EP4642162A1

EP4642162A1 - Lichtbogenofen mit mehr als dreiphasiger speisung

Info

Publication number: EP4642162A1
Application number: EP24172695.9A
Authority: EP
Inventors: Daniel Dinkel; Klaus Weinzierl
Original assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 2024-04-26
Filing date: 2024-04-26
Publication date: 2025-10-29
Also published as: WO2025223882A1

Abstract

Ein Lichtbogenofen (2) weist eine Anzahl von in einem Ofengefäß (4) des Lichtbogenofens (2) anordenbaren Elektroden (3) auf, so dass über die Elektroden (3) Energie in in dem Ofengefäß (4) befindliches metallisches Material (6) einbringbar ist. Die Elektroden (3) sind jeweils mit einer von mehreren Phasen (9) eines speisenden Versorgungssystems (8) verbunden. Den Elektroden (3) zugeführte Phasenströme (I1 bis In) für die Phasen (9) sind von dem speisenden Versorgungssystem (8) mit Ausnahme einer Phase (9) unabhängig voneinander einstellbar. Alternativ sind an den Elektroden (3) anstehende Phasenspannungen (U1 bis Un) von dem speisenden Versorgungssystem für die Phasen (9) mit Ausnahme einer Phase (9) unabhängig voneinander einstellbar. Die Anzahl an Phasen (9) des speisenden Versorgungssystems (8) ist größer als drei.

Description

Gebiet der Technik

Lichtbogenofen mit mehr als dreiphasiger Speisung

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Energieeinbringeinrichtung für einen Lichtbogenofen,

wobei der Lichtbogenofen eine Anzahl von in einem Ofengefäß des Lichtbogenofens anordenbaren Elektroden aufweist, so dass über die Elektroden Energie in in dem Ofengefäß befindliches metallisches Material einbringbar ist,
wobei die Elektroden jeweils mit einer von mehreren Phasen eines speisenden Versorgungssystems verbunden sind,
wobei den Elektroden zugeführte Phasenströme von dem speisenden Versorgungssystem für die Phasen mit Ausnahme einer Phase unabhängig voneinander einstellbar sind oder an den Elektroden anstehende Phasenspannungen von dem speisenden Versorgungssystem für die Phasen mit Ausnahme einer Phase unabhängig voneinander einstellbar sind.

Stand der Technik

Derartige Lichtbogenöfen und die zugehörigen Energieeinbringeinrichtungen sind allgemein bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem Lichtbogenofen wird Schrott eingeschmolzen. Dazu wird der Schrott in ein Ofengefäß des Lichtbogenofens eingebracht. Sodann werden in der Regel drei Elektroden in ein Ofengefäß abgesenkt und zwischen dem Schrott und den Elektroden wird jeweils ein Lichtbogen erzeugt. Der Lichtbogen heizt den Schrott auf, bis er schmilzt, und heizt gegebenenfalls auch die Schmelze noch weiter auf. Üblicherweise wird der Lichtbogenofen über einen Stufentransformator mit Drehstrom versorgt. Typische Phasenspannungen der Elektroden liegen im Bereich von mehreren 100 V bis etwas über 1 kV, im Extremfall bis 2 kV. Typische Leistungen eines industriellen Lichtbogenofens liegen zwischen 50 MW und 300 MW. Der Stufentransformator ist schaltbar, so dass durch das Schalten des Stufentransformators - gegebenenfalls in Verbindung mit der Positionierung der Elektroden über dem Schrott bzw. der Schmelze - die Heizleistung des Lichtbogenofens eingestellt werden kann.
Durch den ständig flackernden Lichtbogen kommt es zu Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz. Diese Rückwirkungen, die üblicherweise als Flicker bezeichnet werden, können beispielsweise bei an das Versorgungsnetz angeschlossenen Leuchteinrichtungen Helligkeitsschwankungen hervorrufen. Die Vermeidung von Flicker ist ein wichtiger Aspekt beim Betrieb eines Lichtbogenofens.
Es existieren verschiedene Ansätze, mittels derer versucht wird, den Leistungsbezug aus dem Versorgungsnetz so weit wie möglich zu vergleichmäßigen. Die Ansätze des Standes der Technik leiden jedoch alle unter bestimmten Mängeln.
Bei einer Energieeinbringeinrichtung der eingangs genannten Art stellt sich beispielsweise das Problem, dass bei einem Abriss eines der Lichtbögen eines üblichen Lichtbogenofens mit drei Elektroden die Ströme durch die beiden verbleibenden Elektroden invers zueinander sein müssen und damit insbesondere den gleichen Betrag aufweisen. Über eine üblicherweise vorhandene Transformatoranordnung können diese Ströme jedoch nur äußerst kurzzeitig (im Bereich einiger weniger ms) aufrechterhalten werden. Danach muss zwangsweise ein Nulldurchgang der Ströme erfolgen. Somit schwankt der Leistungsbezug, und zwar erheblich. Der Lichtbogenabriss weist weiterhin oftmals eine nennenswerte Dauer auf. Die Netzrückwirkungen können daher in dem Fall, dass einer der Lichtbögen abgerissen ist, nicht vermieden werden.
Es ist auch bekannt, auf der Sekundärseite der Transformatoranordnung einen Umrichter anzuordnen. In diesem Fall ist es möglich, im Falle des Abrisses eines der Lichtbögen durch die beiden verbleibenden Elektroden einen Gleichstrom fließen zu lassen, bis der abgerissene Lichtbogen wieder zündet. Gegebenenfalls muss zwar die Leistung des Lichtbogenofens reduziert werden, aber zumindest ein Nulldurchgang der Leistung kann vermieden werden. Von Nachteil ist bei dieser Lösung jedoch, dass der Umrichter den hohen sekundärseitigen Strom, der im Bereich von deutlich über 100 kA liegen kann, führen können muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können.
Die Aufgabe wird durch eine Energieeinbringeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Energieeinbringeinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.
Erfindungsgemäß wird eine Energieeinbringeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Anzahl an Phasen des speisenden Versorgungssystems größer als drei ist.
Dadurch besteht eine Redundanz von mindestens einer Phase, so dass auch dann, wenn der Lichtbogen an einer Elektrode abreißt, immer noch an mindestens drei Elektroden Lichtbögen anstehen, so dass weiterhin ein Drehstromsystem gegeben ist. Dadurch kann auch dann, wenn während des Nulldurchgangs des Wechselstroms bei einer der mindestens drei Elektroden über die entsprechende Phase kurzzeitig keine elektrische Leistung bezogen wird, durch den Stromfluss über die mindestens zwei verbleibenden Phasen der Leistungsbezug als solcher insgesamt aufrechterhalten und sogar exakt oder zumindest im wesentlichen konstant gehalten werden.
In der Regel umfasst das Versorgungssystem eine Transformatoranordnung, die sekundärseitig direkt oder indirekt mit den Elektroden verbunden ist. In vielen Fällen ist die Transformatoranordnung als Stufentransformator ausgebildet. In diesem Fall kann durch die entsprechende Schaltstufe eine Einstellung der dem Lichtbogenofen zugeführten elektrischen Energie erfolgen.
Die Anzahl an Schaltstufen ist im Stand der Technik oftmals erheblich größer als zwei. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Transformatoranordnung nur zwischen zwei Schaltstufen schaltbar ist.
Im Übrigen kann die Transformatoranordnung nach Bedarf ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass die Transformatoranordnung mindestens einen Mehrphasentransformator umfasst. Dies gilt auch dann, wenn die Transformatoranordnung ausgangsseitig direkt mit den Elektroden verbunden ist. In diesem Fall kann beispielsweise der Mehrphasentransformator sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig für die Anzahl von Phasen des Versorgungssystems ausgelegt sein. Auch ist es möglich, dass der Mehrphasentransformator zwar nur für drei Phasen ausgelegt ist, für die verbleibenden Phasen des Versorgungssystems jedoch mindestens ein weiterer Mehrphasentransformator oder eine entsprechende Anzahl von Einphasentransformatoren vorhanden ist. Auch ist es möglich, für jede Phase des Versorgungssystems jeweils einen Einphasentransformator vorzusehen.
Vorzugsweise ist der Transformatoranordnung eine Umrichteranordnung vorgeordnet oder nachgeordnet. Vorgeordnet ist die Umrichteranordnung der Transformatoranordnung dann, wenn die Transformatoranordnung zwischen der Umrichteranordnung und den Elektroden angeordnet ist. Nachgeordnet ist die Umrichteranordnung der Transformatoranordnung dann, wenn die Umrichteranordnung zwischen der Transformatoranordnung und den Elektroden angeordnet ist. Im erstgenannten Fall kann die Umrichteranordnung insbesondere als Multilevelumrichter ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall ist dies nicht erforderlich. Insbesondere dann, wenn mittels einer vorgeordneten Umrichteranordnung die Phasenspannungen und die Phasenströme in einem weiten Bereich einstellbar sind, ist es möglich, eine Transformatoranordnung zu verwenden, die nicht schaltbar ist (also nicht als Stufentransformator ausgebildet ist) oder nur zwischen zwei Schaltstufen schaltbar ist.
Eingangsseitig kann die Umrichteranordnung eine übliche dreiphasige Ausgestaltung aufweisen. Ausgangsseitig muss die Umrichteranordnung jedoch die Anzahl an Phasen des Versorgungssystems bereitstellen können. Beide Sachverhalte gelten unabhängig davon, ob die Umrichteranordnung der Transformatoranordnung vorgeordnet oder nachgeordnet ist. Im übrigen kann die Umrichteranordnung nach Bedarf ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Umrichteranordnung einen eingangsseitigen Gleichrichter mit einer Anzahl von eingangsseitigen Phasen (wie bereits erwähnt, in der Regel drei eingangsseitigen Phasen) und einen ausgangsseitigen Umrichter mit einer Anzahl an ausgangsseitigen Phasen auf, ist also als Zwischenkreisumrichter ausgebildet. Die Anzahl an ausgangsseitigen Phasen stimmt mit der Anzahl an Phasen des Versorgungssystems überein.
Der eingangsseitige Gleichrichter kann nach Bedarf als ungesteuerter oder als gesteuerter Gleichrichter ausgebildet sein. In beiden Fällen weisen der eingangsseitige Gleichrichter und der ausgangsseitige Umrichter pro eingangsseitiger bzw. ausgangsseitiger Phase jeweils einen Phasenarm auf. Wenn der Gleichrichter als gesteuerter Gleichrichter ausgebildet ist, können die Phasenarme identisch sein, so dass ein beliebiger Phasenarm des Gleichrichters und ein beliebiger Phasenarm des Umrichters ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Umrichteranordnung gegeneinander ausgetauscht werden könnten.
Die Phasenarme sind also vorzugsweise untereinander prinzipiell austauschbar bzw. kompatibel. Dies vereinfacht sowohl den elektrischen und mechanisch-konstruktiven Aufbau der Phasenarme als auch die Ansteuerung von in den Phasenarmen angeordneten Halbleiterschaltern. Weiterhin vereinfacht sich die Ersatzteilhaltung, da ein und dieselben Halbleiterschalter nach Bedarf in einen Phasenarm des eingangsseitigen Gleichrichters oder in einen Phasenarm des ausgangsseitigen Umrichters eingebaut werden können. Ein weiterer sich ergebender Vorteil besteht darin, dass trotz des identischen Aufbaus der Phasenarme dem Umstand Rechnung getragen werden kann, dass das Versorgungssystem ausgangsseitig im Ergebnis größer ausgelegt sein muss als eingangsseitig. Die größere Auslegung ergibt sich in diesem Fall dadurch, dass die Anzahl an Phasen des Versorgungssystems größer als die Anzahl an eingangsseitigen Phasen sein kann.
In aller Regel weist die Energieeinbringeinrichtung eine Steuereinrichtung auf, von der das Versorgungssystem gesteuert wird. Vorzugsweise wird der Steuereinrichtung ein Sollwert für eine den Elektroden in ihrer Gesamtheit zuzuführende Leistung vorgegeben. Dadurch kann die Steuereinrichtung das Versorgungssystem nach Möglichkeit jederzeit derart ansteuern, dass die den Elektroden in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung, wie sie durch die Momentanwerte der den Elektroden zugeführten Phasenströme und der an den Elektroden anstehenden Phasenspannungen definiert ist, dem Sollwert so weit wie möglich angenähert wird.
Die Formulierung "nach Möglichkeit" wurde gewählt, da der Fall auftreten kann, dass zu viele Lichtbögen abreißen. Wenn nur noch zwei Lichtbögen verbleiben, kann insbesondere beim Nulldurchgang des Stromes keine konstante Leistung mehr aufrechterhalten werden. Hingegen ist es durchaus möglich, dass die Steuereinrichtung die Ansteuerung des Versorgungssystems, so dass die den Elektroden in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung dem Sollwert so weit wie möglich angenähert wird, auch dann beibehält, wenn während eines Lichtbogenabrisses eine der Phasen keinen Strom führt. Es ist sogar möglich, dass die Steuereinrichtung die Ansteuerung des Versorgungssystems, so dass die den Elektroden in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung dem Sollwert so weit wie möglich angenähert wird, beibehält, solange mindestens drei der Phasen einen Strom führen.
Für den Fall, dass die Anzahl an Phasen des Versorgungssystems vier ist, sind die beiden letztgenannten Sachverhalte identisch. Wenn die Anzahl an Phasen des Versorgungssystems jedoch fünf oder mehr beträgt, unterscheiden sich die beiden Sachverhalte voneinander, da auch beim Abreißen von zwei Lichtbögen immer noch mindestens drei Phasen einen Strom führen.
Bei einem üblichen Drehstrom-Lichtbogenofen sind die Elektroden im Lichtbogenofen derart angeordnet, dass sie die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden. Eine analoge Ausgestaltung besteht darin, dass bei mehr als drei Elektroden, wie es vorliegend der Fall ist, die Elektroden im Lichtbogenofen in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sind. Bei mehr als drei Elektroden ist es jedoch beispielsweise auch möglich, dass eine der Elektroden eine Zentralelektrode bildet, um die herum die verbleibenden Elektroden in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sind. Wiederum alternativ ist es möglich, dass die Elektroden im Lichtbogenofen in einer Reihe hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:

FIG 1: eine Energieeinbringeinrichtung und einen Lichtbogenofen,
FIG 2: eine Energieeinbringeinrichtung,
FIG 3: eine weitere Energieeinbringeinrichtung,
FIG 4: eine Umrichteranordnung,
FIG 5: ein Versorgungssystem und eine Steuereinrichtung,
FIG 6: ein Ablaufdiagramm und
FIG 7 bis 9: mögliche Anordnungen von Elektroden.

Beschreibung der Ausführungsformen

Gemäß FIG 1 weist eine Energieeinbringeinrichtung 1 für einen Lichtbogenofen 2 eine Anzahl von Elektroden 3 auf. Von den Elektroden 3 ist in FIG 1 nur eine mit ihrem Bezugszeichen versehen. Die Elektroden 3 sind in einem Ofengefäß 4 des Lichtbogenofens 2 anordenbar. Insbesondere können sie, wie in FIG 1 durch einen Doppelpfeil 5 angedeutet ist, von oben auf ein metallisches Material 6 (beispielsweise Schrott) abgesenkt bzw. von dem metallischen Material 6 wieder abgehoben werden. Über die Elektroden 3 - genauer: über Lichtbögen 7, die sich zwischen dem Material 6 und den Elektroden 3 ausbilden - kann Energie in das Material 6 eingebracht werden. Dadurch wird das Material 6 erhitzt, so dass es schmilzt. Nach dem Schmelzen kann die Temperatur des nunmehr geschmolzenen Materials 6 durch die Lichtbögen 7 auch noch weiter erhöht werden. Auch von den Lichtbögen 7 ist in FIG 1 nur einer mit seinem Bezugszeichen versehen.
Die Elektroden 3 werden über ein Versorgungssystem 8 mit elektrischer Energie versorgt. Das Versorgungssystem 8 speist also die Elektroden 3. Zum Speisen der Elektroden 3 sind die Elektroden 3 jeweils mit einer Phase 9 des Versorgungssystems 8 verbunden. In der Regel besteht eine 1:1-Beziehung zwischen den Elektroden 3 und den Phasen 9, so dass an jede Phase 9 genau eine Elektrode 3 angeschlossen ist. Es ist aber auch möglich, dass an einzelne, mehrere oder sogar alle Phasen 9 mehrere Elektroden 3 angeschlossen sind. Die Anzahl an Phasen 9 des speisenden Versorgungssystems 8 ist größer als drei. Dargestellt ist in FIG 1 eine Konfiguration, bei der die Anzahl n an Phasen 9 fünf ist. Die Anzahl n an Phasen 9 kann aber auch vier sein (Minimalkonfiguration) oder größer als fünf sein. Das Versorgungssystem 8 generiert für die Phasen 9 Phasenspannungen U1 bis Un (hier mit n = 5), so dass (nach dem Zünden der Lichtbögen 7) über die Phasen 9 Phasenströme I1 bis In (hier mit n = 5) fließen, welche den Elektroden 3 zugeführt werden.
Die Phasenströme I1 müssen die Bedingung erfüllen, dass die (vorzeichenrichtige) Summe der Phasenströme I1 bis In zu jedem Zeitpunkt Null ergibt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Sternpunkt innerhalb des Versorgungssystems 8 zwar vorhanden, aber nicht geerdet ist oder gar nicht vorhanden ist. In jedem Fall aber können die den Elektroden 3 zugeführten Phasenströme I1 bis In von dem speisenden Versorgungssystems 8 für die Phasen 9 nur mit Ausnahme einer Phase 9 unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Einstellbarkeit unabhängig voneinander ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass dem Versorgungssystem 8 Sollwerte I1* bis In* für die Phasenströme I1 bis In vorgegeben werden können, wobei jedoch der Sollwert In* für den Phasenstrom In in Klammern gesetzt ist, da dieser eine Sollwert In* nicht mehr unabhängig vorgegeben werden kann.
In ähnlicher Weise kann es sein, dass die Phasenspannungen U1 bis Un für die Phasen 9 die Bedingung erfüllen müssen, dass die (vorzeichenrichtige) Summe der Phasenspannungen U1 bis Un zu jedem Zeitpunkt Null ergibt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn (in einer Verallgemeinerung einer Dreieckschaltung) die n-Eck-Spannungen abgegriffen werden. Ebenso wie die Phasenströme I1 bis In können in derartigen Fällen auch die an den Elektroden 3 anstehenden Phasenspannungen U1 bis Un von dem speisenden Versorgungssystems 8 für die Phasen 9 nur mit Ausnahme einer Phase 9 unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Einstellbarkeit unabhängig voneinander ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass dem Versorgungssystem 8 Sollwerte U1* bis Un* für die Phasenspannungen U1 bis Un vorgegeben werden können, wobei jedoch der Sollwert Un* für die Phasenspannung Un in Klammern gesetzt ist, da dieser eine Sollwert Un* nicht mehr unabhängig vorgegeben werden kann.
Gemäß den FIG 2 und 3 umfasst das Versorgungssystem 9 eine Transformatoranordnung 10. Die Transformatoranordnung 10 ist sekundärseitig direkt oder indirekt mit den Elektroden 3 verbunden. Die Transformatoranordnung 10 kann beispielsweise als nicht schaltbare Transformatoranordnung ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Transformatoranordnung 10 eine Umrichteranordnung 11 vorgeordnet (FIG 2) oder nachgeordnet (FIG 3). Alternativ kann die Transformatoranordnung 10 als schaltbare Transformatoranordnung ausgebildet sein, also als Stufentransformator. Auch in diesem Fall ist es möglich, dass der Transformatoranordnung 10 eine Umrichteranordnung 11 vorgeordnet oder nachgeordnet ist. Insbesondere wenn die Umrichteranordnung 11 vorhanden ist, kann es ausreichen, wenn die Transformatoranordnung 10 nur zwischen wenigen Schaltstufen - insbesondere zwei Schaltstufen - schaltbar ist. Wenn die Transformatoranordnung 10 als Stufentransformator ausgebildet ist, kann die Umrichteranordnung 11 jedoch unter Umständen auch entfallen.
Die konkrete Ausgestaltung der Transformatoranordnung 10 kann nach Bedarf gewählt sein. Beispielsweise kann die Transformatoranordnung 10 mindestens einen Mehrphasentransformator und/oder mindestens einen Einphasentransformator umfassen.
Die Umrichteranordnung 11 weist gemäß den FIG 2 und 3 eine Anzahl von eingangsseitigen Phasen 12 auf. Die Anzahl an eingangsseitigen Phasen 12 kann bei dem üblichen Wert liegen, also drei betragen. Hingegen weist die Umrichteranordnung 11 mehr als drei ausgangsseitige Phasen 15 auf. Die Anzahl an ausgangsseitigen Phasen 15 der Umrichteranordnung 11 stimmt mit der Anzahl an Phasen 9 des Versorgungssystems 8 überein. Die weitere Ausgestaltung der Umrichteranordnung 11 kann nach Bedarf sein. Insbesondere kann die Umrichteranordnung 11 entsprechend der Darstellung in FIG 4 einen eingangsseitigen Gleichrichter 13 und einen ausgangsseitigen Umrichter 14 aufweisen. In diesem Fall weist der Gleichrichter 13 die eingangsseitigen Phasen 12 auf und weist der Umrichter 14 die ausgangsseitigen Phasen 15 auf.
Aus der Darstellung der FIG 2 und 3 ist auch ersichtlich, dass die Transformatoranordnung 10 in dem Fall, dass sie vor der Umrichteranordnung 11 angeordnet ist, dreiphasig ausgebildet sein kann. Wenn die Transformatoranordnung 10 nach der Umrichteranordnung 11 angeordnet ist, muss sie hingegen n-phasig (mit n = Anzahl an Phasen 9) ausgebildet sein.
Der eingangsseitige Gleichrichter 13 kann als ungesteuerter Gleichrichter ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er entsprechend der Darstellung in FIG 4 jedoch als gesteuerter Gleichrichter ausgebildet.
Der eingangsseitige Gleichrichter 13 weist Phasenarme 16 auf, und zwar für jede eingangsseitige Phase 12 jeweils einen Phasenarm 16. Die Phasenarme 16 können untereinander identisch sein, so dass sie ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Umrichteranordnung 11 gegeneinander ausgetauscht werden könnten. Wenn die Umrichteranordnung 11 der Transformatoranordnung 10 nachgeordnet ist, können die Phasenarme 16 beispielsweise jeweils für eine Nennspannung von 3 kV, einen Nennstrom von 100 kA und eine Nennleistung von 100 MW ausgelegt sein. Wenn die Umrichteranordnung 11 der Transformatoranordnung 10 vorgeordnet ist, können die Phasenarme 16 beispielsweise jeweils für eine Nennspannung von 110 kV, einen Nennstrom von 3 kA und eine Nennleistung von 100 MW ausgelegt sein. Die Austauschbarkeit der Phasenarme 16 untereinander ist in FIG 4 durch die gestrichelt miteinander verbundenen Pfeile oberhalb des Gleichrichters 13 angedeutet.
Ebenso weist auch der ausgangsseitige Umrichter 14 Phasenarme 17 auf, und zwar für jede ausgangsseitige Phase 15 jeweils einen Phasenarm 17. Die Phasenarme 17 können untereinander identisch sein, so dass sie ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Umrichteranordnung 11 gegeneinander ausgetauscht werden könnten. Wenn die Umrichteranordnung 11 der Transformatoranordnung 10 nachgeordnet ist, können die Phasenarme 17 beispielsweise - ebenso wie die Phasenarme 16 - jeweils für eine Nennspannung von 3 kV, einen Nennstrom von 100 kA und eine Nennleistung von 100 MWausgelegt sein. Wenn die Umrichteranordnung 11 der Transformatoranordnung 10 vorgeordnet ist, können die Phasenarme 17 beispielsweise - ebenso wie die Phasenarme 16 - jeweils für eine Nennspannung von 110 kV, einen Nennstrom von 3 kA und eine Nennleistung von 100 MW ausgelegt sein. Die Austauschbarkeit der Phasenarme 17 untereinander ist in FIG 4 durch die gestrichelt miteinander verbundenen Pfeile oberhalb des Umrichters 14 angedeutet.
Weiterhin besteht die Identität vorzugsweise nicht nur zwischen den Phasenarmen 16 untereinander und zwischen den Phasenarmen 17 untereinander, sondern auch übergreifend für die Phasenarme 16, 17. Somit ist auch ein Austausch eines Phasenarms 16 des Gleichrichters 13 und eines Phasenarms 17 des Umrichters 14 gegeneinander möglich, und zwar wie zuvor ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Umrichteranordnung 11. Dies ist in FIG 4 für einen einzelnen Phasenarm 16 des Gleichrichters 13 und einen einzelnen Phasenarm 17 des Umrichters 14 durch zwei gestrichelt miteinander verbundene Pfeile unterhalb der Umrichteranordnung 11 angedeutet.
Gemäß der Darstellung von FIG 4 weisen die Phasenarme 16, 17 jeweils nur zwei Schalter 18 auf. Die Darstellung soll aber nur generisch sein. Die "Schalter 18" können im Falle einer Anordnung der Umrichteranordnung 11 nach der Transformatoranordnung 10 stellvertretend für mehrere parallel geschaltete Halbleiterschalter stehen. Im Falle einer Anordnung der Umrichteranordnung 11 vor der Transformatoranordnung 10 können die "Schalter 18" stellvertretend für die Arme eines Multilevelumrichters stehen.
Die Energieeinbringeinrichtung 1 weist gemäß FIG 5 eine Steuereinrichtung 19 auf. Von der Steuereinrichtung 19 wird das Versorgungssystem 8 gesteuert. In dem Fall, dass das Versorgungssystem 8 die Umrichteranordnung 11 umfasst, wird von der Steuereinrichtung 19 insbesondere auch die Umrichteranordnung 11 gesteuert. Der Steuereinrichtung 19 wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Sollwert P* vorgegeben. Der Sollwert P* entspricht einer Leistung, die den Elektroden 3 in ihrer Gesamtheit zugeführt werden soll. Die Steuereinrichtung 18 ermittelt in diesem Fall vorzugsweise gemäß der Beziehung $P = U 1 \cdot I 1 + U 2 \cdot I 2 + \dots + Un \cdot In$ anhand der aktuellen, momentanen Phasenspannungen U1 bis Un und Phasenströme I1 bis In die jeweilige aktuelle, momentane Wirkleistung P. Weiterhin ermittelt sie Steuersignale C für das Versorgungssystem 8 und steuert das Versorgungssystem 8 entsprechend der Steuersignale C an. Die Ermittlung der Steuersignale C erfolgt nach Möglichkeit derart, dass die Steuereinrichtung 19 das Versorgungssystem 8 jederzeit derart ansteuert, dass die den Elektroden 3 in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung P dem Sollwert P* so weit wie möglich angenähert wird. Von anderen Arten der Regelung, beispielsweise auf über volle oder halbe Perioden eines Versorgungsnetz gemittelte Größen wie beispielsweise die (über ganz oder zumindest halbe Perioden gemittelte) Wirkleistung, die Blindleistung, die Scheinleistung oder cos φ, kann abgesehen werden.
Die Betriebsweise der Steuereinrichtung 19 wird nachstehend in Verbindung mit FIG 6 näher erläutert. Vorab wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinrichtung 19 ihr Steuerverfahren zyklisch ausführt. Die Zykluszeit liegt in der Regel im Bereich von unter 1 ms bis maximal weniger Millisekunden, meist im Bereich zwischen 0,1 ms und 1,0 ms.
Gemäß FIG 6 nimmt die Steuereinrichtung 19 in einem Schritt S1 den Sollwert P* für die Leistung P entgegen. In einem Schritt S2 werden der Steuereinrichtung 19 die aktuellen, momentanen Phasenspannungen U1 bis Un und die aktuellen, momentanen Phasenströme I1 bis In bekannt. Beispielsweise können die Phasenspannungen U1 bis Un und die Phasenströme I1 bis In messtechnisch erfasst werden und die zugehörigen Messwerte von der Steuereinrichtung 19 entgegengenommen werden. In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 19 gemäß der Beziehung 1 die jeweilige aktuelle, momentane Wirkleistung P.
