DE2731014A1

DE2731014A1 - Einrichtung zur regelung der lichtbogenlaenge eines drehstrom-lichtbogenofens

Info

Publication number: DE2731014A1
Application number: DE19772731014
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Hohendahl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2731014C3; DE2731014B2

Description

Einrichtung zur Regelung der Lichtbogenlänge eines
Drehstroi-Lichtbogenofens Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Lichtbogenlänge eines Drehstrom-Lichtbogenofens uuter Verwendung eines Impedanzreglers, dessen Sollwert über einen Multiplikator in je einem der Meßzweige für Strom oder Spannung vorgegebenen wird.
Das Prinzip der Regelung des Elektrodenabstandes in Lichtbogenöfen ist aus der deutschen Patentschrift 1 183 185 bekannt, nach der als Ersatzgröße für die Regelung der Lichtbogenlänge die Impedanz benutzt wird. Durch Anwendung dieses Prinzips, das sich iür den Betrieb von Lichtbogenöfen bewährt hat, lassen sich der Normalbetrieb und Grenzzustände der Ofenführung, wie Zünden des Lichtbogens, Lichtbogenabriß und Kurzschluß, mit einfachen Mitteln beherrschen.
Durch den Auibau der Regel einrichtung aus elektroniechen Bauelementen konnten Verbesserungen in der Berücksichtigung von Randbedingungen und die prozeßabhängige Vorgabe von Arbeitspunkten erzielt werden (Techn. Mitteilungen AEG-Telefunken, Band 63, 1973, Heft 6, Seiten 232 bis 235).
Die Elektrodenregelung nach dem Prinzip der Impedanzregelung erfüllt die ihr gestellten Aufgaben zufriedenstellend, d.h. mit reproduzierbaren Arbeitspunkten, solange folgende Voraussetzungen erfüllt werden können: - konstante Spannung des den Ofen speisenden Netzes - gleichbleibende Oien-Ipedanzen - gleichbleibende Oberschwingungen im Ofenstrom - keine auf derselben Netzschiene parallel arbeitenden anderen Lichtbogenöfen.
Die Elektrodenregelung reagiert aui jede Abweichung von diesen Voraussetzungen mit einer Veränderung des vorgegebenen Arbeitspunktes für die Regelung der Lichtbogenlänge. Wegen der Kopplung der elektrischen Größen der drei Stränge miteinander ist außerden im allgemeinen eine Veränderung der Relation zwischen den Strängen die Folge. Beide Effekte sind unerwünscht.
Im Arbeitsbereich der Kennlinie eines Hochstrom-Lichtbogens ist die Lichtbogenspannung nahezu unabhängig vom Strom, jedoch praktisch proportional der Lichtbogenlänge.
In den deutschen Offenlegungsechriften 24 05 252 und 24 37 887 ist eine Meßanordnung zur Ermittlung der Lichtbogenspannungen angegeben. Danach läßt sich die Lichtbogenspannung aus der Strngspannung, dem Wirkspannungsabfall auf der zugehörigen Leitung und den auf die Gegeninduktivitäten des Systems zurückzuführenden Blindspannungsabfällen, die den zeitlichen Ableitungen der Ströme in den beiden anderen Leitungen proportional sind, ohne prinzipielle Fehler indirekt bestimmen.
Ferner ist es bekannt, durch Multiplikation der Lichtbogenleistung mit der Lichtbogenspannung den Verschleißindex nach Schwabe festzulegen (AllE 1962, Heft 20, Seite 195 - 206).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorzüge der bewährten Iapedanzregelung eine Einrichtung zu schaffen, die eine Regelung auf konstante Lichtbogenlänge ermögliche, ohne daß Einflüsse des Netzes und der anderen Stränge wirksam werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Iapedanzregler ein die Lichtbogenspannung regelnder preis vorgeordnet ist, der als Istwert die in einer Meßanornung erfaßte, der Lichtbogenlänge proportionale Lichtbogenspannung zugeführt ist. Die Ausgangsgröße des Regelkreises für die Lichtbogenspannung korrigiert den Arbeitspunkt des Impedanzreglers. Dadurch wird die Einbuße an Wirkleistungsaufnahne bei betriebemäßig auftretenden Elektrodenkurzschlüssen und Lichtbogenabrissen verringert.
Vorteilhafterweise wird der Regelkreis für die Lichtbogenspannung ein Regelkreis für die Lichtbogenleistung oder den Verschleißindex überlagert.
An Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
Mach Figur 1 sind die nicht dargestellten Elektroden eines Drehstroa-Lichtbogenofens 1 Ueber die Zuleitungen 2 bis 4 mit einem Metz verbunden. In jeder der Zuleitungen ist ein Stromwandler 5 angeordnet. Mittels eines Spannungswandlers 6 wird die jeweilige Ofenspannung gegen den Ofensternpunkt 7 gemessen.
