistungstransformator/ mit der Gitterspannungsquelle ο parallel geschaltet ist. Es kann auch nach Fig. 3 parallel zum Kondensator/ im Ofenkreis ein Widerstand2 geschaltet werden, der parallel zur Gitterspannungsquelle ο liegt und der Anzapfungen für die Gitterzuleitungen und eine Mittenanzapfung besitzt, die mit der Kathode des Stromrichters verbunden ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 tritt eine Phasenverschiebung der Gittersteuerspannung gegenüber dem Ofenstrom von 90⁰ ein; es muß diesem Umstand durch entsprechende Bemessung der Batterie t Rechnung getragen werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum Betrieb von Induktionsöfen mit hochfrequentem Ein- oder Mehrphasenstrom, der mit Hilfe von Stromrichtern aus einem Gleichstromnetz bzw. einem Ein- oder MehrpHasenwechselstromnetz niederer Frequenz erzeugt wird, wobei die Stromrichtergefäße mit Löschgittern versehen sind, die das Zünden und Unterbrechen der Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der Strom- bzw. Spannungsresonanz im Ofenkreis während des Schmelzprozesses die Kapazität konstant gehalten wird und daß Mittel vorgesehen sind, um mit Hilfe der Gittersteuerung in Abhängigkeit von der vom Zustand des Ofeneinsatzes veränderlichen Eigenfrequenz im Ofenstromkreis stetige Frequenzänderungen des Ofenstromes herbeizuführen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Ofenfeld gekoppelte Spule vorgesehen ist, die mit der Gitterspannungsquelle parallel geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, da- is» durch gekennzeichnet, daß eine Wicklung auf dem die Ofenspule speisenden Lei-

64? 822

stungstransformator mit der Gitterspannungsquelle parallel geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator im Ofenkreis ein Widerstand geschaltet ist, der parallel zur Gitterspannungsquelle liegt und der- Anzapfungen für die Gitterzuleitungen und eine Mittenanzapfung besitzt, die mit der Kathode der Stromrichtergefäße verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen