NO337884B1 - Styreanordning for vekselstrøms-reduksjonsovner - Google Patents

Description

Styreanordning for vekselstrøms-reduksjonsovner

Oppfinnelsen gjelder en styreanordning for vekselstrøms-reduksjonsovner med elektroder, omfattende en transformator og et reguleringssystem for styrt energitilførsel til vekselstrøms-reduksjonsovner, der reguleringssystemet styrer elektrodenes forstillingsmekanisme.

Slike elektriske reduksjonsovner, som kan være utstyrt med enten seks elektroder i parvis enfaset tilkobling eller med tre elektroder i knapsackkobling eller stjernekobling, brukes til produksjon av ikke-jernholdige metaller, ferrolegeringer og prosess-slagg.

Reguleringen av den elektriske energitilførselen til reduksjonsovner er så lang gjennomført ved hydraulisk forstilling av elektrodene. Herved påvirkes badmotstanden gjennom forandring av elektrodens nedsenkingsdybde i badet og/eller - ved lysbuedrift - gjennom motstandsforholdene nedenfor elektrodene. Som reguleringsstørrelser tjener herved de målte elektrodestrømmene, impedansene som er beregnet fra elektrodestrømmene og elektrodespenningene, eller motstandene som er beregnet fra primærsidige målinger av de elektriske størrelsene. Justeringen av elektrodespenningen skjer trinnvis gjennom forandring av transformeringsforholdet av transformatorviklingene ved hjelp av lasttrinnbrytere.

Ved denne elektrodereguleringen vil ovnens ytelse svinge sterkt, noe som skyldes stadige prosessrelaterte forandringer i badmotstandene ved nedsenkede elektroder, og/eller forandringer i motstandsforholdene ved lysbuedrift med ikke nedsenkede elektroder. Disse stadige svingningene av strømmer, spenninger og ytelser fører til ujevn energitilførsel til ovnen.

Dessuten må de forskjellige prosessene for fremstilling av ikke-jernholdige metaller og jernlegeringer bygge opp reaksjonsrom nedenfor elektrodene. Hyppige mekaniske elektrodebevegelser for regulering av de elektriske parametrene forstyrrer reaksjonsrommene og hemmer den metallurgiske smelte- og reduksjonsprosess.

I DE 43 09 640 Al beskrives det en likestrøms-lysbueovn med en spenningsreguleringskrets som er underlagt strømreguleringskretsen, der er-verdien for spenningsregulatoren er dannet av strømretterens inngangsspenning og skal-verdien er dannet av strømregulatorens utgangsspenning, og der riplene i spenningsregulatorens utgangsspenning filtreres bort. Likestrøms-lysbueovnen skal sørge for rippelfri drift også ved svake forsyningsnett, dvs. nett med lav kortslutningseffekt.

DE 41 35 059 Al gjelder en anordning for kontinuerlig elektrisk spenningsstyring som skal redusere oversvingningsandelen av den styrte spenningen. Dessuten kan lastspenningen justeres finere og tilpasses en varierende impedans. En vekselstrøms-spenningsomformer som brukes til spenningsstyring trenger ikke å være dimensjonert for full lastytelse; i laststrømmen oppstår det ikke strømpauser som kan, for eksempel hos en elektrisk reduksjonsovn, resultere i en urolig og ustabil lysbuedrift og som kan - på grunn av lastsvingninger - fremkalle en variabel blindeffekt. Anordningen egner seg spesielt til drift av lysbueovner, der lastspenningen raskt må forandres mens lysbuestrømmen holdes konstant. Lastspenningen beveger seg fra 100 V ved begynnende smelting, over 500 til 700 V ved tilstrekkelig smelting, opp til 1,2 kV spenning for sterke lysbuer.

DE 35 08 323 C2 beskriver en anordning for mating av én eller flere elektroder av en én-eller flerfaset elektrotermisk ovn gjennom hoved- og tilleggstransformatorer. Anordningen har lavere nett-tilbakekobling, holder strømmen mer konstant, og tillater i tillegg - hos flerelektrodeovner- en individuell styring av virkeeffekten under elektrodene. Sekundærviklingens strøm per fase måles, likerettes og føres som aktuell strømverdi til en summerer som danner differansen mellom strømmens skal-verdi og er-verdi; reguleringsavviket tilføres så en regulator hvis utgangssignal ledes til en styreimpulsgiver som gir tilsvarende tennimpulser til en enfasetyristor-aktuator, der aktuatoren er koblet i serie med én av hovedtransformatorens mellomkretsviklinger og tilhørende primærvikling. En slik anordning kan anvendes hos lysbueovner og reduksjonsovner.

