DE4200329A1

DE4200329A1 - Regelbare speisestromquelle

Info

Publication number: DE4200329A1
Application number: DE4200329A
Authority: DE
Inventors: Jaan Dr Ing Jarvik; Kuno Dr Ing Janson
Original assignee: Individual
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2012-01-10
Also published as: KR100275221B1; JPH06507351A; RU2111632C1; ATE172823T1; CZ283921B6; ES2124300T3; DE4200329C2; EP0575589A1; SK96493A3; WO1993014557A1; EP0575589B1; US5375053A; CZ185393A3; MX9300037A; JP2961146B2; DE69321769T2; DE69321769D1; SK280764B6; TR27375A

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Speisestromquelle für einen elektrischen Lichtbogen aufweisende Verbraucher, insbesondere für Gleich strom-Lichtbogenöfen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In einer gattungsgleichen regelbaren Speisestromquelle für Gleichstrom- Lichtbogenöfen (vgl. D. Grünberg, W. Reinhard, "Die Stromversorgung des ersten Gleichstrom-Lichtbogenofens", BBC-Nachrichten, 1983, Heft 5, Seiten 151 . . . 157, bzw. DE-OS 31 23 297, H 05 B 7/18 aus dem Jahre 1981), deren Wandler einen stufenweise schaltbaren Transformator aufweist, die Sekundärwicklung des Transformators jedoch an eine Thyristorbrücke zuge schaltet ist, wird über Leistung verbrauchende glättende Drosseln der Elektrodenofen mit Gleichstrom versorgt. Jedoch sind die Regelkreise des ge regelten Stromes und der Spannung sowie der Impulsformerschaltkreis der Thyristorbrücke in dieser Speisestromquelle ein komplizierter aufwendiger Stromgleichrichter. Er weist übermäßig viele in besonderer Weise schalt bare Glieder auf, so daß einmal ihr Gewicht und Abmessungen in Verbindung mit aufwendigen Thyristoren erheblich sind, wobei ein solcher Gleich stromwandler unter hoher Leistung betrieben werden muß.

Mit Hilfe der Thyristorbrücke ist es zwar möglich, kontinuierlich den Arbeitsstrom gleichzurichten. Die Regelung erfolgt in zwei Stromkreisen:

Einmal müssen die Leistung im Lichtbogen gemäß gestellten Anforderungen sowie die Lichtbogenschwingungen begrenzt werden, ebenfalls die Aus nutzung des Stromes bei Kurzschluß. Nachteilig ist einmal, daß wegen der Trägheit der Thyristor-Gleichrichter diese in ihrem Ausgang die Spannung nicht entsprechend den schnellen Änderungen im Lichtbogen ändern bzw. an passen können, und folglich muß dem Lichtbogen zwingend eine Leistungsdrossel zugeschaltet werden. Ferner, um die häufigen Lichtbogenunterbrechungen zu bewältigen, ist es erforderlich, die nominale Lichtbogenspannung mindestens um 20 . . . 25 Prozent niedriger als die Leerlaufspannung des Wandlers zu halten. Diese einzuhaltende Bedingung ergibt jedoch, daß die Leistung des Transformators zu erhöhen ist und der nützliche Leistungsfaktor lediglich 0,7 . . . 0,8 beträgt.

Durch den Thyristor-Gleichrichter ist die Gestalt des dem Netz entnommenen Stromes verzerrt, was zu einer nicht zulässigen Veränderung der Kenn linie der Netzspannung und somit zu Störungen bei anderen elektro energetischen Verbrauchern führt dadurch, daß im Kurzschlußbetrieb im Speisenetz eine unzureichende Leistung vorliegt.

Um die höheren Harmonischen im Strom sowie die Blindleistungsglieder zu kompensieren, ist es unerläßlich, einen Oberschwingungsfilter zu verwenden; in den Fällen jedoch, wenn der Thyristorwandler nicht im ausreichenden Maße die Netzspannungsschwingungen unterdrücken kann, wird es zusätzlich erforderlich, besondere und kostspielige dynamisch arbeitende Kompensa tionsglieder als induktive bzw. Blindleistungsgrößen im Stromkreis vorzu sehen.

Zwar sind noch eine gattungsgleiche regelbare Speisestromquelle und eine Wandlerschaltung hierfür bekannt (vgl. UdSSR-Urheberschein Nr. 10 66 000, H 02 M 7/06 aus dem Jahre 1982). Hier ist jedoch nachteilig, daß im hohen Maße Oberschwingungen bzw. die Harmonischen in dem dem Netz zu entnehmen den Arbeitsstrom auftreten. Dies gilt besonders dann, wenn mit einem Ein phasen-Wandler gearbeitet wird, wobei dieser Nachteil vor allem auf die Gegen-EMK und auf den elektrischen Lichtbogen einwirkt. In dem Wandler liegt nachfolgender Stromverlauf (Stromprofil) vor: Kondensator - Ventil - Last - Ventil - Abzweigung der Sekundärwick lung - Wicklung - Kondensator, wobei der zugehörige induktive Widerstand lediglich nur einen kleinen Teil der induktiven Streuung des Transforma tors ausmacht. Beim Ein- und Ausschalten der Gleichrichterventile bei der tatsächlichen Kommutation in diesem Stromverlauf findet vielfach ein scharfer Spannungsabfall statt. Dies führt zu schnellem Anstieg oder schnellem Stromabfall in der Sekundärwicklung des Transformators. Dadurch vergrößern sich in dem zugehörigen Endbereich die Amplituden der Oberschwingungen in dem vom Netz her entnommenen und benötigten Strom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer regelbaren Speise stromquelle und einer zugehörigen Wandlerschaltung eingangs genannter Art, bei einfacher Regelung des Lichtbogenofens, den Aufwand der elek trischen Bauteile an Gewicht und Abmessungen bei einfacher Bauart zu verringern, ihren hohen Leistungsfaktor sicherzustellen, im netz seitigen Strom die hohen Oberschwingungen und die Netzspannungs schwankungen zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 sowie im Nebenanspruch 11 angegebene Maßnahmen erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgendem Zusammenhang

Es ergibt sich eine Vereinfachung der Konstruktion der Stromquelle erstens daraus, daß anstelle von Thyristoren Dioden verwendet werden. Ein die Thyristoren regelnder Kreis und ein solcher für die automatische Regulierung des Stromprofils des Wandlers fehlen somit. Bei näherungs weiser Abschätzung der Kosten der Dioden aufweisenden Gleichrichter brücke sind die Aufwendungen näherungsweise neunmal kleiner als bei einer Thyristorbrücke mit zugehörigem Regelkreis.

Zweitens verringert sich die Anforderung an die Leistung der zugehörigen Apparatur, so daß diese insoweit vereinfacht und verbilligt wird.

In der Thyristor-Stromquelle sind im Gleichstromleiterkreis eine oder mehrere reaktive Glieder, d. h. Drosselspulen, nachfolgend Spulen, vor handen. Bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle jedoch gibt es zwar eine größere Anzahl von Spulen im Wechselstromkreis, jedoch die summarisch erforderliche Leistung dieser Spulen ist um den Faktor 2 . . . 2,5 kleiner. Der Leistungsunterschied in bezug auf die Spulen begründet sich darin, daß diese in unterschiedlichen Stromquellen eben unterschiedliche Funk tionen ausüben.

Auch wird der anmeldungsgemäße Transformator in bezug auf die erforder liche Leistung vorteilhaft kleiner. Die bei der Thyristor-Stromquelle er forderliche Leistung des Transformators übersteigt in der Regel die Nennleistung einer normalen Stromquelle um 1,5 . . . 1,6mal; bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle ist dies jedoch nur um 5 bis 10 Prozent der Fall. Der zuge hörige Unterschied erklärt sich durch die unterschiedliche Arbeitsweise. Bei der Thyristor-Stromquelle ist die Nennspannung um 20 bis 25 Prozent niedriger als bei der Leerlaufspannung, wobei die Verringerung der Spannung durch die erforderliche Regelung der Öffnungswinkel der Thyristoren nachteilig bedingt ist. Infolge der Verringerung der von der Stromquelle herrührenden Spannung einerseits und aufgrund der im Strom erscheinenden induktiven Größen andererseits ergibt sich, daß im Normalbe trieb die von der Stromquelle erreichbare Leistung etwa 1,5mal kleiner als die Maximalleistung wird. Jedoch bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle ist der Wert der nominalen ausgerichteten Spannung etwa gleich dem effektiven Spannungssollwert der Sekundärwicklungen (oder der zweiten Wick lungen) des Transformators, so daß die Ströme des Transformators bei dieser Arbeitsweise keine zu berücksichtigenden induktiven Komponenten enthalten. Deshalb unterscheidet sich die volle Leistung des Transformators im Nennbetrieb bei der üblichen Arbeitsweise wenig von der Leistung auf der Gleichstromseite der Speisequelle.

Im Regelkreis des Thyristor-Gleichrichters ist zwar eine Kondensator batterie nicht vorgesehen, aber mit dem Zweck, einen ökonomisch brauch baren Leistungsfaktor (etwa 0,95) zu erhalten, ist es unerläß lich, parallel zur Thyristor-Stromquelle mindestens ein statisches Kompen satorglied einzuschalten, welches Blindleistung abgibt. Dieser Kompensator besteht aus einer Kondensatorbatterie, welche gegenüber den Stromober wellen durch Blindleistungsglieder geschützt ist. Die erforderliche Leistung dieser Kondensatoren des statischen Kompensators ist um einiges größer als die erforderliche Leistung der Kondensatoren im Verbund der anmeldungsgemäßen Stromquelle (in der Größenordnung von 5 . . . 50 Prozent).

Die vereinfachte Konstruktion und das Verkleinern der erforderlichen Leistung der Apparatur führt dazu, daß der Kostenaufwand der vorgeschla genen Stromquelle vorteilhaft lediglich 60 Prozent derjenigen der Thyristor-Stromquelle beträgt (dies gilt als vorläufige Abschätzung für den Fall, daß die während der Arbeit der Thyristor-Stromquelle auf tretenden Spannungsschwingungen im Netz nicht eine vorgegebene Norm über schreiten und ihre dynamische Kompensation nicht erforderlich wird).

Die Verringerung des nachteiligen Rückflusses an das Netz drückt sich aus durch die Verringerung der Spannungsschwankungen im Netz als auch eine Verringerung der höheren Oberwellen in dem dem Netz entnommenen Strom.

Eine Verringerung der Spannungsschwingungen im Netz wird dadurch erreicht, daß aufgrund der gegenseitigen Kompensation der Blindleistungsanteile der Ströme, gebildet aus der Kondensatorbatterie und den Drosseln, die Blindleistungskomponente des Netzstromes der anmeldungsge mäßen Stromquelle in allen Arbeitsbereichen, vom Leerlauf beginnend bis zum Kurzschluß, relativ gering wird. Die maximalen vorkommenden Werte des Netz blindstromes beträgt 20 . . . 40 Prozent von dem Netzwirkstrom des Nennbetriebs. Bei dem Thyristorgleichrichter jedoch beträgt die reaktive Komponente im Arbeitsbereich des Kurzschlusses praktisch den gleichen Wert der maximalen Stromamplitude und beträgt 100 . . . 120 Pro zent der Wirkkomponente bei normalem Arbeitsbetrieb. In Verbindung damit verringern sich die Spannungsschwankungen im Netz vorteilhaft drei- bis viermal.

Die Verringerung der höheren Oberschwingungen in dem benötigten Strom wird erstens dadurch erreicht, daß der Strom-Leiterkreis keine elektri schen Glieder mit Phasenregelung aufweist, z. B. keine geregelte Drossel oder geregelten Thyristor. Bei Einsatz einer Phasenregelung fehlt zu Beginn der Halbperiode der Netzstrom, aber zu einem anderen beliebigen Zeitpunkt, z. B. während der Mitte der Halbperiode, findet eine Sättigung im Stahlkern der Drossel bei dieser Regelung statt oder dem Thyristor wird ein Zündimpuls eingespeist, und danach steigt der Netzstrom auf einen Sollwert an, welcher bestimmt ist durch den Belastungswiderstand. Auf diese Weise findet eine Verzerrung des sinusförmigen Stromes statt. Anmeldungsgemäß jedoch, da solche Regelglieder fehlen, ist der Strom aus der anmeldungsgemäßen Stromquelle nicht verzerrt. Andererseits findet eine Verzerrung des sinusförmigen Stromes auch in der nicht geregelten Diodenbrücke statt, indem tatsächlich ein Ablauf durch Schließen der ersten und Öffnen der andern Dioden stattfindet, und verbunden damit, eine Abwandlung (Umschalten) der Stromkreise. Der Umschaltvorgang ruft in den elektrischen Gliedern des Stromkreises eine sprungartige Ände rung der Spannung hervor, wodurch der sinusförmige Strom verzerrt wird, der diese Glieder durchsetzt. Diese Spannungssprünge verzerren den Strom umso mehr, je weniger induktive Glieder in dem Stromkreis (Stromprofil) vorhanden sind. Die kleinste Induktivität besitzen Stromprofile (Strom kreise), welche die Kondensatorbatterie und zugehörige Sekundärwicklun gen des Transformators durchsetzen. Die Zusatzdrossel im Leiterkreis der zugehörigen Sekundärwicklung des Transformators gestattet die Induktivi tät dieses Stromkreises zu erhöhen; damit ist das Niveau der höchsten Oberschwingungen im Arbeitsstrom verringert. Das erreichbare Niveau der höchsten Oberschwingungen im Arbeitsstrom in allen Arbeitsbereichen über steigt nicht 6 . . . 8 Prozent des normalen Stromes, ohne die Vergrößerung der Anzahl der Phasen des Wandlers und 2 . . . 3 Prozent bei Vergrößerung der Anzahl der Phasen bis 12. Der Bereich der Harmonischen in einem Thyristor-Gleichrister hat im Vergleich dazu die Werte 20 bis 25 bzw. 10 bis 15 Prozent.

Die Verringerung der Spannungsschwingungen des Netzes und der höheren Harmonischen des benötigten Stromes gestatten, daß die anmeldungsgemäße Stromquelle ohne einen teuren dynamischen Kompensator und ohne im Netz eingeschaltete Filter arbeiten kann, wobei in diesen Netzen die Leistung im Kurzschluß die Leistung der Stromquelle nur 12 bis 15mal übersteigt. Dies ist 3-4mal weniger als im Thyristor-Gleichrichter. Die Herab setzung der notwendigen Leistung im Kurzschlußbereich des Netzes um drei bis viermal erhöht wesentlich die Anzahl der Netze, mit welchen gearbeitet werden kann, ohne eine dynamische Kompensation. Die Kosten einer Thyristor-Stromquelle mit dynamischer Kompensation ist etwa 50 bis 60 Pro zent mehr als ohne einen Kompensator. Wenn anstelle einer Tyristor-Strom quelle und eines dynamischen Kompensators die anmeldungsgemäße Strom quelle eingesetzt wird, dann beträgt die Verringerung der einzusetzen den Apparatur etwa den Faktor 2,2.

Bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle erreicht man einen höheren Wert des Wirkungsgrades als bei einer Thyristor-Stromquelle. Der Wirkungsgrad vergrößert sich auf Kosten der Verringerung der Leistungsverluste im Transformator, in den Drosseln und dadurch, daß Thyristoren durch Dioden ersetzt werden.

Der Wirkungsgrad der Transformatoren bei der Thyristor-Stromquelle und bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle sind etwa die gleichen. Bei der Thyristor- Stromquelle jedoch sind die Leistung des Transformators als auch die Leistungsverluste im Transformator etwa um den Faktor 50 Prozent höher.

Wegen der bezeichneten höheren Leistungen der Drossel (Blindwiderstände) in der Thyristor-Stromquelle (um 2 bis 2,5mal) ist die Summe der Leistungs verluste in diesen Drosseln (Blindwiderständen) etwa um den gleichen Faktor auch größer.

In der Thyristor-Stromquelle geht der Belastungsstrom durch zwei hinter einander geschaltete Thyristoren der ausrichtenden Brücke, in der anmel dungsgemäßen Stromquelle jedoch durch zwei hintereinander geschaltete Dioden. Weil der Spannungsabfall im Thyristor etwa um den Faktor 2 größer ist als bei der Diode, folgt, daß der Leistungsverlust in der Thyristorbrücke ebenfalls etwa um den Faktor 2 größer ist als bei der Diodenbrücke.

Folglich betragen die Verluste in der anmeldungsgemäßen Stromquelle etwa 60 Prozent der Thyristor-Stromquelle. Die der anmeldungsgemäßen Stromquelle ist bei der Leistung 70 MW etwa 0,98. Dies ist 1,5 . . . 2 Pro zent mehr als bei der Thyristor-Stromquelle.

Bei der anmeldungsgemäßen Stromquelle wird vergleichsweise auch die Stabi lität des Lichtbogens erhöht. Dies geht darauf zurück, daß die Leerlauf spannung ihre nominelle Spannung auf 30 . . . 40 Prozent erhöht. Dies ist um den Faktor 1,5 bis 2 größer als bei der Thyristor-Stromquelle. Vorteil haft wird dadurch die Anzahl der Lichtbogenabrisse verringert, da die Speicherung der Spannung vorteilhaft erhöht wird.

Die anmeldungsgemäße Stromquelle gestattet, ohne Einsatz von Regeldrosseln und ohne Stufenumschaltung der Spannung am Transformator kontinuierlich die dem Ofen zuzuführende Leistung etwa in Grenzen 65 bis 100 Prozent, bezogen auf die normale Leistung, zu regeln. Hierbei führt die Regelung praktisch zu keiner Verschlechterung des Leistungsfaktors, zu keiner Erhöhung des Pegels der Oberschwingungen und zu keiner Verringerung des Wirkungsgrades, wie dies z. B. bei der Thyristor-Stromquelle erfolgt.

Wenn, im Einzelfall, in der anmeldungsgemäßen Stromquelle im Leiterkreis der induktiven Phasenverschiebungskette des Wandlers steuerbare Ventile (Ventile) verwendet werden (z. B. zwei Thyristoren pro einer Phase), kann man in diesem Einzelfall vorteilhaft die kontinuierliche Regulierung der Leistung bis auf 15 . . . 20 Prozent des Normalwertes verringern. Diese Re gelung verlangt in diesem Falle aber nicht, dem Netz eine Blindleistung zu entnehmen, sondern umgekehrt, ein gewisses Volumen der Blindleistung wird in das Netz eingespeist. Eine Erhöhung der Oberschwingungen und eine Herab setzung des Wirkungsgrades bei dem Regeln sind jedoch wesentlich kleiner als vergleichsweise im Thyristor-Gleichrichter.