In einem Schritt S4 prüft die Steuereinrichtung 19, ob einer der Lichtbögen 7 erloschen bzw. abgerissen ist. Im Kern läuft die Prüfung des Schrittes S4 darauf hinaus, zu überprüfen, ob die Phasenströme I1 bis In den Wert 0 aufweisen. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Phasenströme I1 bis In Wechselströme sind und daher auch dann, wenn der zugehörige Lichtbogen 7 brennt, kurzzeitige Nulldurchgänge aufweisen. Ein derartiger Nulldurchgang muss von einem Erlöschen eines Lichtbogens 7 unterschieden werden. Der Sachverhalt ist Fachleuten jedoch allgemein bekannt, und eine Unterscheidung zwischen einem Nulldurchgang eines Phasenstroms I1 bis In und einem Erlöschen eines Lichtbogens 7 ist auch ohne weiteres möglich. Beispielsweise kann auf Abriss eines Lichtbogens 7 erkannt werden, wenn der zugehörige Phasenstrom I1 bis In für eine hinreichend lange Zeit den Wert 0 aufweist.
Wenn alle Lichtbögen 7 brennen, also kein Lichtbogen 7 erloschen ist, geht die Steuereinrichtung 19 zu einem Schritt S5 über. Im Schritt S5 ermittelt die Steuereinrichtung 19 für die Phasen 9 die Phasenspannungen U1 bis Un und/oder die Phasenströme I1 bis In, die im nächsten Zyklus eingestellt werden sollen. Die Ermittlung erfolgt derart, dass die den Elektroden 3 in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung P dem Sollwert P* so weit wie möglich angenähert wird.
Stellt die Steuereinrichtung 19 im Schritt S4 hingegen fest, dass einer der Lichtbögen 7 erloschen ist, geht die Steuereinrichtung zu einem Schritt S6 über. In einem Schritt S6 prüft die Steuereinrichtung 19, ob ein weiterer der Lichtbögen 7 erloschen ist. Im Kern ist die Prüfung des Schrittes S6 analog zur Prüfung des Schrittes S4.
Wenn alle weiteren Lichtbögen 7 brennen, also nur ein einziger Lichtbogen 7 erloschen ist, geht die Steuereinrichtung 19 zu einem Schritt S7 über. Im Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 19 für die Phasen 9 die Phasenspannungen U1 bis Un und/oder die Phasenströme I1 bis In, die im nächsten Zyklus eingestellt werden sollen. Der Schritt S7 korrespondiert im Kern mit dem Schritt S5. Die Steuereinrichtung 19 berücksichtigt im Rahmen der Ermittlung des Schrittes S7 jedoch, dass der Strom I1 bis In für den erloschenen Lichtbogen 7 den Wert 0 hat. Wenn beispielsweise der Lichtbogen 7 derjenigen Elektrode 3 erloschen ist, die über die n-te Phase 9 gespeist wird, ermittelt die Steuereinrichtung 19 für die verbleibenden Phasen 9 die Phasenspannungen U1 bis Un-1 derart, dass in Verbindung mit den zugehörigen Phasenströmen I1 bis In-1 die gewünschte Leistung P* eingestellt wird. Die Phasenspannung Un für den erloschenen Lichtbogen 7 kann prinzipiell beliebig eingestellt werden. Sie wird in der Praxis derart eingestellt werden, dass ein Zünden des erloschenen Lichtbogens 7 begünstigt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die entsprechende Phasenspannung Un auf ihren minimal möglichen oder ihren maximal möglichen Wert eingestellt wird.
Die Abfolge der Prüfungen kann fortgesetzt werden, bis die Steuereinrichtung 19 in einem Schritt S8 prüft, ob auch der drittletzte Lichtbogen 7 erloschen ist. Solange noch drei Lichtbögen 7 brennen, geht die Steuereinrichtung 19 zu einem Schritt S9 über. Im Schritt S9 ermittelt die Steuereinrichtung 19 für die Phasen 9 der noch brennenden Lichtbögen 7 die Phasenspannungen U1 bis Un und/oder die Phasenströme I1 bis In, die im nächsten Zyklus eingestellt werden sollen. Die Ermittlung erfolgt derart, dass die den Elektroden 3 in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung P dem Sollwert P* so weit wie möglich angenähert wird. Für die erloschenen Lichtbögen 7 können die Phasenspannungen U1 bis Un prinzipiell beliebig eingestellt werden. Sie werden in der Praxis derart eingestellt werden, dass ein Zünden der erloschenen Lichtbögen 7 begünstigt wird.
Stellt die Steuereinrichtung 19 im Schritt S8 hingegen fest, dass auch der drittletzte Lichtbogen 7 erloschen ist, geht die Steuereinrichtung 19 zu einem Schritt S10 über. Nunmehr stehen nur noch (exakt) zwei Lichtbögen 7 zur Verfügung, so dass zwangsweise die Ströme I1 bis In für die beiden zugehörigen Phasen 9 gleich groß sein müssen und entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen müssen. In diesem Fall kann eine Regelung der aktuellen, momentanen Wirkleistung P auf den zugehörigen Sollwert P* nicht mehr erfolgen.
Der Schritt S9, also die Vorgehensweise in dem Fall, dass genau drei Lichtbögen 7 noch brennen (genauer: dass genau drei Phasenströme I1 bis In noch Werte ungleich 0 aufweisen können), kann beispielsweise so ausgestaltet sein, wie es in den beiden europäischen Patentanmeldungen 23 21 8774.0 und 23 21 8588.4 der Anmelderin, beide eingereicht am 20.12.2023 , detailliert erläutert ist. Diese Vorgehensweisen können auch für mehr als drei Phasen (Schritt S5, gegebenenfalls auch Schritt S7 und gegebenenfalls auch nicht dargestellte Schritte vor der Prüfung des Schrittes S8) verallgemeinert werden. Die zugehörige Vorgehensweise wird nachstehend für den üblichen Fall skizziert, dass die Summe der Phasenströme I1 bis In stets den Wert 0 ergeben muss.
Man nehme an, man habe ein System mit N Phasen. Wenn die Gesamtzahl von Phasen 9 des Versorgungssystems 8 beispielsweise bei n = 5 liegt, sind die nachfolgenden Ausführungen für den Schritt S5 mit N = 5 und für den Schritt S7 mit N = 4 gültig.
Stets gilt die Beziehung $P = U 1 \cdot I 1 + U 2 \cdot I 2 + \dots + UN \cdot IN .$
Weiterhin gilt stets die Beziehung $I 1 + I 2 + \dots + IN = 0 .$
Man definiert nun bezüglich eines Normalenvektors ν0 eine Orthonormalbasis. Der Normalenvektor ν0 ist gegeben durch $\vec{ν 0} = \frac{1}{\sqrt{N}} \cdot [\begin{matrix} 1 \\ . \\ . \\ 1 \end{matrix}] .$
Für N = 4 können die zugehörigen Basisvektoren ν1, ν2 und ν3 beispielsweise durch $\vec{ν 1} = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot [\begin{matrix} 1 \\ - 1 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}], \begin{matrix} \vec{ν 2} = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ - 1 \end{matrix}] & und & \vec{ν 3} = [\begin{matrix} 0,5 \\ 0,5 \\ - 0,5 \\ - 0,5 \end{matrix}] \end{matrix}$ oder durch $\vec{ν 1} = \frac{1}{2} \cdot [\begin{matrix} 1 \\ - 1 \\ - 1 \\ 1 \end{matrix}], \begin{matrix} \vec{ν 2} = \frac{1}{2} \cdot [\begin{matrix} - 1 \\ 1 \\ - 1 \\ 1 \end{matrix}] & und & \vec{ν 3} = \frac{1}{2} [\begin{matrix} - 1 \\ - 1 \\ 1 \\ 1 \end{matrix}] \end{matrix}$ gegeben sein.
Die zugehörige Orthonormalbasis kann ohne weiteres ermittelt werden. Jeder mögliche Vektor x im N-dimensionalen Raum, der sich als Linearkombination der Basisvektoren darstellen lässt, ist orthogonal zu dem Normalenvektor ν0. Für N = 4 ist folglich jeder Vektor x , der sich anhand der Beziehung $\vec{x} = x 1 \cdot \vec{ν 1} + x 2 \cdot \vec{ν 2} + x 3 \cdot \vec{ν 3}$ darstellen lässt, orthogonal zum Normalenvektor ν0.