DE 34 39 097 Al omhandler en reguleringsanordning for likestrøms-lysbueovner med én eller flere elektroder som kobles som katode og med én eller flere bunnelektroder som kobles som anode, og der tyristore til likeretting av trefaset vekselstrøm anordnes i seks- eller tolvpulset brokobling. På denne måten kan man glatte ut de korte og raske strømsvingningene med en strømregulator og de langsomme svingningene gjennom en spenningsregulator som styrer forstillingen av elektrodene. Et tyristorapparat sørger for strømreguleringen avhengig av differansen av strømmens skal-verdi og elektrodestrømmens er-verdi. Apparatet sørger også for en spenningsregulering avhengig av spenningens skal-verdi og elektrodespenningens er-verdi. Spenningsreguleringen er her langsommere enn strømreguleringen og foretar forstillingen av elektrodene.

Denne reguleringsanordningen er utviklet spesielt for behov til likestrøms-lysbueovner brukt i stålproduksjon, der hele den elektriske effekt tilføres smelteprosessen i ovnen i form av en lysbue.

Bunnelektrodene i likestrømsovner er på grunn av dens problematiske beliggenhet på bunnen av ovnen utsatt for ekstrem belastning. Bunnelektrodene utgjør et svakt punkt i ovnen og trenger intensiv og trygg kjøling. Utskifting av bunnelektrodene er veldig tids- og kostnadskrevende.

Sløyfen til likestrøms-lysbueovnens høystrømkrets med dens store flate gjennomtrenges av et magnetfelt utløst av den elektriske strømmen. Magnetfeltet fremkaller ved lysbuen en elektro-dynamisk kraft som bøyer lysbuen av i retningen motsatt av matningsretningen (are deflection). På grunn av lysbuens avbøyning utsettes reduksjonsovnens utmuring for økt ensidig slitasje.

DE 28 27 875 gjelder en flerfaset lysbueovn og fremgangsmåter for dens regulering. Verdiene som er nødvendige for styringen av transformatorens sekundærside tas og beregnes fra visse primær- og/eller sekundærmålinger, unntatt sekundærfasespenninger målt relativt til ovnsbadet. Ved beregningen av deønskede reguleringsverdiene antas det at sekundærviklingenes induktans er forutsigbar, ved siden av andre svingninger i lysbueovnen, og at de slik beregnede reguleringsverdiene tilfredsstiller visse randbetingelser i avhengighet av driftsrelaterte ovnsvariabler. En slik anordning lar seg anvende ved alle flerelektrodeovner. Der måles de primærsidige fasespenningene og stjernestrømmene; de sekundærsidige verdiene kan avledes slik at de - i hvert fall i mange tilfeller - kan brukes til forbedret regulering.

DE 20 34 874 Al omhandler en anordning for mating av en lysbueovn fra mellom- og høyspenningsvekselstrømnettet. Her er elektrodene i lysbueovnen forbundet med vekselstrømnettet over ovnstransformatoren og kontaktløse styrbare brytere som regulerer ovnsstrømmen og avbryter den i tilfelle overstrøm. Ved flerfasesystemer skal reguleringen hjelpe til med å unngå en usymmetrisk belastning av det matende nettet. De kontaktløse styrbare bryterne erstatter også både ovnstransformatorens trinns- og mellomtrinnsbryter.

DE 20 17 203 Al beskriver en elektrisk ovn for elektronisk slaggomsmelting med elektroder som forbruker seg selv ved strømmer av 3 til 15 Hz. Her dannes det en elektrisk krets av tyristordirektefrekvensomformeren, dreiestrømstransformatoren og ovnskretsen med elektrode og mantel og mellomkretsen med énfase transformator.

EP 0 589 544 Bl gjelder et trefaset lysbueovnsanlegg med seriekoblet drossel og en dreiestrøms-tyristorbro som er parallelkoblet med drosselen som styrbar forbikoblingsbryter. Sammen med et elektronisk databehandlingsanlegg bearbeider styringen både prosessdata og elektriske data, som strøm, spenning, oversvingningsinnhold og rippel, og den tar hensyn til skal-og er-verdi-avvik.

EP 0 498 239 Bl presenterer en fremgangsmåte og en innretning for elektroderegulering i en likestrøms-lysbueovn sammen med en anordning som gjør beregningen av skal-verdien for elektrodereguleringen unødvendig. Istedenfor likespenningen tas det fra strømregulatoren et signal som er proporsjonalt til utstyringsvinkelen. Signalet føres over et dempningsledd som tilpasser signalene, overvåker grenseverdiene og siler ut uønskede frekvenser. Skal-verdien tilsvarer likeretterens midlere utstyring. Lysbuelengden justeres uavhengig av en spenningsendring slik at det oppnås en gitt strøm med en gitt utstyring ved likeretteren; det finnes alltid et tilstrekkelig reguleringsområde for å holde strømmen konstant. Med regulering mot konstant utstyring ved likeretteren oppnår man også en konstant midlere effektfaktor i det matende nett.

EP 0 429 774 Al omhandler en anordning og en fremgangsmåte for mating av en flerfaset lysbueovn med styrt strøm bestående av et dreiestrømnett, en styrt seriereaktans, en trefaset ovnstransformator og en lysbueovn med et hydraulisk elektrodereguleringssystem. Over strømtransformatoren måles søylestrømmen som tilføres en tyristorstyrt induktor med en styreanordning som igjen påvirker hovedstrømmens seriereaktans. Andre utslagsgivende målesignalstørrelser er elektrodeposisjonen og transformatorspenningen.

WO 02/28146 Al beskriver en automatisk elektroderegulator med utgangspunkt i direkte effektfaktorregulering og en fremgangsmåte for en elektrisk lysbueovn. Ovnstransformatoren består av to transformatorer for måling av henholdsvis elektrodens driftsstrøm og driftsspenning, to omformere for beregning av henholdsvis elektrodens virkeeffekt og blindeffekt, en programmerbar kontrollenhet som beregner elektrodens effektfaktor og tar hensyn til en gitt skal-verdi, og en elektrodehøydeforstillings- og måleanordning som er signalteknisk forbundet med kontrollenheten og forstiller elektroden slik at effektfaktorens ekte verdi blir mest mulig lik den gitte skal-verdien.

De elektriske verdiene til elektriske reduksjonsovner holdes mest mulig konstant ved hjelp av hydraulisk løfting og senking av elektrodene. Men disse parametrene svinger stadig på grunn av forandring av badmotstanden til de nedsenkede elektrodene og/eller på grunn av forandringer i motstandsforholdene hos ovnens drift med ikke nedsenkede elektroder. Dette medfører en ujevn tilførsel av elektrisk energi til ovnen. Dessuten hemmer de delvis veldig sterke elektrodebevegelsene oppbygningen av reaksjonsrom i ovnen.

Oppfinnelsen tar utgangspunkt i oppgaven å lage en styreanordning som beskrevet innled-ningsvis, som stabiliserer effekttilførselen til den elektriske reduksjonsovnen og derved øker energitilførselen og produksjonen. Dessuten skal elektrodebevegelsene reduseres til et minimum slik at reaksjonsrommene kan bygges uforstyrret opp.

Oppgaven løses ifølge oppfinnelsen ved at styreanordningen består av styrbare kraftelektroniske vekselstrømbrytere som kobles sekundærsidig til høystrømslederne som igjen er forbundet med reguleringssystemet over tennledninger som leder styrende tennimpulser. Videre er styreanordningen laget slik at korte svingninger i de elektriske parametrene glattes ut kun ved hjelp av vekselstrømsbryterne. Reguleringen av energitilførselen skjer ikke lenger gjennom forandring av elektrodenes posisjon, men hovedsakelig gjennom styrbare kraftelektroniske brytere som kobles sekundærsidig til høystrømslederne. Ved hjelp av fasesnittstyring av krafthalvlederne er det mulig trinnløst å regulere effektivverdien til sekundærstrømmene. Fasesnittstyringen av krafthalvlederne er veldig rask sammenlignet med den tidligere mekaniske forstillingen av elektrodene. På denne måten kan det responderes raskere på forandringer i prosessens elektriske parametere, og ovnens effekt kan dermed stabiliseres.

Formålet med den mekaniske forstillingen av elektrodene begrenser seg til utglatting av spenningsforholdene i badspenningene ved grove ska I-verd i-avvik og til utjevning av elektrodeavbrannen.

Det har vist seg å være en fordel når reguleringssystemet omfatter en fasesnittstyring av krafthalvlederne som trinnløst regulerer effektivverdien av sekundærstrømmene.

Med fordel kan reguleringssystemet utformes slik at det regulerer effektivverdien av sekundærstrømmene hos reduksjonsovner i knapsackkobling.

Ifølge oppfinnelsen kan krafthalvlederne omfatte antiparallelt koblede tyristorsatser som muliggjør en fasesnittstyring av den trefasede vekselstrømmen.

I motsetning til den mekaniske forstillingen av elektrodene kan fasesnittstyringen av krafthalvlederne raskt reagere på forandringer av ovnsprosessens elektriske parametere og kan stabilisere ovnseffekten.

Med fordel kan forstillingsanordningen for elektrodene utformes slik at den glatter ut spenningsforholdene av badspenningene ved grove skal-verdi-avvik, og at den utjevner elektrodeavbrannen.

En optimal regulering får man når strøm- og spenningsreguleringen er mest mulig dekoblet fra hverandre.

Det har vist seg å være en fordel at elektrodene i reduksjonsovnens høyspenningssystem er parvis stjernekoblet. Alternativt kan elektrodene i reduksjonsovnens høyspenningssystem kobles med en trefasetransformator eller tre énfase transformatorer i knapsackkobling. Ifølge oppfinnelsen er det også mulig å trekantkoble elektrodene i reduksjonsovnens høyspennings-system.

Det er spesielt fordelaktig når reguleringssystemet er utført slik at de enkelte elektrode-strømmene til baking av søderbergelektrodene kan begrenses.

Ifølge oppfinnelsen kan reguleringssystemet utformes slik at det begrenser transformator- strømmene for å forhindre skader ved overstrømmer, spesielt i spenningsområdet under effektknekkpunktet, eller slik at det begrenser transformatoreffekten for å forhindre overtemperaturer og dermed øke transformatorenes levetid, spesielt i spenningsområdet over strømknekkpunktet.

Det er ifølge oppfinnelsen også mulig å utforme reguleringssystemet slik at det begrenser blindeffekten for å overholde garantiverdier for effektfaktoren.

Levetiden til effektbrytere og lasttrinnbrytereøkes hvis reguleringssystemet utformes slik at effektbryterne og lasttrinnbryterne kan svitsjes i nesten strømløs tilstand.

Forstyrrelsene av de metallurgiske reaksjonsrommene reduseres til et minimum hvis reguleringssystemet er utført slik at det planlegges ekstra dødtid og/eller hystereser ved elektrodeforstillingen, som fremmer oppbygningen av reaksjonsrommene nedenfor elektrodene. Hyppige mekaniske elektrodebevegelser for regulering av de elektriske parametrene forstyrrer reaksjonsrommene og hemmer den metallurgiske smelte- og reaksjonsprosess.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet nedenfor ved hjelp av eksempler på utførelse illustrert i tegningene. Disse viser:

Fig. 1: oppfinnelsens reguleringssystem for enfaset oppbygning,

Fig. 2: en seks-elektrode-ovn med parvis koblede elektroder,

Fig. 3: en tre-elektrode-ovn med én trefasetransformator i knapsackkobling,

Fig. 4: en symmetrisk oppbygd tre-elektrode-reduksjonsovn med tre énfase transformatorer i knapsackkobling og

Fig. 5: en kurveskare til forklaring av oppfinnelsens fordeler.

Figur 1 beskriver oppfinnelsens reguleringssystem 1 som omfatter en overvåkning 2, en strømregulering 3, en fasesnittstyring 4 og en spenningsregulering 5. Til styringen kan det eksempelvis tilknyttes en PC (personal computer) 6.

I figur 1 er det vist kun én fase og én elektrode av et trefasesystem.

Over en svitsjeledning 7 kan en ovnsbryter 8 ved hjelp av en motor 9 koble den i det følgende beskrevne ovnen til forsyningsspenningen 10 som ligger ved primærsiden av ovnstransformatoren 11 hvis lasttrinnbryter styres av reguleringssystemet 1 ved hjelp av en stilleinnretning 12.

Tilknyttet sekundærsiden av ovnstransformator 11 er det en kraftelektronisk vekselstrøms-bryter, krafthalvleder 13, som er forbundet med en elektrode 14 som kan senkes ned i badet til den jordete ovnen 15.

Krafthalvlederen 13 kan inneholde to antiparallelt koblede kraftelektroniske brytere. Som halvlederbyggesteiner kan det her fortrinnsvis brukes tyristorer på grunn av de høye effektene på flere MVA, men også styrbare krafttransistorer. Over en tennledning 16 forsynes krafthalvlederen 13 med tennimpulser fra reguleringssystemet 1 for å aktivere den.

Et hydraulisk system 17 bevirker en langsom elektroderegulering slik at spenningsforholdene av badspenningene utglattes ved grove skal-verdi-avvik og slik at elektrodeavbrannen utjevnes. En måleanordning 18 tilfører reguleringssystemet 1 et signal tilsvarende posisjonen til elektroden 14.

Tilknyttet reguleringssystemet 1 er det måle- og overvåkningsanordninger 19 for de elektriske størrelsene som tilføres primærspenningen UPRI og primærstrømmene IPRI og tilsvarende måleverdier. Måle- og overvåkningsanordningene 19 beregner herav de nødvendige verdiene for reguleringssystemet 1. Foran ovnsbryteren 8 er jordfeilovervåkningen 20 forbundet med forsyningsspenningen 10, som også fører sine måleverdier til reguleringssystemet 1.

Oppfinnelsens reguleringssystem 1 kan enten realiseres vha programmerbar logisk styring (PLS), et prosesskontrollsystem, en PC (personal computer) 6 eller et annet dataassistert system. Som inngangsstørrelser til reguleringssystemet 1 tjener de elektriske størrelsene levert av de primær- og sekundærsidige overvåkningssystemene 19 og posisjonene til lasttrinnbryterne eller til stjerne-trekant-bryterne, hvis tilstede. Hvisønskelig, kan målingen av elektrodeposisjonen integreres i styre- og reguleringssystemet 1.

Utgangsstørrelsene til reguleringssystemet 1 erforstillingsverdierforde hydrauliske ventilene til heving og senking av elektrodene 14 og innstillingsstørrelser for styreelektronikken til fasesnittstyringen 4 av krafthalvlederne 13.

Reguleringssystemet 1 kan utvides med automatisk innstilling av lasttrinnbryteren til ovnstransformatorene 11 for å begrense den nødvendige styrevinkelen a og for å forhindre små strømutfall ved lysbuedrift og deilast.

I figurene 2 til 4 vises vekselstrømskjemaet av høystrømsidens tre faser. Figur 2 viser ovnen 15 med seks parvis koblede elektroder 14, forbundet over krafthalvlederne 13 med fasene U, V, W av ovnstransformatorens 11 sekundærside.

I figur 3 vises ovnen 15 med tre elektroder 14 som er koblet til en trefasetransformator i knapsackkobling.

Oppbygningen av høystrømsystemet framstilt i figur 4 viser tre énfase transformatorer og vekselrettere anordnet i 120o vinkel, og en vinkelsymmetrisk utlegning av høystrømsledningene og elektrodesøylene. Ved hjelp av den gjennomgående symmetriske oppbygningen kan det oppnås like forhold av de respektive impedansene som igjen fremmer en mest mulig regelmessig effekttilførsel til reduksjonsovnen og derved belaster høyspenningsnettet så symmetrisk som mulig. Prosessrelaterte usymmetriske belastninger kan godt motreguleres av oppfinnelsen.

Knapsackkoblingen anvendes hos elektriske reduksjonsovner med tre elektroder. I denne koblingen føres tilknytningene av ovnstransformatorenes sekundærviklinger frem og trekant-kobles først ved de tre elektrodene. De tre elektrodene danner så med ovnsbadet en stjerne-formet last, der ovnsbadet er stjernepunktet. Gjennom den magnetfeltkompenserende utlegning av høystrømslederne minskes ovnsreaktansen. Slik kan ovnen tilføres en virkeeffekt som er høyere i forhold til transformatoreffekten, hvilket resulterer i en bedre effektfaktor cos ty.

Til anvendelse kommer her enten en enfaset styrbar vekselretter i forbindelse med énfase ovnstransformatorer eller trefasede styrbare vekselrettere i forbindelse med trefase ovnstransformatorer. Vekselretternes effektdel til strømregulering realiseres per fase ved to antiparallelt koblede kraftelektroniske brytere. Som halvlederbyggesteiner skal det her fortrinnsvis brukes tyristore på grunn av de høye effektene på flere MVA. Men det kan også anvendes styrbare krafttransistorer.

Knapsackkoblingen framstilt i figurene 3 og 4 har også fordelen av en reaktansfattig kobling av høystrømsledningene på grunn av de elektriske feltenes kompensasjonseffekter. Dette minsker blindeffektandelen i reduksjonsovnen. Det kan også tenkes en kobling der transformatorens sekundærviklinger er trekantkoblet, med tre sekundærtilknytninger som føres frem til hovedledningene og som er stjernekoblet over elektrodesøylene og badet, som f.eks. er vanlig ved lysbueovner til stålfremstilling.

I tillegg til hovedoppgaven, beskrevet ovenfor, har oppfinnelsen følgende fordeler beskrevet nedenfor.

1. Begrensning av de enkelte elektrodestrømmene til baking av søderbergelektrodene

Ved oppstart av ovnen eller etter elektrodebrudd er det viktig å begrense elektrodestrømmen IE avhengig av bakestadiet og for å unngå skader. Ved hjelp av vekselretteren kan den respektive optimale elektrodestrømmen IE føres gjennom elektroden 14 etter et gitt bakeprogram, og det kan unngås skader av elektroden 14 gjennom overstrømmer. For å forhindre ferske brudd av de ,grønne' søderbergelektrodene kan den mekaniske forstillingen av elektroden 14 stilles i bero. 2. Begrensning av transformatorstrømmene for å unngå skader ved overstrømmer, spesielt i spenningsområdet under effektknekkpunktet

Transformatorene 11 beskyttes ved overstrømsrelé som utløser ovnsbryteren 8 ved overstrømmer og avbryter produksjonsprosessen. Avhengig av det respektive spenningstrinnet kan oppfinnelsens reguleringssystem 1 begrense den tilhørende maksimale transformator-strømmen ved hjelp av programvare og så unngå avslåing av transformatoren ved overstrøm. Den rette kurveavsnitt 20 vist i figur 5 viser strømbegrensningen i avhengighet av sekundærspenningen. I figur 5 fremstilles det en kurveskare som illustrerer den gjensidige avhengigheten mellom sekundærspenningen og sekundærstrømmen. 3. Begrensning av transformatoreffekten for å unngå overtemperaturer, og dermed oppnåøkning av transformatorenes levetid, spesielt i spenningsområdet over strømknekkpunktet

Ved lave badmotstander kan det oppstå en overskridelse av den maksimalt tillatte tilsynelatende effekt som kan skade ovnstransformatorene 11 gjennom overtemperaturer og som kan minske levetiden til ovnstransformatorene 11. Ved hjelp av vekselretteren og vekselstrøms-spenningsomformeren kan ovnstransformatorenes 11 tilsynelatende effekt begrenses til en maksimalverdi. Dette oppnås gjennom strømbegrensning avhengig av det respektive spenningstrinnet, som det for eksempel kan avleses av annet kurveavsnitt 21 i figur 5.

4. Begrensning av blindeffekten for å overholde garantiverdier for effektfaktoren

Ofte må det overholdes grenseverdier for effektfaktoren cos ty som er fastsatt i kontrakten mellom anleggsoperatør og kraftleverandør. Gjennom reguleringssystemet kan underskridelse av grenseverdiene unngås ved enkel reduksjon av ovnseffekten. 5. Unngåelse og begrensning av ovnsdesign- og prosessrelaterte usymmetriske belastninger av det matende høyspenningsnettet

Gjennom ovnens geometri, som f.eks. firkantovner, og/eller serieanordning av elektrodene 14 og/eller bruk av en trefasetransformatoren eller tre énfase transformatorer i seriekobling oppstår det nødvendigvis usymmetrier ved forlegning av høystrømslederne og dermed varierende tapsmotstander og blindmotstander. Usymmetriske belastninger forekommer også på grunn av prosessrelaterte varierende motstandsforhold i reduksjonsovnens bad. Disse uønskede usymmetriske nettbelastningene kan godt motvirkes av reguleringssystemet 1. 6. Økning av levetiden til effektbrytere og lasttrinnbrytere gjennom svitsjing i nesten strømløs tilstand

Gjennom svitsjing av ovnsbryteren 8 og av spenningstrinnbryterne under last minskes vanligvis levetiden til de elektriske driftsmidler. Dessuten kan det ved svake nett forekomme rippel på grunn av de høye svitsjeeffektene. Gjennom oppfinnelsens reguleringssystem 1 kan krafthalvlederne 13 sperres før svitsjing av ovnsbryteren 8 eller av trinnbryterne slik at effektbryterne kan opereres i nesten strømløs tilstand. Kun transformatorenes 11 tomgangsstrøm må svitsjes.