Wenn eine Dreiphasen-Stromquelle verwendet wird, bei der die Phasensteller zweige des Wandlers verbunden sind in der Dreieckschaltung, kann man durch Veränderung der Phasenfolge der Speisespannung eine Regelstufe der Leistung erhalten.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild einer regelbaren Einphasen-Stromquelle für den Lichtbogenofen, wobei wesentliche Bauteile des Schaltbildes gestrichelt veranschaulicht sind;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit zusätzlichen Drosseln im Wechselstromleiterkreis des Wandlers und mit Richtdioden, welche den Drosseln enthaltenden Phasenstellerzweigen zugeschaltet sind;

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch mit zusätzlichen Drosseln in dem Gleichstromleiterkreis des Wandlers;

Fig. 4 einen Schaltkreis der regelbaren Dreiphasen-Stromquelle des Lichtbogenofens, aufgebaut auf der Grundlage von 3× einphasigen Wandlern mit einer zusätzlichen Drossel im Wechselstrom-Leiterkreis;

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung, jedoch mit einer zusätz lichen Drossel im Gleichstrom-Leiterkreis;

Fig. 6 einen Schaltkreis der regelbaren Dreiphasen-Stromquelle des Lichtbogenofens mit zusätzlichen Drosseln im Wechselstrom-Leiterkreis und mit zusätzlichen Phasenzweigen, zusammengeschaltet in Form eines "Dreiecks";

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung, jedoch mit Phasen zweigen in Sternschaltung;

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Schal tung der Phasenzweige als ein "gleitendes Dreieck";

Fig. 9 eine Fig. 7 entsprechende Sternschaltung mit zusätzlichen Drosseln im Gleichstrom-Leiterkreis und mit einem Phasensteller-(Phasen schieber-)zweig, deren Transformatorwicklung in zwei Phasen ausgelegt ist;

Fig. 10, 11, 12 bzw. 13 unterschiedliche Ausführungsformen der Phasen stellerzweige und ihre Verbindung in einem Einphasenwandler der Strom quelle;

Fig. 14 veranschaulicht die typische Arbeitsweise eines Wandlers der Stromquelle und die Zuordnung der einzelnen Arbeitsbereiche der Strom quelle unter Ausnutzung zusätzlicher Drosseln im Wechselstrom-Leiterkreis des Wandlers;

Fig. 15 ein Vektordiagramm des Einphasenwandlers gemäß Fig. 1 für eine erste Arbeitsart;

Fig. 16 ein Vektordiagramm eines Einphasenwandlers gemäß Fig. 2 für eine zweite Arbeitsart.

Beispiel 1, bevorzugte Ausführungsform:

Die regelbare Speisequelle für den Lichtbogenofen, nachfolgend Ofen 1, weist einen Wandler 2 zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom auf, der mit einem Transformator 3 versehen ist, wobei die Primärwicklung 4 des letzteren an diesen Wandler 2 angeschlossen ist sowie eine Gleich richtereinrichtung, aufgebaut in Form einer Brücke, nachfolgend Gleich richterbrücke 5. Der diagonale Stromzweig der Gleichrichterbrücke 5 ist an die Elektrode des Ofens 1 angeschlossen. Die Bauteile Wandler 2, eine Einrichtung 6 zur Regulierung bzw. Verstellung der Position einer Elektrode, um den Spalt bzw. den Abstand zwischen der Elektrode 7 und der Wanne 8a für das flüssige Metall im Ofen 1 zu verändern, ein Spannungs regler 9, ferner ein Komparator 10 und ein Meßwandler 11 dienen zur Aus bildung bzw. zur Überwachung der Spannungskennlinien an den Elektroden des Ofens 1. Die Ausgangsspannung des Wandlers 2 wird zum Ofen 1 zuge führt, aber ebenfalls durch den Meßwandler 11 in Form eines Signales U_d auf den negativen Eingang bzw. die Minusklemme des Komparators für den Spannungsvergleich, wobei auf den positiven Eingang (Plusklemme) des Kom parators der Sollwert der gleichgerichteten Spannung U_ds zugeführt wird. Der Ausgang des Komparators 10 ist mit einem Positionsregler 9a für die Stellung der Elektrode bzw. des Elektrodenarmes 6a mit Hilfe des Spannungs reglers 9 in Verbindung. Das positive Ausgangssignal des Spannungsreglers 9 dient zur Verstellung der Elektrode 7 nach aufwärts, jedoch das entsprech ende negative Signal zur Verstellung der Elektrode abwärts.

Der Transformator weist zwei Sekundärwicklungen (Spulen) 12 und 13 auf. Der Wandler 2 weist zwei in Reihe liegende Phasenstellerzweige 14 und 15 auf. Der Phasenstellerzweig 14 wird gebildet aus einander nachgeschalteter Sekundärwicklung 12 und einer Drossel 16, dagegen der Phasensteller zweig 15 aus hintereinander geschalteter Sekundärwicklung 13 und einem Kondensator 17, wobei die Wicklungen 12 und 13 gleichsinnig ge schaltet sind. Die freien Ausgänge der Phasenstellerzweige 14 und 15 sind an die Eingänge der Gleichrichterbrücke 5 zugeschaltet, welche aus Dioden (Stromventilen) 18 . . . 21 bestehen, aber ihre zusammengeschalteten Aus gänge sind an die Elektroden des Ofens 1 mit Hilfe von zusätzlichen nicht gesteuerten Dioden (Ventilen) 22 und 23 geschaltet, die mit gleicher Polarität geschaltet sind, wie es bei den den Elektroden zugeschalteten Ventilen 18, 20 sowie 19, 21 der Fall ist (Fig. 1). Um den Leistungsko effizienten der Spannungsquelle zu regulieren, sind die Dioden 18 und 19 des einen Wechselstrom-Diagonalzweiges der Gleichrichterbrücke 5, an den Phasenstellerzweig 14 zugeschaltet; welcher Zweig die Drossel 16 enthält, als steuerbare Dioden, vgl. Fig. 2, ausgebildet.

Beispiel 2

Gemäß zweiter Ausführungsform der steuerbaren Speisequelle, vgl. Fig. 2, ist eine Drossel 24 im Wechselstromzweig der Brücke 5 vorgesehen, wobei die Drossel zwischen dem Verbindungspunkt der zusätzlichen Dioden (Ventile) 22 und 23 und dem Verbindungspunkt der Phasenstellerzweige 14 und 15, angeschlossen ist.

Beispiel 3

Gemäß dritter Ausführungsform der steuerbaren Speisequelle, vgl. Fig. 3, ist als besondere Eigenart vorgesehen, zusätzliche Drosseln 25 und 26 im Leiterkreis der Gleichrichterbrücke 5 vorzusehen, wobei diese Drosseln zwischen jeder Ofenelektrode und den zusätzlichen Dioden 22 und 23 zuge schaltet ist.

Einzelheiten im Betrieb der regelbaren Dreiphasen-Stromquellen am Licht bogenofen

Die Dreiphasen-Stromquelle (Speisequelle) gemäß Fig. 4 besitzt in jeder Phase einen einphasigen Wandler. Diese einphasigen Wandler sind an einer Gleichstromseite parallel geschaltet. Die Ausgangsspannung dieser parallel geschalteten einphasigen Wandler ist im wesentlichen gleich derjenigen wie während der Arbeit der einphasigen Wandler einzeln für sich, während der Ausgangsstrom etwa um das dreifache größer ist, verglichen mit dem Ausgangsstrom nur eines der Wandler. Die Arbeitsweise der einphasigen Wandler im Verbund dieser Speisequelle unterscheidet sich wenig von der Arbeitsweise der Wandler einzeln für sich.

Die Dreiphasen-Strom- oder Speisequelle gemäß Fig. 5 hat in jeder Phase einen Einphasenwandler mit einer zusätzlichen Drossel im Gleichstrom- Leiterzweig, Fig. 3. In dieser Dreiphasen-Stromquelle sind die zusätz lichen Drosseln 25 aller drei Phasen vereinigt zu einer Drossel und zu sätzliche Drosseln 26 aller drei Phasen sind vereinigt zu einer zweiten Drossel. Die an den Drosseln 25 und 26 entstehende Spannung liegt an den zusätzlichen Drosseln (Ventilen) 22 und 23 aller drei Phasen an. Deshalb bewirkt die Änderung des Stromes, der durch die zusätzlichen Dioden 22 (oder 23) in einer Phase geht, die Änderung der Kommutationsbedingungen der zusätzlichen Dioden 22 (oder 23) in den übrigen zwei Phasen. Hier durch werden gewisse Eigenarten der Arbeitsweise der einphasigen Wandler im Verbund der Dreiphasen-Stromquelle im Vergleich zur Arbeitsweise dieser einphasigen Wandler, im einzelnen genommen, hervorgerufen. Im einzelnen ist darauf hinzuweisen, daß die zusätzlichen Drosseln 25 und 26 praktisch überhaupt keinen Einfluß auf das Gleichgewicht der reaktiven Leistungen im Zustand des Kurzschlusses haben.