Der Übersichtlichkeit wegen ist die Regeleinrichtung nur einphasig, und zwar für die Zuleitung 2, dargestellt. Von eine für jede der Elektroden vorgesehenen Impedanzregler 8 werden Verstellbefehle auf eine Elektrodenverstelleinrichtung 9 gegeben. Die Meßwerte von Strom und Spannung werden des Impedanzregler mit entgegengesetzten Vorzeichen vorgegeben, In einem der beiden Meßzweig, im Ausführungsbeispiel ii Strommeßzweig, ist ein Multiplikator 10 eingefügt, über den der Arbeitspunkt des Iipedanzreglers festgelegt wird. Der Multiplikator 10 wird ferner eine Größe zugeftihrt, die aus der von einer Funktionsgeber 11 vorgegebenen Iipedanzsollwert und der Ausgangswert eines Lichtbogenspannungsreglers 12 gebildet ist. Der Sollwert UL* für den Lichtbogenspannungsregler wird von einem weiteren Funktionsgeber 13 vorgegeben, während eine der eingangs erwähnten Meßanordnungen 14, die aus den Meßgrößen der Wandler 5 und 6 die Lichtbogenspannung vermittelt, den Istwert UL liefert.
Wenn die Impedanz und die Lichtbogenlänge einander ähnliche Funktionsverläufe haben, kann der Funktionsgeber 11 mit dem Funktionsgeber 13 identisch sein, d.h. daß beispielsweise der Funktionsgeber 11, wie gestrichelt dargestellt, entfällt und der Funktlonegeber 13 sowohl den Sollwert für die Impedanz als auch den Sollwert für die Lichtbogenspannung liefert. Der Impedanzregler 8 verstellt die Elektrode so lange, bis die Differenz der Eingangsgrößen zu Null wird.
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem der Figur 1 dadurch, daß dem die Lichtbogenspannung regelnden Kreis 12 ein weiterer Regler 15 überlagert ist, dem die Ausgangsgröße des Funktionsgebers 13 als Sollwert PL für die Lichtbogenleistung und das in einem Multiplikator 16 aus der Lichtbogenspannung UL und dem Lichtbogenstrom JL gebildete Produkt als Istwert PL der Lichtbogenleistung zugeführt sind. Die Ausgangsgröße des Reglers 13 liefert den Sollwert für den Lichtbogenspannungeregler 12 und den Impedanzregler 8. Der Regler 15 kann statt als Lichtbogenleistungsregler auch als Regler für den Verschleißindex verwendet werden. In diesem Fall wird das von dem Multiplikator 16 gelieferte Produkt UL . JL in einem weiteren Multiplikator mit der Lichtbogenspannung UL multipliziert und die Ausgangsgröße U2 L UL . je des weiteren Multiplikators dem Regler 15 als Istwert vorgegeben.
Es kann zweckmäßig sein, die Regelung der Lichtbogenlänge und der Lichtbogenleistung bzw. des Verschleißindex als Schrittregelung auszubilden, damit der Arbeitspunkt jeder Elektrode abhängig vom Langzeit-Verhalten aller drei Elektroden eingestellt werden kann. Damit wird die gewünschte Leistungs- bzw.
Verschleißverteilung über alle drei Elektroden erreicht und die gegenseitige Beeinflussung der Elektroden berücksichtigt.
In diesem Fall wird die Regelung vorteilhafterweise in einem Digitalrechner realisiert.
5 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansrüche 9 Einrichtung zur Regelung der Lichtbogenlänge eines Drehstrom-Lichtbogenofens unter Verwendung eines Impedanzreglers, dessen Sollwert über einen Multiplikator in je einem der Meßzweige für Stroh oder Spannung vorgegeben wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Iipedanzregler ein die Lichtbogenspannung regelnder Kreis vorgeordnet ist, dem als Istwert die in einer Meßanordnung erfaßte, der Lichtbogenlänge proportionale Lichtbogenspannung zugeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis für die Lichtbogenspannung ein Regelkreis für die Lichtbogenleistung überlagert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dei Regelkreis für die Lichtbogenspannung ein Regelkreis für den Verschleißindex überlagert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenleistung bzw. der Verschleißindex mittels eines Multiplizierers aus der Ausgangsgröße der Meßeinrichtung und dem Lichtb-ogenstros gebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenspannungsregler und der Regler für die Lichtbogenleistung bzw. für den Verschleißindex nach Art eines DreipunktFeglers ausgebildet und mittels eines Digitalrechners realisiert sind.