Videre kan det ellers store antall spenningstrinn reduseres på grunn av forbedret regulering og muligheten til begrensning av elektrodestrømmen ved oppstart av ovnen 15.

Oppfinnelsens styreanordning gjør det mulig å drive en dreiestrømsovn med tre eller seks elektroder uten behov for bunnelektroder. Tyristorsatsene kobles antiparallelt, hvorved den trefasede vekselstrømmen opprettholdes i fasesnittstyrt form.

Reguleringsanordningen som gir opphav til oppfinnelsen er spesielt avstemt mot prosess-behov av elektriske reduksjonsovner der elektrodebevegelser så langt som mulig skal unngås, fordi de virker forstyrrende på den metallurgiske smelte- og reduksjonsprosessen. Den hydrauliske forstillingen av elektrodene skal i realiteten bare utjevne elektrodeavbrannen og bare reagere på større spenningsavvik.

Fordi sekundærstrømmen i ovner med knapsackkobling ikke er lik elektrodesøylestrømmene trenges det her en spesiell reguleringsmetode som muliggjøres gjennom oppfinnelsens reguleringssystem 1.

Claims (16)

1. Styreanordning for vekselstrøms-reduksjonsovner (15) med elektroder (14), omfattende en transformator (11) og et reguleringssystem (1) for styrt energitilførsel til vekselstrøms-reduksjonsovnene (15), hvor reguleringssystemet styrer en forstillingsanordning (17) for elektrodene (14),karakterisert vedat styreanordningen videre omfatter styrbare kraftelektroniske vekselstrømsbrytere (13) som er sekundærsidig koblet til høystrømslederne og som er forbundet over en tennledning (16) med reguleringssystemet (1) for overføring av styrende tennimpulser, der styreanordningen er utført slik at korte svingninger i de elektriske parametrene kun utglattes av vekselstrømsbryterne (13).

2. Styreanordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) omfatter en fasesnittstyring (4) av krafthalvlederne (13), hvilken fasesnittstyring trinnløst regulerer effektivverdiene til sekundærstrømmene (Isec).

3. Styreanordning i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at det regulerer effektivverdiene til sekundærstrømmene (Isec) hos reduksjonsovner i knapsackkobling.

4. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat krafthalvlederen (13) omfatter antiparallelt koblede tyristorsatser.

5. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat fasesnittstyringen (4) av krafthalvlederne (13) raskt reagerer på endringer i ovnsprosessens elektriske parametre og dermed stabiliserer ovnens (15) effekt.

6. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat forstillingsanordningen (16) for elektrodene (14) er utført slik at spenningsforholdene av badspenningene glattes utved grove skal-verdi-avvik og elektrodeavbrannen utjevnes.

7. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 6,karakterisert vedat strøm- (3) og spenningsregulering (5) er mest mulig dekoblet.

8. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 7,karakterisert vedat elektrodene (14) av reduksjonsovnens (15) høystrømsystem er parvis stjernekoblet.

9. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 7,karakterisert vedat elektrodene (14) av reduksjonsovnens (15) høystrømsystem er koblet med én trefasetransformator eller tre énfase transformatorer i knapsackkobling.

10. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 7,karakterisert vedat elektrodene (14) av reduksjonsovnens (15) høystrømsystem ertrekantkoblet.

11. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 9,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at de enkelte elektrodestrømmene (IE) til baking av søderbergelektrodene kan begrenses.

12. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 10,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at transformatorstrømmene kan begrenses for å unngå skader gjennom overstrømmer, spesielt i spenningsområdet under effektknekkpunktet.

13. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 11,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at transformatorstrømmene kan begrenses for å unngå overtemperaturer i transformatorene (11), spesielt i spenningsområdet over strømknekkpunktet.

14. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 12,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at blindeffekten kan begrenses for å overholde garantiverdier for effektfaktoren (cos ty).

15. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 13,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at effektbryteren (8) og lasttrinnbryterne kan svitsjes i nesten strømløs tilstand.

16. Styreanordning i samsvar med ett av kravene 1 til 13,karakterisert vedat reguleringssystemet (1) er utført slik at det planlegges ekstra dødtid og/eller hystereser ved forstillingen av elektrodene (14).