Varianten von Dreiphasen-Stromquellen gemäß Fig. 6, 7, 8 haben, formell genommen, in jeder Phase einen Einphasenwandler, aber gleichzeitig sind nachfolgende Schaltketten bzw. Leiterzweige aus Phasenstellerzweigen von Wandlern unterschiedlicher Phase als Dreieck geschaltet (Fig. 6; wahlweise in einer Sternschaltung, Fig. 7; oder als gleitendes Dreieck, Fig. 8). Im Leerlaufbetrieb fehlt eine auf den induktiven Gliedern lastende Spannung. Die Leerlaufspannung der Wandler wird gleich derjenigen, die vorhanden wäre, wenn im Schaltkreis induktive Bauteile fehlen würden, d. h., sie entspricht der Verschaltung der Phasenwicklungen des Trans formators im Dreieck, in Stirnschaltung oder als gleitendes Dreieck. Im Falle des Kurzschlusses ist der Anfang und das Ende jedes Phasenstellerzweiges einer beliebigen Phase jeweils in sich geschlossen durch die gleichrichtenden Dioden und den kurzgeschlossenen Elektroden des Ofens. Deshalb sind die Kompensationsbedingungen für die induktive Leistung im Falle des Kurz schlusses praktisch gleich dem, als ob eine Verbindung zwischen Phasen stellerzweigen unterschiedlicher Phasen fehlen würde (gleich demjenigen im Schaltkreis gemäß Fig. 4 dargestellt). Jedoch wird der Strom zwischen den kurzgeschlossenen Elektroden des Ofens um eine bestimmte Größe klei ner als die Summe der Ströme der Phasenstellerzweige aller Phasen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß im Verbindungspunkt der Phasenstellerzweige unterschiedlicher Phasen nur ein Teil des Stromes des Zweiges durch die Dioden und die Ofenelektroden geht, aber der andere Teil dieses Stromes verläuft direkt durch den Phasenstellerzweig der anderen Phase. Besonders anschaulich ist dies der Dreiecksschaltung, vgl. Fig. 5, zu entnehmen, wo der Ofen-Kurzschlußstrom im Vergleich zum normalen Strom lediglich um 20 bis 30 Prozent größer ist.

Im Standardbetrieb als auch im Arbeitsintervall, wo die Leistung reguliert wird, entstehen ebenfalls Ströme aus einer Phase des Wandlers in die andere (verlaufend durch den Verbindungspunkt der Stromzweige unterschied licher Phasen). Die Größe in diesen Zwischenphasenströmen hängt im wesent lichen von der Phasenverschiebung der Ströme in diesen vereinigten Strom zweigen ab. Diese verschobenen Winkel hängen von der jeweiligen gegen ständlichen Ausführung der Verschaltung ab. In den Schaltkreisen gemäß Fig. 6, 7 und 8 sind diese Winkel (Phasenwinkel) unterschiedlich. In sol chen Fällen, wenn ein induktiver Phasenstellerzweig einer Phase mit einem Leistung aufbringenden Phasenstellerzweig einer anderen Phase verbunden wird (eine solche Verbindung ist in Fig. 6 und 8 dargestellt), verändert sich die Phasenverschiebung der Ströme zwischen diesen Zweigen in Abhän gigkeit von der Last (d. h. von der Länge des Lichtbogens im Ofen). Darauf ist hinzuweisen, daß in den üblichen Dreiphasen-Stromrichterkreisen die Phasenverschiebung zwischen den Strömen in Wicklungen von unterschied licher Phase des Transformators praktisch konstant bei beliebigen Belastun gen erscheint. Die Abweichungen in mehrphasigen Leiterkreisverbindungen sind darauf zurückzuführen, daß die äußeren Kennlinien der Stromquellen nach Fig. 6, 7, 8 zwischen Ihnen unterschiedlich sind, ebenfalls im Ver gleich mit der Stromquelle gemäß Fig. 4, bei der die Phasenwandler parallel arbeiten. Bei der Dreieckschaltung gemäß Fig. 6 hängt die Aus gangscharakteristik der Stromquelle in großem Maße von der Folge der Phasen der als Speisequelle dienenden Dreiphasen-Spannung ab. Wird die Folge der Phasen verändert, wird die nominale Leistung mehr als um das Zweifache und die nominale Spannung fast um das Zweifache verändert. Durch diesen Effekt erreicht man günstig nur eine Stufe für Regulier zwecke.

Das Vorliegen des beschriebenen Wirkungszusammenhangs (Effektes) ist dadurch zu erklären, daß eine Veränderung der Folge der Phasen die summierenden Bedingungen einer ständigen Phasenverschiebung einer Drei phasenspannung (120 Grad) verändert sowie eine ständige Phasenverschie bung in bezug auf die Spannung der induktiven Bauteile. Befindet sich der einen Kondensator aufweisende Phasenstellerzweig in der ersten Phase und der mit ihm verbundene, eine Drossel aufweisende Phasenstellerzweig in der zweiten Phase, so verringert die wechselnde Phasenverschiebung der in duktiven Bauteile die konstante Phasenverschiebung des Dreiphasen-Schalt kreises. Dadurch verkleinert sich der Mehrphasenstrom, jedoch vergrößert sich der Strom durch die Dioden in dem Ofen. Umgekehrt jedoch, wenn ein Phasenstellerzweig mit einer Drossel sich in der ersten Phase befindet und der mit ihm verbundene Phasenstellerzweig mit dem Kondensator sich in der zweiten Phase befindet, so vergrößert die wechselnde Phasenverschie bung die gleichmäßige Phasenverschiebung. Dadurch wird der Mehrphasen strom vergrößert (bei summarischer Phasenverschiebung von 180 Grad erreicht dieser Strom sein Maximum), und es verringert sich der Strom durch die Dioden im Ofen.

Beschreibung der Arbeit der regelbaren Stromquelle Regelung der Lichtbogenspannung

Vor Arbeitsbeginn wird dem Komparator 10 die ausgerichtete Sollspannung U_d3 zugeführt, welche um ein geringfügiges höher als die Leerspannung U_do des Wandlers ist. Im Ausgang des Komparators 10 steht ein zusätzliches Signal zur Verfügung und die Elektrode 7 wird in die obere Höchststellung gefahren. Zur gleichen Zeit wird vom Wechselstromzweig der Stromquelle Spannung dem Transformator 3 des Wandlers 2 zugeführt. Wegen Hochstellung der Elektrode fehlt eine Belastung des Wandlers und an den Wicklungen (Spulen) 16, 17 findet kein Spannungsabfall statt. Im Ausgang der Gleich richterbrücke 5 entsteht eine Leerlaufspannung U_do, welche gewonnen ist aus einer Summe der Spannungen der beiden Sekundärspulen 12 und 13 des Transformators 3.

Dafür, daß die Stromquelle in die Arbeit eintritt, wird auf den Kompara tor 10 die ausgerichtete Sollspannung U_d3 zugeführt, wobei der Sollwert unter dem Leerspannungswert U_do des Wandlers liegt. Im Ausgang des Kompa rators 19 entsteht dann ein negatives Signal, wodurch eine Bewegung der Elektrode 7 abwärts bewirkt wird. Die Verstellung der Elektrode findet statt, bis zu einem Kurzschluß (kz) im Ofen 1. Dabei verringert sich die Ausgangsspannung des Wandlers 2 fast auf den Wert Null, was zur Entstehung eines positiven Signales im Ausgang des Komparators 10 führt, so daß die Elektrode beginnt, aufwärtszugehen. Gleichzeitig entsteht im Ofen zwischen der Elektrode und der Ofenfüllung ein Lichtbogen, dessen Länge zu wachsen beginnt. Beim Leistungsbogen (im Falle großer Ströme) hängt die Spannung näherungsweise direkt proportional von der Länge des Bogens ab und rela tiv wenig vom Strom I_d, der von der Stromquelle herrührt. Bei der Aufwärts bewegung der Elektrode 7 vergrößern sich die Länge des Bogens und die Spannung am Bogen U_arc gleichzeitig. Der Wandler 2 reagiert auf die Ände rung der Belastung (diese Veränderung drückt sich durch die Änderung der Bogenspannung aus auf parametrischem Wege, d. h. ohne eine Regeleinwir kung), wobei neue Strom- und Spannungswerte entstehen. Die unerläßliche Spannung U_arc für die vorgegebene Bogenlänge erhält man selbsttätig auf grund des Spannungsabfalls an der Drossel 16 und dem Kondensator 17, welche in Reihe mit dem Bogen geschaltet sind. Die Anhebung der Elek trode 7 und die Vergrößerung des Lichtbogens finden solange am Komparator 10 statt, bis der ermittelte (gemessene) ausgerichtete Wert der Spannung U_do gleich dem Sollwerte der Spannung U_d3 wird. Dann ist das Signal im Ausgang des Spannungsreglers 9 gleich Null und die Elektrode wird angehalten. Im weiteren Verlauf folgt eine automatische Korrektur der Stellung der Elek trode 7 im Zuge der Bearbeitung der Legierung in der Wanne des Ofens. Bei der Änderung des Sollwertes U_d3 verändert sich wiederum die Länge des Bogens, bis sich an ihm die neue zugehörige Spannung einstellt.

Die vorbezeichnete Regelung ist unter der Berücksichtigung der Eigenschaf ten des Lichtbogens, der Regelgrafik der Elektrodenposition und der Kenn linie des Wandlers mit seinen induktiven Bauteilen in den Leistungszwei gen möglich. Die Regelung der elektrischen Größe, die hier als Licht bogenspannung erscheint (und gleichzeitig im Ausgang des Wandlers), wird hier auf mechanischem Wege erreicht, d. h. durch Verstellung bzw. Verschie bung der Elektrode 7. Vorteilhaft sind regelbare Dioden im Wandler 2 nicht erforderlich.