Nachfolgend wird mit x ein Raumzeiger bezeichnet. Der Raumzeiger x muss von dem Vektor x unterschieden werden. Insbesondere weist der Raumzeiger x die Dimension N-1 auf, während der Vektor x die Dimension N aufweist.
Ersichtlich können bei gegebener Orthonormalbasis der Raumzeiger x und der Vektor x ineinander umgerechnet werden. Man benötigt hierfür die zugehörige orthonormale Abbildungsmatrix B, die ohne weiteres zu berechnen ist. Für die Orthonormalbasis gemäß den Gleichungen 5 ist die Abbildungsmatrix B beispielsweise durch $B = [\begin{matrix} \frac{\sqrt{2}}{2} & 0 & 0,5 & 0,5 \\ - \frac{\sqrt{2}}{2} & 0 & 0,5 & 0,5 \\ 0 & \frac{\sqrt{2}}{2} & - 0,5 & 0,5 \\ 0 & - \frac{\sqrt{2}}{2} & - 0,5 & 0,5 \end{matrix}]$ definiert. Für die Orthonormalbasis gemäß den Gleichungen 6 ist die Abbildungsmatrix B beispielsweise durch $B = \frac{1}{2} \cdot [\begin{matrix} 1 & - 1 & - 1 & 1 \\ - 1 & 1 & - 1 & 1 \\ - 1 & - 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 1 \end{matrix}]$ definiert.
Für orthonormale Matrizen und damit auch für die Abbildungsmatrizen B gemäß den Gleichungen 8 und 9 gilt die Beziehung $B^{T} = B^{- 1} .$
Für die Abbildungsmatrix B gemäß Gleichung 9 gilt weiterhin ersichtlich auch die Beziehung $B = B^{- 1} .$
Die Umrechnung vom Raumzeiger x im (N-1)-dimensionalen Raum in den Vektor x im N-dimensionalen Raum erfolgt gemäß der Beziehung $\vec{x} = B \cdot [\begin{matrix} \underline{x} \\ x 0 \end{matrix}] .$
Die umgekehrte Umrechnung vom Vektor x im N-dimensionalen Raum in den Raumzeiger x im (N-1)-dimensionalen Raum erfolgt gemäß der Beziehung $[\begin{matrix} \underline{x} \\ x 0 \end{matrix}] = B^{T} \cdot \vec{x} .$
Der Wert x0 wird nachstehend als Nullkomponente bezeichnet.
Die vorstehenden Gleichungen gelten gleichermaßen für die Phasenströme I1 bis IN und die Phasenspannungen U1 bis UN. Wenn man mit I den Stromvektor im N-dimensionalen Raum bezeichnet, korrespondiert der Stromvektor I mit einem Raumzeiger I und einer Nullkomponente I0. Aufgrund der Bedingung von Gleichung 3 weist die Nullkomponente I0 den Wert 0 auf. In analoger Weise kann man mit U den Spannungsvektor im N-dimensionalen Raum bezeichnen. Der Spannungsvektor U korrespondiert mit einem Raumzeiger U und einer Nullkomponente U0. Die Nullkomponente U0 kann den Wert 0 oder einen von 0 verschiedenen Wert aufweisen.
Gleichung 2 lässt sich auch als Skalarprodukt des Stromvektors I und des Spannungsvektors U schreiben: $P = \vec{U^{T}} \cdot \vec{I} .$
Es lässt sich ohne weiteres aber auch zeigen, dass das Skalarprodukt der Raumzeiger U und I den gleichen Wert ergibt. Denn es gilt auch ${[\begin{matrix} \underline{U} \\ U 0 \end{matrix}]}^{T} \cdot [\begin{matrix} \underline{I} \\ I 0 \end{matrix}] = \vec{U^{T}} \cdot \vec{I} .$
Wegen I0 = 0 verschwindet aber das Produkt der Nullkomponenten U0 und I0. Somit gilt auch die Beziehung $P = \underline{U^{T}} \cdot \underline{I} .$
Es ist somit möglich, ausgehend vom Raumzeiger I für den Stromvektor I , den Raumzeiger U für den Spannungsvektor U aus zwei Komponenten zusammenzusetzen. Die eine Komponente verläuft parallel zum Raumzeiger I für den Stromvektor I und wird nachstehend als Parallelkomponente bezeichnet. Die Länge der Parallelkomponente muss derart bestimmt werden, dass das Skalarprodukt des Raumzeigers I für den Stromvektor I mit der Parallelkomponente die gewünschte Leistung P* ergibt. Die andere Komponente wird innerhalb des (N-1)-dimensionalen Raumes, in dem die Raumzeiger U und I definiert sind, innerhalb des Unterraums bestimmt, der orthogonal zum Raumzeiger I für den Stromvektor I angeordnet ist. Diese Komponente verläuft orthogonal zum Raumzeiger I für den Stromvektor I und wird daher nachstehend als Orthogonalkomponente bezeichnet. Das Skalarprodukt des Raumzeigers I für den Stromvektor I mit der Orthogonalkomponente ergibt stets den Wert 0 und trägt daher nicht zur Leistung P bei. Die Orthogonalkomponente kann daher nach Bedarf bestimmt werden. Wie bereits ausgeführt, trägt ebenso auch die Nullkomponente U0 nicht zur Leistung P bei. Auch sie kann daher nach Bedarf bestimmt werden. Beispielsweise können die Orthogonalkomponente und die Nullkomponente U0 derart bestimmt werden, dass die Transformatoranordnung 10 nicht in den gesättigten Bereich geht. Es sind aber auch andere Möglichkeiten zur Bestimmung der Orthogonalkomponente und der Nullkomponente U0 gegeben.
Die Anordnung der Elektroden 3 im Lichtbogenofen 2 kann nach Bedarf sein. Beispielsweise können die Elektroden 3 im Lichtbogenofen 2 entsprechend der Darstellung in FIG 7 in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sein, im Falle von insgesamt fünf Elektroden 3 also beispielsweise in Form eines regelmäßigen Fünfecks. Alternativ ist es entsprechend der Darstellung in FIG 8 möglich, eine der Elektroden 3 zentral anzuordnen, so dass sie eine Zentralelektrode 3 bildet. Die verbleibenden Elektroden 3 können in diesem Fall in Form eines regelmäßigen Polygons um die Zentralelektrode 3 herum angeordnet. Im Falle von insgesamt fünf Elektroden 3 können die verbleibenden Elektroden 3 also an den Ecken eines Quadrats angeordnet sein, in dessen Mitte sich die Zentralelektrode 3 befindet. Wiederum alternativ ist es entsprechend der Darstellung in FIG 9 möglich, dass die Elektroden 3 im Lichtbogenofen 2 in einer Reihe hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist es auch bei einem Abreißen einer begrenzten Anzahl von Lichtbögen 7 noch möglich, eine Regelung auf einen Bezug einer konstanten oder sich nur langsam ändernden Sollleistung P* vorzunehmen. Die Möglichkeit besteht, solange noch mindestens drei Lichtbögen 7 brennen. Damit kann im Ergebnis auch dann, wenn ein Lichtbogen 7 über längere Zeit abreißen sollte, weiterhin der Lichtbogenofen 2 mit einer konstanten oder sich zumindest nur langsam ändernden elektrischen Leistung P versorgt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1: Energieeinbringeinrichtung
2: Lichtbogenofen
3: Elektroden
4: Ofengefäß
5: Doppelpfeil
6: metallisches Material
7: Lichtbögen
8: Versorgungssystem
9: Phasen
10: Transformatoranordnung
11: Umrichteranordnung
12: eingangsseitige Phasen
13: Gleichrichter
14: Umrichter
15: ausgangsseitige Phasen
16, 17: Phasenarme
18: Schalter
19: Steuereinrichtung