Arbeitsweise des Wandlers

Für jeden Spannungswert des Lichtbogens entsteht im Ausgang des Wandlers ein jeweils bestimmter Stromwert

I_d = f (U_arc),

wobei die Lichtbogenspannung U_arc sich vom Wert Null (Betriebsbereich bei Kurzschluß) bis zur Leerlaufspannung des Wandlers U_do ändern kann. In der Grenze dieser Arbeitsbereiche kann man drei bestimmte Arbeitsintervalle des Wandlers 2 unterscheiden: 1.) Arbeit bei großen Belastungsstromstärken und Kurzschlüssen; 2.) Arbeit im normalen Betriebsbereich oder nahe an diesem; 3.) Arbeit bei niedrigen Strombelastungen nahe am Leerlauf. Bei der Einphasen-Stromquelle gemäß Schaltkreis Fig. 1 ist eine Eintei lung dieser Betriebsbereiche für die Kennlinie I_d = f (U_d) in Fig. 14 dargestellt. Diese drei Arbeitsintervalle unterscheiden sich durch die Zusammensetzung, die Folge und die Fortdauer der im Wandler 2 entstehenden Stromkreise. Es sind sechs Stromprofile möglich.

Die Stromkreise sind die folgenden, Fig. 1: Hier sind dargestellt: Eine Wicklung 12; eine Drossel 16; Stromventil (Diode) 18; Ofen 1; Stromventil (Diode) 23; Wicklung 12;
Zweitens: Wicklung 13, Kondensator 17, Stromventil (Diode) 20, Ofen 1, Ventil 23, Wicklung 13;
Drittens: Wicklung 13, Kondensator 17, Diode 20, Ofen 1, Diode 19, Drossel 16, Wicklung 12, Wicklung 13;
Viertens: Drossel 16, Wicklung 12, Diode 22, Ofen 1, Diode 19, Drossel 16;
Fünftens: Kondensator 17, Wicklung 13, Diode 22, Ofen 1, Diode 21, Konden sator 17;
Sechstens: Wicklung 12, Drossel 16, Diode 18, Ofen 1, Diode 21, Konden sator 17, Wicklung 13, Wicklung 12.

Bei Stromkreisen erstens und viertens erhält der Ofen die Spannung von dem induktiven Phasenstellerzweig 14, bei dem Stromprofil gemäß zweiter und fünfter Ausführung von der Kapazität des Phasensteller zweiges 15. Hierbei ist die Speisespannung bei diesen Stromkreisen gleich der Spannung einer der zweiten Wicklungen (12 oder 13). Beim dritten und sechsten Stromprofil des Ofen erhält man die Speisespannung von den ein ander nachgeschalteten Verbindung der induktiven und kapazitiven Phasen stellerzweige und die Speisespannung bei diesen Stromkreisen ist gleich der Summe der Spannungen der beiden Zweitwicklungen 12 und 13. In diesen drei Stromkreispaaren ist ein Stromkreis (z. B. das erste) wirksam während einer Halbperiode, aber das zweite Kreis, z. B. das vierte, in der anderen Halbperiode.

Arbeit des Wandlers im ersten Arbeitsintervall

Bei dem Betrieb in der ersten Halbperiode kommen das erste und zweite Stromprofil zum Einsatz, in der zweiten Halbperiode das vierte und fünfte Stromprofil. Stromprofile drei und sechs werden praktisch nicht gebildet. Ströme und Spannungen in der Gleichrichterbrücke sind im ersten Arbeits- Intervall fast sinusförmig. Deshalb kann man vorteilhaft ein Vektordia gramm ausnutzen, welches in Fig. 15 für den Fall niedriger Spannung des Lichtbogens dargestellt ist. Die Indices der Vektorströme, der Spannung und der EMK in Fig. 15 stimmen mit der Bezeichnung der Bauteile gemäß Fig. 1 überein. Die Spannungen im Ausgang der Gleichrichterbrücke sind be zeichnet mit U_r4, U_r2 und U_r3. Der Spannungsabfall am Widerstand der äquivalenten Induktivität als Streuwert der Wicklung 12 ist durch U_s12 dargestellt und an äquivalenter Induktivität der Wicklung 13 als U_s13.

Das Vektordiagramm gemäß Fig. 15 ist in bezug auf den Verbindungspunkt der induktiven und den Kondensator enthaltenden Phasenstellerzweigen aufgebaut. In diesem Falle sind beim Übergang von der Sekundärseite des Transformators zur Primärseite die Stromvektoren und Spannungsvektoren einer Wicklung (13) dargestellt, nämlich sie ändern ihre Richtung in die gegenüberliegende Lage; hierbei ändern sich die Strom- und Spannungs vektoren der zweiten Wicklung (12), nicht ihre Richtung. Die Ströme ₁₂ und ₁₃ der Sekundärwicklungen sind in bezug auf die Primärwicklungen als ′₁₂ und ′₁₃ dargestellt. Diese Ströme erscheinen in bezug auf die absolute Größe gleich und als auf einen gleichen Winkel in unterschied liche Richtungen in bezug auf die Vektoren EMK der Sekundärwicklungen ₁₂ und ₁₃ verschoben. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die Spannungen der Sekundärwicklungen 12 und 13 unterschiedlich ausgewählt sind, jedoch die Widerstände der induktiven Bauteile in den Phasensteller zweigen unter Beibehaltung nachfolgender Beziehung ausgewählt werden:

X_L = X_c - X_s,

wobei gilt

X_L - induktiver Widerstand der Drossel 16,
X_c - kapazitiver Widerstand des Kondensators 17,
X_s - Widerstand der Streuinduktivität des Transformators.

Die geometrische Summe der Ströme ′₁₂ und ′₁₃ erscheint als notwen diger Strom ₄, der sich in Phase mit der Speisestromquelle befindet. Auf diesem Wege erreicht man eine Kompensation der induktiven Größen für den notwendigen Strom ₄ im ersten Arbeitsbereich. Von dem Verbindungspunkt der beiden Phasenstellerzweige geht zu den zusätzlichen Dioden 22 und 23 ein Strom _r, der als geometrische Summe der Ströme ₁₄ und ₁₅ erscheint und seine Größe in dem ersten Arbeitsbereich ist wesentlich größer als der Strom der Zweige (₁₄ oder ₁₅).

Als Hauptfall des ersten Arbeitsbereiches erscheint der Arbeitsintervall im Kurzschluß. Dann ist die Spannung im Ausgang als auch im Eingang der Gleichrichterbrücke nahezu Null. Dies entspricht dem, daß die Drossel 16 mit seinen beiden Ausgängen zur Wicklung 12 sowie der Konden sator 17 mit seinen beiden Ausgängen an die Wicklung 13 angeschlossen sind (Anfang oder Ende jedes Phasenstellerzweiges 14 und 15 sind zwischen ihnen geschlossen). Die Wicklungsspannung des Transformators entspricht den Spannungsabfällen an den induktiven Bauteilen und letztere bestimmen die Begrenzung des Stromes. Die Ströme der Zweige 14 und 15 befinden sich in diesem Falle in bezug auf den Verbindungspunkt dieser Phasensteller zweige praktisch in Phase. Die Summe dieser Ströme (Strom I_r) geht ab von diesem Vereinigungspunkt der die Ströme begrenzenden Zweige zu den zusätzlichen Drosseln 22 und 23 und geht weiter im gerichteten Zustand, zu den kurzgeschlossenen Elektroden des Ofens 1. Derart ist also der Ofen strom bei Kurzschluß begrenzt auf das Niveau der Summe von Strömen der beiden Phasenstellerzweige 14 und 15. Diese Ströme der Phasensteller zweige summieren sich in der Primärwicklung fast als gegenläufig in der Phase, und von der Wechselstromquelle wird lediglich ein niedriger Strom abverlangt, um Energieverluste auszugleichen. Drossel 16 und Kondensator 17 bilden im Arbeitsbetrieb des Kurzschlusses ein parallel geschaltetes LC-Profil (Scheinwiderstand), wobei der Energieinhalt zwischen einzelnen induktiven bzw. Blindwiderständen durch die Sekundärwicklung des Transfor mators 3 bestimmt wird.

Arbeitsweise des Wandlers im dritten Arbeitsbereich

Bei der Arbeit im dritten Arbeitsbereich gilt für eine Halbperiode das vorstehend bezeichnete Stromprofil drei und in der zweiten Halbperiode vor bezeichnetes sechstes Stromprofil. Ein Strom I_r von dem Vereinigungspunkt der beiden Phasenstellerzweige zu den zusätzlichen Dioden fehlt. In den Stromprofilen drei und sechs sind die Drossel 16 und der Kondensator 17 hintereinander geschaltet, während ihre zugehörigen Widerstände im Sinne der vorstehenden Ausführungen ausgewählt sind. Folglich bildet sich das nachfolgende LC-Profil aus sowie der zugehörige Spannungsabfall an den reaktiven Elementen und die erste Oberschwingung wird gegenseitig kom pensiert. Durch die Gleichrichterbrücke wird in den Ofen nahezu die arithmetische Summe der Spannungen der Wicklungen 12 und 13 hereinge schickt. In diesem Arbeitszustand ist der Strom von pulsierender Form und entsteht in jeder Halbperiode dann, wenn der Wert der Spannung auf die in Reihe geschalteten Wicklungen 12 und 13 die Lichtbogenspannung übersteigt. In Verbindung damit entstehen in dem Strom höhere Oberschwingungen und eine gewisse Induktionsquelle. Die Bedeutung der Oberschwingungen ist jedoch relativ gering, da die nachgeschaltete LC-Schleife bzw. Profil auf harmo nische Oberschwingungen dämpfend einwirkt.

Arbeit des Wandlers im zweiten Arbeitsbereich

Hier teilt sich jede Halbperiode in vier Intervalle mit unterschied lichem Stromprofil auf. Die Stromprofile sind die folgenden: Im ersten Intervall Profile zwei und eins (fünf und vier); im zweiten Intervall die Profile zwei und drei (fünf und sechs); im dritten Intervall das Pro fil drei (sechs); im vierten Intervall die Konturen drei und vier (sechs und eins). Die in Klammern angegebenen Profile gelten für die zweite Halb periode. Das erste Intervall ist gegeben beim Durchgang der Speisespannung durch die Position Null. In solcher Wechselfolge der Stromprofile in einer Halbperiode der Speisespannung werden die Phasenstellerzweige 14 und 15 umgeschaltet aus der parallelen Verbindung in die Stellung hinterein ander, und zurück. Somit ist die parallele Anordnung wirksam während des Überganges der Speisespannung durch Null, andererseits die Schaltung in Reihe ist wirksam, wenn die Spannung einen Maximalwert erreicht. Die in den Verbund der strombegrenzenden Zweige eingehender Kondensator und die Drossel werden ebenfalls aus der Parallelverbindung in die Reihenschal tung übergeschaltet, und umgekehrt. In beiden Ausführungsformen, durch Zuschaltung der reaktiven Leistung auf den Kondensator 17 und die Drossel 16, kompensieren diese sich gegenseitig. Deshalb ist auch im zweiten Arbeitsbereich die reaktive Komponente, die für den Wechsel strom erforderlich ist, relativ niedrig (tgϕ und nicht größer als 0,3 . . . 0,4).

Der Effekt der Stabilisierung der Bogenleistung im normalen Arbeitsbereich

Bei Umschaltung der den Strom begrenzenden Zweige 14 und 15 und zusammen mit ihren Sekundärwicklungen 12 und 13 des Transformators 3 aus der Parallelschaltung in die Reihenschaltung, und umgekehrt, findet eine Ver ringerung des Übertragungskoeffizienten des Transformators statt. Beim Übergang aus dem dritten Arbeitsbereich, wo die Wicklungen 12 und 13 hintereinandergeschaltet sind, in den Kurzschlußbereich, wo die Wicklungen parallel liegen, vergrößert sich das Übersetzungsverhältnis fast um dem Faktor 2. Im zweiten Arbeitsbereich ist die Zeitdauer, an welchem die parallele Anordnung vorhanden ist, zu der Dauer, während dessen die Reihenanordnung vorhanden ist, kontinuierlich veränderlich, in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung. Dies entspricht einer stetigen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators.

Im üblichen Arbeitsbereich, der gekennzeichnet ist durch den Maximalbe darf an Wechselstrom (I₄, vgl. Fig. 14), ist der Ofenstrom I_d um ein ge wisses Maß größer zum Strom einer der Sekundärwicklungen, und die Ofen spannung U_arc ist um ein gewisses Maß kleiner als die Summe der Spannungen der beiden Sekundärspulen; aber das Leistungsvolumen des Ofens (ohne Be rücksichtigung der tatsächlichen Verluste) macht 95 . . . 97 Prozent der Leistung des Transformators 3 aus in dem genannten Arbeitsbereich (aber ebenfalls von der tatsächlich festgestellten Leistung des Transformators). Bei nicht großer Abweichung der Lichtbogenspannung in bezug vom Nominal wert (ungefähr ± 15%) ändert sich der erforderliche Strom I₄, vgl. Fig. 14, und mit ihm die Leistung des Ofens 1 nur wenig. Dies hängt damit zusammen, daß beim Absinken der Lichtbogenspannung aufgrund der Änderung des Transformationskoeffizienten sich ein solches Wachstum des Bogen stromes ausbildet, daß eine Vergrößerung des Stromes unter Spannung kaum eintritt. Schwankungen der Lichtbogenspannung, die tatsächlich während der Arbeit auftreten, führen nicht zur wesentlichen Änderung der Licht bogenleistung (eine Ausnahme bilden lediglich relativ seltene Schwingun gen mit hoher Amplitude), so daß ein praktisch stabiler und maximaler Strom den Ofen durchsetzt.

Regelung der Bogenleistung

Verringert sich die Bogenspannung im Verhältnis zur Normalspannung wesentlich (mehr als 15 bis 20%), verringern sich entsprechend der er forderliche Wechselstrom I₄, Fig. 14, und die Ofenleistung entsprechend. Durch die Positionsänderung der Elektrode kann man entsprechend die Leistung des Bogens im Ofen regulieren. Wird z. B. die Elektrode abwärts gefahren, wird die Länge und Spannung des Bogens verringert, während der Wandler hierauf durch Bildung von neuen Sollwerten für Strom und Spannung dem antwortet. Hierbei ist der Einsatz neuer Strom- und Spannungswerte kleiner, verglichen mit den früheren Werten und entsprechend ist die Bogenleistung in der neuen Betriebsart kleiner. Bei derartigem Regulieren in den Grenzen von 100 bis 60 Prozent der Nennleistung verringert sich der Wir kungsgrad nicht wesentlich. Bei weiterer Vergrößerung des Regelbereiches beginnt der Wirkungsgrad sich weiter zu verringern und ein Einregeln auf weniger als 30 Prozent der Nennleistung ist unzweckmäßig. Der Leistungsfaktor verbleibt bei hohem Wert in allen Regelbereichen, wobei die Oberschwingungen in dem dem Netz entnommenen Strom sich zunächst in bestimmter Weise vergrößern (ungefähr auf 30 Prozent im Vergleich zum Nennbetrieb), aber danach fallen sie wieder ab.

Die Verkürzung des Bogens beim Regulieren der Leistung

Am Ende des Regelbereiches wird die Spannung zwei- bis dreimal niedriger zur Normalspannung, während der Strom um 30 . . . 50 Prozent relativ höher ist, d. h. die Leistungsverringerung wird von der Stromvergrößerung begleitet. Deshalb verkürzt sich die Länge des Bogens nicht proportional mit der Ver ringerung der Leistung, aber mehr progressiv. Damit wird die Leistungs verringerung begleitet von der Bogenverkürzung. Die Arbeit mit dem gekürz ten Lichtbogen kann für gewisse Arbeitsstadien der Flüssigmetallbearbeitung günstig sein, um zerstörende Einwirkungen des Bogens auf die Auskleidung des Ofens zu verkleinern.

Vergrößerung des Maßes der Verkürzung des Lichtbogens bei der Leistungs regulierung

Das Maß der Lichtbogenverkürzung kann man bei Bedarf im Einzelfall ver größern. Dies erfolgt durch die Vergrößerung der Anzahl der der Strom be grenzenden Zweige des Wandlers. Z. B. sind Ausführungsformen mit drei Zwei gen in den Fig. 9 . . . 13 dargestellt. Im allgemeinen Falle kann man sowohl induktive als auch kapazitive Zweige hinzufügen. Entsprechende Parameter der Zweige werden so ausgewählt, daß einmal im Arbeitsbereich des Kurz schlusses die Summe der Blindleistungen der Kondensatoren gleich ist der Summe aus Drossel-Blindleistungen und der Induktivverluste des Transfor mators.

ΣQ_c = ΣQ_L + Q_sL

mit der Bedeutung
ΣQ_c - Summe der Blindleistungen der Kondensatoren beim Kurzschluß,
ΣQ_L - Summe der Blindleistungen der Reaktoren, d. h. Drosselspulen, beim Kurzschluß,
Q_sL - Blindleistung, bezogen auf Streu- oder Verlustleistung des Transformators.

Zweitens ist die Summe der Blindwiderstände aller in Reihe geschalteten Phasenstellerzweige notwendigerweise nahe dem Wert Null. Durch Vergrößerung der Anzahl der Zweige erreicht man keine qualitativen Veränderungen in der Arbeitsweise der Stromquelle. Jedoch vergrößert sich gleichzeitig mit der Vergrößerung der Anzahl der Zweige die Leerlaufspannung sowie der Kurz schlußstrom des Wandlers (oder eine dieser Größen). Z. B. ist für die Zweige gleicher Spannung und bei gleichen Blindleistungswiderständen der Leerlaufstrom der Stromquelle

U_do = n · U_br

und der Kurzschlußstrom der Stromquelle;

I_ds ≈ n · I_sbr.

Als gesamte Summe der Blindleistungen der Phasenstellerzweige ergibt sich

ΣS_br = n · I_sbr · U_br

und das Verhältnis

U_do · I_ds/ΣS_br ≈ n

mit nachfolgender Bedeutung der Formelglieder:
n - Anzahl der Phasenstellerzweige,
U_do - Leerlaufspannung der Stromquelle,
I_ds - Kurzschlußstrom der Stromquelle,
U_br - Normalspannung eines Phasenstellerzweiges,
I_sbr - Kurzschlußstrom einer der Phasenstellerzweige,
S_br - Gesamtleistung einer der Phasenstellerzweige.

Aus Vorstehendem ist erkennbar, daß die Vergrößerung der Leerlaufspannung auf den Kurzschlußstrom nahezu genau proportional mit dem Anwachsen der Anzahl der Zweige wächst. Dieser Effekt kann dadurch erklärt werden, daß bei der Vergrößerung der Anzahl der Zweitwicklungen des Transformators der Bereich, in dem sich der Transformationskoeffizient ändert, sich ver größert (die Wicklungen werden aus dem Parallelzustand in den Zustand hintereinander geschaltet). Gemäß Fig. 9 ist eine Ausführungsform einer Dreiphasen-Stromquelle mit drei Phasenstellerzweigen in einer Phase darge stellt, jedoch auf Fig. 10, 11, 12 und 13 unterschiedliche Ausführungsformen eines Einphasen-Wandlers mit drei Phasenstellerzweigen.

Verringerung der Oberwellen in dem Netzstrom mit Hilfe einer Zusatzdrossel

Ein bevorzugter Arbeitsablauf des Wandlers gemäß Anmeldung erfolgt im zweiten Arbeitsbereich, wo in jeder Halbperiode viermal Stromprofile zuge schaltet sind. Die Umschaltung der Stromprofile ruft bei Schaltbauteilen des Schaltkreises sprungartige Änderungen der Spannung hervor, die ihrer seits eine Verzerrung des sinusförmigen Stromes mit sich bringt, der durch die Schaltkreiselemente geht. Deshalb ist der aus dem Netz herrührende benötigte Strom ebenfalls nicht sinusförmig und der Koeffizient der Stromoberschwin gungen im Normalbetrieb beträgt etwa 15 bis 20 Prozent.

Auch zeigen die Spannungssprünge, um wieviel mehr oder weniger Induktivi täten im Stromprofil vorhanden sind. Die kleinste Induktivität weisen die Stromprofile Nr. Zwei und Fünf auf, welche durch den Kondensator 17 gehen. In den Schaltkreis zugeschaltete Drossel 24, Fig. 2, sowie Drosseln 25 und 26, Fig. 3, vergrößern die Induktivität in den Stromprofilen Nr. Zwei und Fünf und gestatten gleichzeitig das Intervall der hohen Oberschwingungen, des aus dem Netz benötigten Stroms um den Faktor zwei zu verringern. In dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich (Betriebsart) findet in der Zusatzdrossel ein Abfall der Spannung vom Strom der ersten Oberschwingung statt. Der Vektor dieser Spannung ₂₄ hat in etwa die Phase wie auch die Spannung der Wicklung 12 des Transformators. Die Spannung ₂₄ zeigt im Aus gang des Gleichrichters etwa die gleiche Wirkung, die der Verringerung der Spannung an der Wicklung 12 entspricht und gleichzeitig die gleiche Ver größerung der Spannung an der Wicklung 13. Deshalb ist der Einsatz der Zusatzdrossel 24 so, daß das Verhältnis der Blindleistungen an den Blind leistungsgliedern 16, 17, 24 verändert wird. Zwecks Beibehaltung der Kompensation der die Blindleistungen Bildenden in dem benötigten Strom werden die Parameter der Bauteile 3, 16, 17, 24 unter Beachtung des Blind leistungsgleichgewichts im Kurzschlußbetrieb ausgewählt. Dies bedeutet, daß die Blindleistung des Kondensators 17 gleich der Summe der Blind leistungen der Drosseln 16 und 24 und der induktiven Streuung des Feldes des Transformators 3 ist. Hierdurch wird die Blindleistung kompensiert. Im Normalbetrieb ist der durch die Zusatzdrossel 24 fließende Strom etwa um den Faktor zwei größer als der Strom durch den Kondensator 17 und die hauptsächliche Drossel 16, vgl. Fig. 14. Deshalb ist ein Zuschalten der Zusatzdrossel 24 in den Schaltkreis vorteilhaft, ausgehend von einer der Enden des Zweiges 15, der den Kondensator 17 enthält, und bei dem eine Ver bindung mit dem zweiten Zweig 14 zu den Elektroden 7 und 8 des Ofens durch die zusätzlichen Dioden 22 und 23 gegeben ist, im Vergleich zur Schaltung dieser Drossel zum Kondensator 17, z. B. in Reihe.

Die Zusatzdrossel kann sich im Schaltkreis des Wechselstromes des Wandlers, Fig. 2, oder im Schaltkreis eines Gleichstromwandlers, Fig. 3, befinden. Der Einsatz der Zusatzdrossel im Schaltkreis des Gleichstromwandlers er gibt einen konstruktiven Beitrag in den Dreiphasen-Ausführungsformen der Stromquelle, z. B. gemäß Fig. 5 und 9, wo die Möglichkeit besteht, die Drosseln 25 aller drei Phasen in eine Drossel zu vereinigen, und die Drosseln 26 aller drei Phasen in eine andere Drossel. Jedoch ist der Zu stand der hohen Oberschwingungen im Schaltkreis mit zusätzlichen Drosseln im Leiterkreis des Gleichstromes, Fig. 5, in bestimmter Weise ungünstiger, verglichen mit der analogen Ausführungsform, bei der zusätzliche Drosseln in den Schaltkreisen des Wechselstrom-Wandlers eingeschaltet sind, Fig. 4.

Neben den bekannten Verfahrensweisen zur Vergrößerung der Anzahl der Phasen kann man den Bereich der höheren Oberschwingungen in den Dreiphasen- Stromquellen dadurch verringern, daß man die Wicklungen des Transformators aufteilt, welche sich in den kapazitiven Phasenstellerzweigen befinden, nämlich durch Teilung in zwei Teile und durch ihre Versetzung auf unter schiedliche Phasen des Transformators, vgl. Fig. 9. Hierdurch wird die Phase der Speisespannung und die Kapazität des Phasenstellerzweiges in Abhängigkeit von der Speisespannung und der Induktivität des Phasensteller zweiges verändert (um etwa 30 Grad verschoben). Jede Phase des Transfor mators besitzt dann, zwecks Speisung der Kapazität der Phasenstellerzweige, anstelle einer Wicklung zwei Halbwicklungen. Die kommutative Zusammen fassung des Stromes durch eine Kapazität des Phasenstellerzweiges bewirkt die Aufteilung des Stromes zwischen zwei Phasen des Transformators, wo durch die Amplitude der höheren Oberschwingungen des vom Netz her benötig ten Stromes verringert wird.

Außer der Verringerung der höheren Oberschwingungen ist dies begleitet von einer gewissen Änderung der Kennlinien der Speisestromquelle, wobei die Ausgangskennlinien im Vorwärts- und Rückwärtsfluß der Dreiphasen- Spannung unterschiedlich sind.

Einsatz von Thyristoren in dem einen induktiven Phasenstellerzweig aufwei senden Leiterkreis

Bei denjenigen Arbeitsweisen des Ofens 1, bei dem von der Speisestrom quelle keine maximale Leistung verlangt wird, kann man die Speisequelle auch zur Bildung einer Blindleistung für das speisende Netz heranziehen. Hierfür sind die Dioden (Ventile) 18 und 19 im Leiterkreis, der den Phasen stellerzweig 14, vgl. Fig. 2, aufweist, regelbar ausgeführt (z. B. in Form von Thyristoren). Unterliegen die Thyristoren keinen Steuerimpulsen, so ist der Strom durch den Phasenstellerzweig 14 nicht vorhanden und der Ofen 1 wird lediglich durch die Kapazität des anderen Phasenstellerzweiges 15 versorgt. Der Kondensator 17 in diesem Zweig bewirkt eine Phasenverschie bung in der Wicklung 13 des Transformators (in Abhängigkeit von der Spannungsphase in dieser Wicklung). Hierbei wird durch die Wicklung 4 des Transformators eine Blindleistung in das Netz eingespeist. Die maxi male Größe dieser Leistung beträgt etwa 30 Prozent der normalen Leistung der Speisequelle. Durch Regeln des Öffnungswinkels der Dioden 18 und 19 kann man kontinuierlich die erzeugte Blind leistung praktisch bis auf Null herunter regeln. Bei dieser Arbeits weise hängt die Blindleistung noch von der Länge des Lichtbogens im Ofen ab. Vergrößert man die Lichtbogenlänge, erreicht man, daß die zu erzeugende bzw. einzuspeisende Blindleistung verringert wird.

Wenn andererseits der durch den induktiven Phasenstellerzweig 14 gehende Strom verringert wird, wird die effektiv in den Ofen zu schickende Lei stung verringert. Deshalb ist die Erzeugung einer Blindleistung, wenn mit maximal effektiver Leistung (d. h. im normalen Ofenbetrieb) gearbeitet wird, nicht möglich.

Die steuerbaren Dioden 18 und 19 gestatten, außer der Regelung der Blind leistung, den Arbeitsbereich des kontinuierlichen Regelns der effektiven Leistung zu vergrößern. Werden die Dioden 18 und 19 ganz geschlossen, bei nur unwesentlicher Verkleinerung der elektromotorischen Kraft EMK, kann man durch Einstellung der Position der Elektrode die effektive Leistung etwa bis 15 . . . 20 Prozent von der Normalleistung verringern. Jedoch entsteht hierbei zwangsweise die Bildung der in das Netz fließenden Blindleistung.

Ausbildung der Speisestromquelle für niedrige Spannungen

In einzelnen Fällen, z. B. beim elektrischen Schweißen, wird eine relativ niedrige, weniger als 100 Volt betragende Spannung benötigt. Hierbei hat der Kondensator, der in solcher Speisestromquelle sich in der Sekundärwicklung des Transformators befindet, eine niedrige Arbeitsspannung. Die Größe der Kapazität dieses Kondensators hat eine umgekehrt proportionale Abhängigkeit zur 2. Potenz der Spannung. Deshalb ruft die niedrige Spannung eine Vergrößerung der Kapazität, der Abmessungen und der Kosten des Kondensators hervor. Dem kann man vorteilhaft begegnen, wenn der Konden sator in die Primärwicklung des umformenden Transformators, wie Fig. 17 oder 18 zu entnehmen, eingeschaltet wird. Im ersten Falle ist die Arbeits spannung des Kondensators etwa gleich der Speisestromspannung, während sie im zweiten Falle etwa um das Zweifache der Speisespannung beträgt. Um in diesen Netzen die Gefahr von Ferroresonanzen zu unterdrücken, wird vorteilhaft vorgeschlagen, entweder parallel zum Kondensator oder zur Sekundärwicklung des Transformators Leiterkreise einzuschalten, welche den Ausgleich den Kondensators bei scharfen Spitzen des Lastabfalls be sorgen.

Die Erfindung ist auf die beschriebenen und/oder gezeichneten Ausführungs formen nicht eingeschränkt. Je nach Einzelfall sind verschiedene Ab weichungen im Rahmen der Erfindung möglich. Wenn auch vorteilhaft der Verbraucher ein Gleichstrom-Lichtbogenofen ist, ist dies ansich ein, wenn auch besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Neben sonstigen Aus führungsbeispielen, an Hand der Fig. 17, 18 erläutert, kann die Speise stromquelle überall dort eingesetzt werden, wo durch ein technologisches bzw. thermisches Verfahren Material, in der Regel Metalle, Legierungen, Schrott, Metallhalbzeug u. dgl., kostensparend durch einen elektrischen Lichtbogen be- oder verarbeitet, also geschmolzen, verbunden, verschweißt, etc. werden sollen.

Claims

1. Regelbare Speisestromquelle für einen elektrischen Lichtbogen aufwei sende Verbraucher, insbesondere für Gleichstrom-Lichtbogenöfen, mit einem Wechselstrom in Gleichstrom umwandelnden Wandler, der einen Transformator und einen Gleichrichterteil aufweist, wobei letzterer als eine Gleich richterventile (Dioden) aufweisende Brücke ausgebildet ist und ein Aus gang der Gleichrichterbrücke mit dem Verbraucher in Verbindung steht, die Spannung an dem eine Elektrode aufweisenden Verbraucher geregelt ist, wo bei in einem Komparator die Ist- und die Sollspannungen miteinander ver glichen werden und der Komparatorausgang mit dem Eingang einer Regelein richtung für eine Elektrodenposition in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisestromquelle zueinander in Reihe ge schaltete Phasenstellerzweige (14, 15) aufweist, wobei ihr Transformator (3) mit mindestens zwei gleichsinnig geschalteten Sekundärwicklungen (12, 13) versehen ist und mindestens einer der Phasenstellerzweige (14) eine Sekun därwicklung (12) und eine Drossel (16) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, während der andere Phasenstellerzweig (15) eine andere Sekundärwick lung (13) und einen Kondensator (17) aufweist, die ebenfalls in Reihe ge schaltet sind, die Gleichrichterbrücke (5) mit unregelbaren Gleichrichtern (18-21) versehen ist und ein zweiter Ausgang (22a) der Gleichrichterbrücke (5) einer zweiten Elektrode (bei 8) des Verbrauchers (1) zugeschaltet ist, andererseits die freien Ausgänge der miteinander verbundenen Phasen stellerzweige (12, 13) einzelnen (zwischen 18, 19) Eingängen (zwischen 20, 21) der Gleichrichterbrücke (5) zugeschaltet sind, aber jeder Verbin dungspunkt dieser Phasenstellerzweige (14, 15) jedem der Elektroden (8 bzw. 7) des Verbrauchers (1) über je ein Zusatz-Gleichrichterventil (22, 23) zugeschaltet ist, wobei die Zusatz-Gleichrichterventile (22, 23) mit der gleichen Polarität zugeschaltet sind wie die den Elektroden zuge schalteten Gleichrichterventile (18, 20; 19, 21) der Gleichrichterbrücke (5), wobei das Zusatz-Gleichrichterventil (22, 23) als unregelbares Ventil ausgebildet ist.

2. Speisestromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß min destens eines der Leiterenden (C) jeder der Phasenstellerzweige (15), welcher den Kondensator (17) aufweist als auch mit einem der anderen Phasenstellerzweige (14) in Verbindung steht, über eine in Reihe nachge schaltete Zusatzdrossel (24) den Zusatz-Gleichrichterventilen (22 oder 23) zugeschaltet ist.

3. Speisestromquelle, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Primärwicklung des Transformators (3) ein Dreiphasenstrom anliegt, die Speisestromquelle in jeder Phase mit zueinander in Reihe geschalteten Phasenstellerzweigen (14, 15) versehen ist, wobei der Transformator (3) in jeder Phase mindestens zwei Sekundärwicklungen (12, 13) besitzt, in jeder Phase mindestens einer der Phasenstellerzweige (14) aus einer in Reihe zueinander liegender Sekundärwicklung (12) und einer Drossel (16) besteht, während der andere Phasenstellerzweig (15) in Reihe mit der zweiten Sekun därwicklung (13) liegendem Kondensator (17) aufweist sowie die Sekundär wicklungen (12, 13) gleichsinnig geschaltet sind, wobei der zweite Aus gang (22a) der Brücke einer zweiten Elektrode des Verbrauchers, insbeson dere des Lichtbogenofens, zugeschaltet ist und ferner die einander in Reihe nachgeschalteten Phasenstellerzweige (14, 15) als Dreieckschaltung (E, E′, E′′) geschaltet sind, wobei die Verbindungspunkte der Leiterzweige unterschiedlicher Phasen (E, E′, E′′) entsprechend einzelnen Eingängen (bei 18, 19; 18′, 19′; 18′′, 19′′) der Brücke zugeschaltet sind, wobei die Verbindungspunkte der Phasenstellerzweige einer und der gleichen Phase (F, F′, F′′) zu jedem der Elektroden (7, 8) des Verbrauchers, insbesondere des Lichtbogenofens, über ein nicht regelbares Zusatz-Gleichrichterventil (22, 23; 22′, 23′; 22′′, 23′′) zugeschaltet sind, und daß hierbei die Zusatz- Gleichrichterventile (22, 23; 22′, 23′; 22′′, 23′′) mit der gleichen Polarität zugeschaltet sind, wie auch die den Elektroden (7, 8) zugeschal teten Gleichrichterventilen der Gleichrichterbrücke (5).

4. Speisestromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (18, 19) der Gleichrichterbrücke, welche den die Drossel (16) ent haltenden Phasenstellerzweigen (14) zugeschaltet sind, als geregelte Gleichrichterventile ausgebildet sind.

5. Speisestromquelle nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Abwandlung, daß anstelle der Dreieckschaltung (E, E′, E′′) der Phasenstellerzweige (14, 15) die letzteren (14, 15; 14′, 15′; 14′′, 15′′) in Sternschaltung (G) geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt (G) der unterschiedlichen Phasenstellerzweige und ihre Leiterenden (A, A′, A′′) einzelnen Eingängen (bei 18, 19; 20, 21; 20′, 21′; 20′′, 21′′) der Gleichrichterbrücke zuge schaltet sind, während die Verbindungspunkte der Phasenstellerzweige einer und der gleichen Phase (F, F′, F′′) an jede Elektrode (7, 8) des Ver brauchers durch ein ungeregeltes Zusatz-Gleichrichterventil (22, 23; 22′, 23′; 22′′, 23′′) zugeschaltet ist, wobei die Zusatz-Gleichrichter ventile mit der gleichen Polarität zugeschaltet sind, wie die den Elektroden zugeschalteten Gleichrichterventile der Gleichrichterbrücke (5).

6. Speisestromquelle nach Anspruch 3 oder 5, gekennzeichnet durch die Ab wandlung, daß die einander nachgeschalteten Phasenstellerzweige (12, 13) in Form einer gleitenden Dreieckschaltung geschaltet sind und dadurch, daß die freien Leiterenden (A, A′, A′′) der Phasenstellerzweige einzelnen Eingängen der Gleichrichterbrücke zugeschaltet sind und ferner die Verbin dungspunkte (F, F′, F′′) der Phasenstellerzweige an jede der Elektroden (7, 8) des Verbrauchers, insbesondere des Lichtbogenofens, durch jeweils ein ungeregeltes Zusatz-Gleichrichterventil (22 oder 23, 22′ oder 23′; 22′′ oder 23′′) zugeschaltet sind.

7. Speisestromquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Phase jeder Verbindungspunkt (F, F′, F′′) der Phasenstellerzweige, wobei mindestens einer von ihnen mit einem Kondensator (17) versehen ist, an das ungeregelte Zusatz-Gleichrichterventil (22, 23; 22′, 23′; 22′′, 23′′) durch die bzw. eine Zusatzdrossel (24, 24′, 24′′) zugeschaltet ist.

8. Speisestromquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 3, 5, 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Elektrode des Verbrauchers, insbesondere des Gleichstrom-Lichtbogenofens, und je einem mit ihm gleichpoligen Ausgang des ungeregelten Zusatzventil aller Phasen eine Zusatzdrossel (24) geschaltet ist.

9. Speisestromquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 und 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Phasensteller zweig (32, 32′, 32′′), welcher den Kondensator (31, 31′, 31′′) enthält, die Wicklung dieses Zweiges aus zwei einander in Reihe nachgeschalteten Teilen (29, 30; 29′, 30′; 29′′, 30′′) besteht, die zweiphasig ausgelegt sind.

10. Speisestromquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens eines der Enden jeden Phasenstellerzweiges, welcher einen Kondensator enthält als auch mit einem der anderen Phasen stellerzweige verbunden ist, an jeden anderen Ausgang des zugehörigen Zu satz-Gleichrichterventils über eine Zusatzdrossel zugeschaltet ist, und daß die anderen Verbindungspunkte der Phasenstellerzweige unmittelbar an die zugehörigen anderen Ausgänge der Zusatzventile zugeschaltet sind.

11. Speisestromquelle nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Ausgang und diesem Ausgang zugehörigen Eingang eines Zusatz-Gleichrichter ventils eine Zusatzdrossel eingeschaltet ist.