C: Steuersignale
I1 bis In: Phasenströme
I1* bis In*: Sollwerte für die Phasenströme
P: aktuelle, momentane Wirkleistung
P*: Sollwert für die aktuelle, momentane Wirkleistung
S1 bis S10: Schritte
U1 bis Un: Phasenspannungen
U1* bis Un*: Sollwerte für die Phasenspannungen

Claims

Energieeinbringeinrichtung für einen Lichtbogenofen (2),
- wobei der Lichtbogenofen (2) eine Anzahl von in einem Ofengefäß (4) des Lichtbogenofens (2) anordenbaren Elektroden (3) aufweist, so dass über die Elektroden (3) Energie in in dem Ofengefäß (4) befindliches metallisches Material (6) einbringbar ist,

- wobei die Elektroden (3) jeweils mit einer von mehreren Phasen (9) eines speisenden Versorgungssystems (8) verbunden sind,

- wobei den Elektroden (3) zugeführte Phasenströme (I1 bis In) von dem speisenden Versorgungssystem (8) für die Phasen (9) mit Ausnahme einer Phase (9) unabhängig voneinander einstellbar sind oder an den Elektroden (3) anstehende Phasenspannungen (U1 bis Un) von dem speisenden Versorgungssystem für die Phasen (9) mit Ausnahme einer Phase (9) unabhängig voneinander einstellbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl an Phasen (9) des speisenden Versorgungssystems (8) größer als drei ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Versorgungssystem (8) eine Transformatoranordnung (10) umfasst, die sekundärseitig direkt oder indirekt mit den Elektroden (3) verbunden ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Transformatoranordnung (10) als Stufentransformator ausgebildet ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Transformatoranordnung (10) nur zwischen zwei Schaltstufen schaltbar ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Transformatoranordnung (10) mindestens einen Mehrphasentransformator umfasst.
Energieeinbringeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Transformatoranordnung (10) mindestens einen Einphasentransformator umfasst.
Energieeinbringeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Transformatoranordnung (10) eine Umrichteranordnung (11) vorgeordnet oder nachgeordnet ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umrichteranordnung (11) einen eingangsseitigen Gleichrichter (13) mit einer Anzahl von eingangsseitigen Phasen (12) und einen ausgangsseitigen Umrichter (14) mit einer Anzahl von ausgangsseitigen Phasen (15) aufweist und dass die Anzahl an ausgangsseitigen Phasen (15) mit der Anzahl an Phasen (9) des Versorgungssystems (8) übereinstimmt.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der eingangsseitige Gleichrichter (13) als gesteuerter Gleichrichter ausgebildet ist.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der eingangsseitige Gleichrichter (13) und der ausgangsseitige Umrichter (14) pro eingangsseitiger bzw. ausgangsseitiger Phase (12, 15) jeweils einen Phasenarm (16, 17) aufweisen und dass die Phasenarme (16, 17) identisch sind, so dass ein beliebiger Phasenarm (16) des Gleichrichters (13) und ein beliebiger Phasenarm (17) des Umrichters (14) ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Umrichteranordnung (11) gegeneinander ausgetauscht werden könnten.
Energieeinbringeinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieeinbringeinrichtung eine Steuereinrichtung (19) aufweist, von der das Versorgungssystem (8) gesteuert wird, dass der Steuereinrichtung (19) ein Sollwert (P*) für eine den Elektroden (3) in ihrer Gesamtheit zuzuführende Leistung (P) vorgegeben wird und dass die Steuereinrichtung (19) das Versorgungssystem (8) nach Möglichkeit jederzeit derart ansteuert, dass die den Elektroden (3) in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung (P), wie sie durch die Momentanwerte der den Elektroden (3) zugeführten Phasenströme (I1 bis In) und der an den Elektroden (3) anstehenden Phasenspannungen (U1 bis Un) definiert ist, dem Sollwert (P*) so weit wie möglich angenähert wird.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (19) die Ansteuerung des Versorgungssystems (8), so dass die den Elektroden (3) in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung (P) dem Sollwert (P*) so weit wie möglich angenähert wird, auch dann beibehält, wenn während eines Lichtbogenabrisses eine der Phasen (9) keinen Strom führt.
Energieeinbringeinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (19) die Ansteuerung des Versorgungssystems (8), so dass die den Elektroden (3) in ihrer Gesamtheit zugeführte Leistung (P) dem Sollwert (P*) so weit wie möglich angenähert wird, beibehält, solange mindestens drei der Phasen (9) einen Strom führen.
Energieeinbringeinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektroden (3) im Lichtbogenofen (2) in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sind oder eine der Elektroden (3) eine Zentralelektrode bildet, um die herum die verbleibenden Elektroden (3) in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sind, oder die Elektroden (3) in einer Reihe hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind.