DE756104C - Einrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsoefen - Google Patents

Einrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsoefen

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DE756104C
DE756104C DES132868D DES0132868D DE756104C DE 756104 C DE756104 C DE 756104C DE S132868 D DES132868 D DE S132868D DE S0132868 D DES0132868 D DE S0132868D DE 756104 C DE756104 C DE 756104C
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furnace
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Klaus Freudenhammer
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/04Sources of current

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  • Electromagnetism (AREA)
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Description

  • Einrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsöfen Zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsöfen benutzt man heute durchweg Hochfrequenzmaschinen, die von Asynchronmotoren angetrieben werden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Speisungsart liegt darin, daß die Hochfrequenzmaschiue ihre volle Leistung nur bei einer ganz bestimmten Frequenz abgibt. In Übereinstimmung hiermit schaltet man in Reihe mit oder parallel der Ofenspule eine Kapazität und stimmt den so erhaltenen Schwingungskreis auf die Frequenz der Maschine ab. Ändert sich als Folge des Schmelz- oder Glühvorganges. die Induktivität der Ofenspule, so erfordert die Erhaltung der Resonanzlage einen entsprechenden kapazitiven Ausgleich. Dieser wird in einem recht umständlichen und dabei grobstufigen Schaltprozeß vollzogen. Es werden unter vorübergehender Unterbrechung des Schmelz-oder Glühvorganges einzelne Kondensatoren oder Kondensatorgruppen zu- oder abgeschaltet.
  • Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Speisung von Hochfrequenzinduktionsöfen über steuerbare Gas- oder Dampfentladungsstrecken zu betreiben. Diedabei vorgesehenen Schaltungen würden eine freqü:enzunabhängige, willkürlicheLeistungsregelung nur unter Zuhilfenahme entsprechender Regelapparaturen auf der Eingangs- oder Ausgangsseite der Entladungsstreckenanordnung, beispielsweise mittels einer Stufenschaltung am speiseseitigen Eingangstransformator, gestatten. Es leuchtet aber ohne weiteres ein, da.ß eine solche Regelung wegen des mit ihr verbundenen Regelaufwandes für die Praxis ausscheidet.
  • Die Erfindung betrifft eineEinrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsäfen vermittels steuerbarer Gas- oder Dampfentladungsstrecken, bei der die Unzulänglichkeiten der vorstehend beschriebenen Einrichtungen in ebenso einfacher wie zweckmäßiger Weise ausgeschaltet sind. Sie gestattet jede beliebige, willkürliche und dabei stetige Regelung zwischen den beiden Grenzfällen der Frequenzregelung bei konstant gehaltener Leistung und der Leistungsregelung bei konstant gehaltener Frequenz. Sie kommt damit in erheblich weitgehenderem Maße als die bekannten Speiseeinrichtungen den Forderungen entgegen, die vom metallurgischen Standpunkt aus an eine Einrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsäfen zu stellen sind. Sowohl die Frequenz- als auch die Spannungs- oder Leistungsregelung gehen praktisch ohne Leistungsaufwand vor sich.
  • Erfindungsgemäß sind an den SteuereIektroden der niederfrequent gespeisten Gas-oder Dampfentladungsstrecken Zündimpulse von der Frequenz des Ofenstromes in Abhängigkeit von einer steuerkreisseitigen Spannung wirksam, die der niederfrequenten SpeisespanXiung frequenzgleich ist.
  • Es ist an sich bekannt, zur Speisung von Hoehfrequenzinduktionsäfen einen Umformer zu verwenden, der mit steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken arbeitet. Die für diesen Zweck bekanntgewordenen Umformer haben jedoch nicht die Eigenschaft, daß Zündirnpulse an den Steuerelektroden der niederfrequent gespeisten Entladungsstrecken in Abhängigkeit von einer Spannung wirksam sind, die der niederfrequenten Speisespannung frequenzgleich ist. Sie geben daher auch nicht wie die Erfindung die Möglichkeit, die Leistung des Ofens in einfacher und vorteilhafter Weise zu regeln.
  • Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird vorteilhaft in den Steuerkreis oder in einen mit dem Steuerkreis der Entladungsstrecken verbundenen Hilfsstromkreis eine Wechselspannungsquelle geschaltet, deren Frequenz mit der des Ofenstromes übereinstimmt und deren Amplitude in der Frequenz der Entladungsstreckenspeisespannung veränderlich ist. Es ist dies zweckmäßig erreicht durch Einschaltung eines Widerstandes in den Stromkreis der ofenstromfrequenten Spannungsquelle und seine Überbrückung durch eine Schaltvorrichtung, die in der Frequenz der Entladungsstreckenspeisespannung und phasenveränderlich betätigt ist.
  • Als Schaltvorrichtung dient erfindungsgemäß ein mit steuerbaren Hilfsentladungsstrecken, vorzugsweise gas- oder dampfgefüllten Entladungsstrecken, arbeitender Doppelweggleichrichter, der speiseseitig über einen Transformator an die Endpunkte des Widerstandes ,angeschlossen ist. Er besitzt eine Kurzschlußverbindung zwischen Anoden und Kathoden und ist in der Frequenz der Speisespannung der Hauptentladungsstrecken phasenveränderlich gesteuert.
  • Die Wahl einer solchen Schaltvorrichtung sichert höchste Genauigkeit des Zündeinsatzes der Hauptentladungsstrecken und damit in der Regelung der dem Ofen zugeführten Spannung oder Leistung. Vermöge der gewählten Anschlußart der Doppelweggleichrichter an die Widerstände im Stromkreis der ofenstromfrequenten Spannungsquelle kä$nen die Hilfsentladungsstrecken (die Doppelweggleichrichter sind in einer Anzahl vorgesehen, die der Phasenzahl der niederfrequenten Speisespannung entspricht) in einem einzigen Hilfsentladungsgefäß vereinigt werden.
  • Die Zeichnung zeigt in Fig. i ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung.
  • Die dreiphasige und beispielsweise 5operiodige Wechselspannungsquelle i speist über den Transformator a die paarweise zusamrnengefaßten und sämtlich in einem Gefäß 3 vereinigten Hauptentladungsstrecken. In jeder Anodenzuleitung des Hauptentladungsgefäßes 3 liegt außerdem eine Sekundärwicklung des Transformators q ; dessen Primärwicklung ist an die Ofenspule S angeschlossen. Der sekundäre Sternpunkt des Transformators 2 ist über die Stabilisierungsdrossel 6 mit der Kathode des Hauptentladungsgefäßes verbunden. Die Anoden der zu einem Parallelwechselrichter zusammengefaßten Hauptentladungsstrecken sind durch je einen Kondensato@r 7 überbrückt. 8 und 9 bedeuten beziehentlichGittervorwiderstände und Gittervorspannungsquelle des Hauptentladungsgefäßes. Die einem Parallelwechselrichter zugeordneten Gitter sind an die Sekundärwicklung eines Transformators io angeschlossen, der über eine sekundärseitige Mittenanzapfung mit der Gittervorspannungsquelle 9 verbunden ist. Jeder dieser Transformatoren io steht primärseitig mit je einem Widerstand i i in Reihen-, mit der Spannungsquelle 12- von; Ofenstromfrequenz und bezogen auf die anderen Transformatoren: io jedoch in Parallelverbindung. Die Spannungsquelle 12, kann dabei ein frequenzverände.rb:arer Röhrenoszillato-r sein. Die Enden jedes Widerstandes ii sind zu einer Schaltvorrichtung, gebildet aus einem Doppelweggleichrichter 13 mit anodenseitigem Transformator 1q., geführt. Die (Hilfs-)Entladungsstrecken sämtlicher Doppelweggleichrichter 13 sind ebenso wie die Hauptentladungsstrecken innerhalb eines einzigen Gefäßes 15 mit Quecksilberdampffüllung angeordnet. Zwischen den Anoden und der Kathode von 15 besteht über die sekundärseitigen Mittenanzapfungen der Transformatoren 1q. und die Gittervo:rs.pannungsquelle 16 eine Kurzschlußverbindung. Die beiden Gitter jedes Gleichrichters 13 besitzen eine gemeinsame Leitungsverbindung zur Vorspannungsquelle 16. Sie enthält einen Transformator 17, der über. einen verstellbaren Phasendreher 18 von einer Phase der 5operiodigen Spannungsquelle i erregt ist. Durch i9 sind Giitervorwide,rstände angedeutet.
  • Zur Wirkungsweise: Erreicht eine der über 17 den Gleichrichtern 13 zugeführten SteuerphasenspannungenZündwert, so zündet jene Anode des entsprechendenGleichrichters, an der zuerst über 1q. eine positive Spannungshalbwelle von der Frequenz des Ofenstromes erscheint. Damit wird der zugehörige Widerstand i i kurzgeschlossen und in weiterer Folge die Erregung des mit 1q. verbundenen Transformators io auf einen Wert gebracht, der die Steuerspannungsamplitude des zugehörigen Wechselrichters 3 auf Zündwert vergrößert. Es zündet jene Hauptentladungsstrecke, an deren Gitter die positive Halb welle der erhöhten Steuerspannung zuerst auftritt. Kehrt die Erregung des bisher betrachteten Transformators 14 ihre Richtung um, so findet ein Stromführungswechsel zwischen den Anoden des gerade arbeitenden Gleichrichters 13 statt, der Kurzschluß des Widerstandes i i wird aufrechterhalten. Gleichzeitig damit tritt am Gitter der bisher stromführenden Haup.tentladun:gss.trecke die Steuerspannung mit vergrößerter negativer Amplitude auf, während die andere der zum betrachteten Wechselrichter gehörenden Hauptentladungs.strecke mit erhöhter positiver Steuerspannungsamplitude beaufschlägt wird. Es zündet also die letztere. Die Löschung der bisher brennendenHauptentladungsstrecke übernimmt der zugehörige Kondensator 7. Als Folge des soweit geschilderten Vorganges erscheint an der ofenseitigen Wicklung von q. eine volle Spannungswelle von der Frequenz der Spannungsquelle 12. Das Spiel setzt sich innerhalb des bisher arbeitenden Gleichrichters 13 wie auch Wechselrichters von 3 fort, bis eine andere der über 17 dem Gefäß 15 zugeführten Steuerphasenspannungen auf Zündwert angestiegen ist. Die Stromführung geht dann. zum entsprechenden Gleichrichter 13 und entsprechenden Wechselrichter von 3. über. Mit einer Verstellung des Phasendrehers 18 hat man es in der Hand, den ersten Zündeinsatz innerhalb jeder speisenden Phasenspannung von 3 stetig zu verschieben. Das kommt aber einer stetigen Regelung der an die Ofenspule abgegebenen Spannung bzw. Leistung gleich. 'Unabhängig davon ist eine stetige F'requenzregelung des Ofenstromes mittels 12 möglich. Der unterbrechungslose Stromübergang von einem zum anderen Wechselrichter ist durch die stabilisierende Wirkung- der Drossel 6 sichergestellt.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Fig. i sind die Widerstände 8 und i i vorteilhaft veränderbar ausgebildet. Mittels entsprechender Wahl dieses Widerstandsverhältnisses kann das Verhältnis der Hauptsteuerspannungsamplituden während der Sperr- und Öffnungszeiten der Haup,tentladungsstrecken auf beliebige Werte gebracht werden:. Ferner kann der dreiphasige Betrieb des Ausführungsheispie:les in einen Betrieb beliebiger Phasenzahl übergeführt werden. Sofern die Phasenzahl ra größer als 2 ist, deckt sich dabei die Anzahl der Wechselrichter und Gleichrichter nebst zugehörigen Schaltelementen mit n. Bei einphasigem Betrieb sind die erwähnten Vorrichtungen in zweifacher Ausführung vorgesehen.
  • Die Speiseeinrichtung nach der Erfindung ist nicht auf das, gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann der Wirkungszusammenhang zwischen den beiden Steuerspannungen anders gewählt werden. Beispielsweise kann den Steuerelektroden der Hauptentladungsstrecken eine amplitudenkonstante Wechselspannung von der gewünschten Frequenz des Ofenstromes sowie eine phasenveränderliche Rechteckspannung von der Frequenz der Speisespannung zugeführt werden. Dabei sind diese beiden Komponenten so zu bemessen, daß erst die Rechteckspannung die Hochfrequenzimpulse auf Zündhöhe hebt. Ein anderes Beispiel wäre die Zuführungssperrung hochfrequenter und amplitudenko:nstanter, dabei aber zur Zündung ausreichender Gleichspannungsimpulse im Takt einer phasenveränderlichen Steuerspannung von Speise,spann.ungsfrequenz.
  • In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist der in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente gelegene Phasendreher mit einem temperaturgesteuerten Regler verbunden. Dieser ist erfindungsgemäß mit einer Einstellvorrichtung zur willkürlichen Festlegung der Regelgrenzeausgerüstet. DieErfindungerzielt damit in einfachster Weise einen Überhitzungsschutz der Ofenschmelze bzw. des Ofengutes.
  • Es wird nach Erreichung einer willkürlich vorgegebenen Ofentemperatur die von der Einrichtung nach der Erfindung gelieferte Spannung selbsttätig soweit heruntergeregelt, daß der Ofen nur noch seine Verlustleistung zugeführt erhält. Erwähnte Temperatur ist festgelegt durch die einstellbare Regelgrenze des temperaturgesteuerten Reglers. Die Ofentemperatur bleibt dann weiterhin konstant. Die beschriebene 'Uwärtsregelung der Spannung erfolgt praktisch leistungslos.
  • Die erweiterte Erfindung erfährt eine besonders zweckentsprechende Ausgestaltung durch Wahl eines ruhenden Phasendrehers, beispielsweise einer Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise, die eine temperaturabhängige Zusatzerregung, insonderheit eine temperaturabhängige Gleichstromerregung besitzen. Die Einstellmöglichkeit der Regelgrenze ist erfindungsgemäß und in einfacher Weise gegeben durch Verwendung sättigungsfähiger Magnetkreise mit einer Differentialerregung. Dabei ist die letztere zusammengesetzt aus einer temperaturabhängig gesteuerten Komponente, beispielsweise aus einem Thermoelement, und einer willkürlich veränderbaren Komponente, beispielsweise aus einer regelbaren Gleichspannungsquelle.
  • Zig. 2 gibt ein Ausführungsbeispiel der erweiterten Erfindung wieder. Schaltelemente, die aus der Fig. i wiederkehren, sind mit den gleichen Kennziffern wie dort ausgezeichnet.
  • Jede Phase der niederfrequenten Steuerspannung ist beziehentlich über die Anschlußpunkte R, S, T und einen Phasengeber 2o dem entsprechenden Transformator 17 zugeleitet. Dabei ist als Phasengeher eine Brückenschaltung aus Induktivitäten 21 und Widerständen 22 gewählt. Ihr Diagonalkreis enthält die Primärwicklung des Transformators 17. Die Spulen 2i sind auf einem Kern aus hochpermeablem Werkstoff aufgebracht und weisen durchweg eine zweite Wicklung auf. Sämtliche zweiten Wicklungen liegen in Reihenschaltung an einer Gleichstromerregungsquelle. Als solche dient eine Differentialanordnung, bestehend aus den über die Widerstände 23 und 24 gegeneinandergeschalteten Spannungsquellen 25 und 26. 25 kann dabei eine der bekannten Anordnungen zur Umwandlung einer Temperatur- oder Lichtstrahlungsänderung in eine Änderung elektrischen Stromes oder elektrischer Spannung, beispielsweise ein Thermoelement, sein. 26 ist ein Widerstand mit Regelabgriff, gespeist von der Gleichspannungsquelle 27. Zweckmäßig ist noch ein Verstärker 28 und eine Gleichrichterstrecke 29, beispielsweise ein Trockengleichrichter, vorgesehen.
  • Zur Erklärung der Wirkungsweise sei eine Einstellung des Abgriffes 26 angenommen, die der Spannungsgleichheit an den Widerständen 23 und 24 bei einer Ofentemperatur von 8oo° entspricht. Wird der Ofen durch Einlegung eines Hilfsschalters in Betrieb genommen, so fließt durch die reihengeschalteten Wicklungen der Spulen 2i ein Strom, dessen Stärke durch die Differenz einer Ofentemperatur von 8oo° und der augenblicklichen Ofentemperatur bestimmt ist. Als Folge hiervon und einer geeigneten Bemessung der Spulen 21 erreicht deren Induktivität und damit die Phasenvorverlegung der niederfrequenten Steuerspannungskompanente in schnellem Anstieg einen Wert, der einer hohen bzw. vollen Aussteuerung der Hauptentladungsstrecken entspricht. Der Ofen ist mit hoher Leistung beschickt. Nähert sich in weiterer Folge die Ofentemperatur dem Werte 8oo°, so nimmt in gleichem Maße der Strom durch die zweiten Wicklungen der Spule 2 1 ab. Die Induktivität der Spulen 21, d. 1i. die Phasenvoreilung der niederfrequenten Steuerspannungskompo:nente und damit die Aussteuerung der Hauptentladungss.trecken, geht auf einen Gleichgewichtswert zurück, der einer reinen Verlustleistungszuführung zum Ofen entspricht. Eine Richtungsumkehr erwähnten Differenzstromes ist durch die Gleichrichterstrecke 29 unterbunden. Die Erfindung sieht weiterhin die Kupplung oder Verbindung des in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente gelegenen Phasendrehers mit einer Vorrichtung vor, die eine selbsttätige und in einer gewünschten Gesetzmäßigkeit sich vollziehende Phasenänderung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente bewirkt. Damit ist in einfachster Weise eine Temperaturregelung des Ofengutes nach einem vorgegebenen Programm erreicht, für dessen Festlegung im einzelnen metallurgische Gesichtspunkte ausschlaggebend sind.
  • Dabei ist wiederum sehr zweckmäßig eine Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise als ruhender Phasendreher herangezogen. Die sättigungsfähigen Magnetkreise weisen eine selbsttätig in der gewünschten Gesetzmäßigkeit sich ändernde Zusatzerregung auf. Diese kann beispielsweise eine widerstandsgeregelte Gleichstromerregung sein, deren Widerstandsabgriff in einer Kupplungsverbindung mit dem Schleifkontakt am Rande einer umlaufenden Scheibe steht. Die Formgebung des Scheibenrandes entspricht der gewünschten Gesetzmäßigkeit.
  • In einem weiteren Ausbau der Erfindung ist der Phasendreher der niederfrequenten Steuerspannungskomponente mit einem vom Ofenstrom gesteuerten Regler in Verbindung gesetzt. Dieser ist mit einer Sollwerteinstellvorrichtung versehen. Die Erfindung schafft damit die Möglichkeit einer beliebigen und praktisch leistungslosen Konstantregelung des Ofenstromeos. Auch in diesem Fäll benutzt die Erfindung zweckmäßig einen ruhenden Phasendreher. Als solcher kann, entsprechend dem bereits beschriebenen Temperaturregler, eine Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise dienen. Diese besitzen. nunmehr eine ofenstromabhängig gesteuerte Zusatzerregung, insonderheit eine ofenstromgesteuerte Gleichstromerregung. Erfindungsgemäß ist die Möglichkeit einer Einstellharkeit auf verschiedene Konstantwerte des Ofenstromes das Ergebnis zweier Zusatzerregungen der Magnetkreise. Von diesen ist die eine fest vorgegeben und derart gewählt, da" ß; einer vollen Aussteuerung der Hauptentladungsstrecke entspricht. Die andere stellt eine der ersteren entgegengesetzt gerichtete Differentialerregung dar. Sie ist gebildet aus einer ofenstromabhängigen Komponente und einer willkürlich wählbaren Komponente. Die letztere bestimmt den Ofenstromsollwert und kann. einer regelbaren Gleichspannungsquelle entnommen werden. Die Gewinnung der ofenstromabhängigen Komponerite kann mit Hilfe eines Stromwandlers erfolgen, der primärseitig im Stromkreis der Ofenspule gelegen ist.
  • Die Fig.3 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Der Einfachheit halber sind dabei die Entladungsgefäße 3 und 15 der Fig. z und 2 fortgelassen.
  • Der im Stromkreis der Ofenspule gelegene Wandler 3o ist über einen Gleichrichter 3 r an einen Widerstand 32 angeschlossen. Ein zweiter Widerstand 33 ist mit dem ersteren unmittelbar sowie über einen dritten Widerstand 34 verbunden. 33 liegt außerdem am Regelabgriff eines gleichstromgespeisten Widerstandes 35. Die Stellung des Regelabgriffes legt den einzuregelnden Wert des Ofenstromes fest. 34 ist in den negativ Vorgespannten Steuerkreis einer Verstärkerröhre 37 eingefügt,- über die die reihengeschalteten zweiten Wicklungen der Spulen 2z aus der Gleichspannungsquelle 38 gespeist werden. Die dritten Wicklungen der Spulen 21 liegen, ebenfalls in Reihenschaltung, an der weiteren, fest vorgegebenen Gleichspannungsquelle 39. Deren Bemessung ist so getroffen, daß sie, für sich genommen, den Spulen 2 1 einen Induktivitätswert und damit der niederfrequenten Steuerspannungskomponente eine Phasenlage erteilt, die der vollen Aussteuerung der Hauptentladungsstrecken entspricht. Der Stromkreis der Spannungsquelle 39 enthält außerdem noch eine Zeitgeberanordnung in Gestalt des Widerstandes 4o und des Kondensators 41. Wie, beim Ausführungsbeispiel der Fig. a bilden die Spulen 2 1 das eine Paar, Ohmsche Widerstände 22 das andere Paar gegenüberliegender Zweige von Phasenbrükken 2o. Auch hier erfolgt die Abnahme der niederfrequenten Steuerphasenspannungen an Transformatoren 17, die in dieDiagonalzweige der Phasenbrücke 2o geschaltet sind.
  • Schließlich ist noch an den. Gleichrichter 3 1 das Überstromschaltrelais42 angeschlossen. Es hat in der Spule 48, dem Zeitrelais, 50 und den Kontaktschaltern 45, 49 eine' Selbsthaltevorrichtung, wobei das Zeitrelais, Öffnung und Schließung des Kontaktschalters 49 steuert. Die Erregung des Zeitrelais erfolgt mit der Überführung der Hebelschalter 45 aus der rechten in die linke Polung. Der Schalthebel 46 dient der Ein- und Abschaltung der Steuerspannungsquedle 5 r von der Frequenz des Ofenstromes. Als Folge seiner Überführung in die linke Polungslage sinken die Steuerspannungen der Hauptentladungsstrecken unter Zündwert herab. Die Umpolungen der Schalthebel 44 bis 46 gehen mit dem gleichen Richtungssinn. vor sich.
  • Die Wirkungsweise sei ohne Berücksichtigung der Zeitgeberanordnung 40, 41 und des Überstromschaltrelais, 42 erklärt.
  • Überschreitet bei ansteigendem Ofenspulenstrom die Spannung am Widerstand 32 den Wert des Spannungsabfalls am Widerstand 33, so vollzieht der Spannungsabfall an 34 einen Richtungswechsel. Der Widerstand 34 führt dem Gitter der Verstärkerröhre 37 nun nicht mehr eine negative, sondern eine positive Spannung zu. Die Folge ist ein Stromfluß durch die zweiten Wicklungen der Spulen 2,1, der dem Stromfluß durch deren dritte Wicklungen, herrührend von der Spannungsquelle 39, entgegengesetzt gerichtet ist. Es erfolgt eine Induktivitätsabnahme der Spulen 21 und damit eine Phasenänderung der 17 zugeführten Spannungen in dem Sinn, daß der Aussteuerungsgrad der Hauptentladungsstrecken herabgesetzt wird. Der Ofenspudenstrom geht in seinem Wert zurück, und zwar in einem Maße, daß dem Gleichwerden der Spannungsabfälle an den Widerständen 32 und 34 entspricht. Er wird auf einen Wert eingeregelt, der durch die Stellung des Regelabgriffes an 35 eindeutig festgelegt ist.
  • Wie schon in Fig.3 angedeutet, sieht die Erfindung einen überstromschutz des Ofenkreises vor. Es ist erfindungsgemäß der Ofenstromkreis mit einem Übers.tromschaltrelais in Verbindung gebracht, das mit einer Selbsthaltung, gesteuert durch ein Zeitrelais, ausgestattet ist. Der Erfolg dieser Maßnahme besteht in einer augenblicklichen Abschaltung undnachfolgender, zeitlich gesteuerter Wiederinbetriebnahme der Anlage bei auftretenden überströmen. Der Hochfrequenzofen ist aui diese Art vor der Zerstörung durch Überschläge an der Ofenspule geschützt. Die Einrichtung nach der Erfindung steht damit in vorteilhaftem Gegensatz zu den bisher benutzten Speiseanlagen. Ein praktisch verzögerungslos arbeitender Überstromschutz läßt sich bei diesen nicht durchführen. Vorteilhaft ist das überstromschaltrelais in Wirkungsverbindung mit dem Phasendreher der niederfrequenten -Steuerspannungskomponente gesetzt, und zwar dergestalt, daß die Auslösung des Relais ihn in eine Mindeststellung überführt, die der Gittersperrung der Hauptentladung gleichkommt.
  • Dabei ist der Phasendreher mit einer Anlaufvorrichtung einstellbarer Anlaufzeit ausgerüstet. Erfolgt in Auswirkung eines Ofen-. spulenüberstrornes eine Abschaltung der Anlage bzw. eine steuerkreisseitigbewirkte Nullherabregelung der dem Ofen zugeführten Spannung, so wird nach einer durch das Zeitrelais vorgegebenen Pause die Generatorspannung in einem einstellbaren Anlaufvorgang wieder auf vollen Wert hochgefahren.
  • Bei Benutzung sättigungsfähiger Magnetkreise als Phasendreher werden die Hauptschalter des überstromrelais und die Anlaufvorrichtung, hier beispielsweise in Gestalt einer aus. Widerstand und Kapazität bestehenden Zeitgeberanordnung, zweckmäßig in die zusätzlichen Erregerkreise der Magnetkreise gelegt, beispielsweise die Schalter in beide Zusatzerregerkreise und die Zeitgeberanordnung allein in den Kreis der fest vorgegebenen Zusatzerregung der Anordnung nach Fig.3.
  • Es wurde schon erwähnt, daß ein Ausführungsbeispiel des überstromschutzes im Schaltbild der Fig. 3 mit enthalten ist.
  • Erreicht der Strom in der Ofenspule einen Wert, der durch die Auslegung des Überstromschaltrelais festgelegt ist, so wird der Anker d.7 angezogen und damit die Schalter -q. bis 46 aus der rechten in die linke Polungslage überführt. Den Spulen 21 ist demzufolge jede Zusatzerregung genommen:. Auf Grund der Bemessung der Phasenbrücken 2o geht der Phasenwinkel der niederfrequenten. Steuerspannungskomponente auf einen Wert zurück, der einer Sperrung der Haupten.tladungsstrecken, gleichkommt. Gleichzeitig damit wird das Zeitrelais 50 erregt, so daß der Schalter 49 und damit der Selbsthaltekreis des Relais 42 geschlossen wird. Die Spule 48 hält den-Anker in der nunmehreingenommenen Lage fest, und zwar so lange, bis das Zeitrelais nach einer an ihm einstellbaren Zeit den Schalter q.9 wieder öffnet. Damit gehen die Schalter .44. bis -.b in ihre rechte Polungslage wieder zurück. Die Spulen 21 werden wieder zusätzlich erregt. Die der vollen Aussteuerung der Entladungsstrecken entsprechende, von 39 herrührende Erregung erreicht dabei ihren Endwert in einer durch ,4o, 41 regelbaren Zeit.
  • An Stelle des gezeigten Spulenrelais kann auch ein Röhrenrelais mit steuerbaren Entladungsstrecken benutzt werden.
  • Die beschriebenen Stromregler können mit Vorteil auch auf anderen Gebieten als dem der Ofenspeisung angewendet werden.

Claims (18)

  1. PATE:,TANSPP 1. GHE: i. Einrichtung zur Speisung von Hochfrequenzinduktionsöfen mit Hilfe von steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken, durch die ein Wechselstrom gegebener Frequenz in solchen höherer Frequenz umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Steuerelektroden der niederfrequent gespeisten Gas- oder Dampfentladungsstrecken Zündimpulse von der Frequenz des Ofenstromes in Abhängigkeit von einer steuerkreisseitigen Spannung wirksam sind, die der niederfrequenten Speisespannung frequenzgleich ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis oder ein mit dem Steuerkreis der Entladungsstrecken verbundener Hilfsstromkreis eine Wechselspannungsquelle enthält, deren Frequenz mit der des Ofenstromes übereinstimmt und deren Amplitude in der Frequenz der Entladungsstreckenspeisespannung veränderlich ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der Spannungsquelle von der Frequenz des Ofenstromes ein Widerstand liegt, der von einer in der Frequenz der Entladungsstreckenspeisespannung und phasenveränderlich betätigten Schaltvorrichtung überbrückt ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Überbrükkungsschalter ein mit steuerbaren Hilfsentladungsstrecken ausgerüsteter Doppelweggleichrichter benutzt ist, dessen Entladungsstrecken vorzugsweise ebenso wie die zur Frequenzumformung verwendeten Hauptentladungsstrecken als steuerbare Gas- oder Dampfentladungsstrecken ausgebildet sind, wobei der Doppelweggleichrichter eine Kurzschlußverbindung besitzt, speiseseitig über einen Transformator an die Endpunkte des Widerstandes angeschlossen und in der Frequenz der Speisespannung der Hauptentladungsstrecken phasenveränderlich gesteuert ist. .
  5. Einrichtung nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß dieieineir Speisespannungsphase zugeordneten Hauptentladungsstrecken gitterkreisseitig an je einen Transformator angeschlossen sind, der sekundärseitig mit je einem überbrückten Widerstand in Reihenschaltung, mit den entsprechenden Transformatoren der anderen Hauptentladungsstrecken und in bezug auf die Spannungsquelle von Ofenstromfrequenz jedoch in; Parallelschaltung verbunden ist, wobei sämtliche Hilfsentladungsstrecken in einem Gefäß zusammengefaßt sind, das. eine einzige Anoden-Kathoden-Kurzschlußverbindung besitzt. °
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungsquelle der Hauptentladungsstrecken über eine Drosselspule mit der gemeinsamen bzw. mit den Kathoden der Hauptentladungsstrecken verbunden ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Stenerspannungskomponente gelegener Phasendreher mit einer Vorrichtung zu seinem [email protected]ätia°tn Ablauf in einer gewünschten Gesetzmäßigkeit gekuppelt oder verbunden ist. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponfente gelegener Phasendreher als ruhender Phasendreher ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise, die eine temperaturabhängige Zusatzerregung, insbesondere eine temperaturabhängige Gleichstromerregung, besitzen.
  9. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente als, Phasendreher eine Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise benutzt ist, die eine zusätzliche Differentialerregung aufweisen, zusammengesetzt aus einer temperaturabhängig gesteuerten Komponente, beispielsweise aus. einem Thermoelement, und einer willkürlich veränderbaren Komponente, beispielsweise aus einer regelbaren Gleichspannungsquelle. i o.
  10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasendreher eine Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise benutzt ist, die eine selbsttätige und in einer gewünschten Gesetzmäßigkeit sich ändernde Zusatzerregung besitzen, beispielsweise mittels einer widerstandsgeregelten Gleichstromerregung, wobei der Regelabgriff des Widerstandes in einer Kupplungsverbindung mit einem Schleifkontakt am Rande einer umlaufenden Scheibe steht und die Formgebung des Scheibenrandes der gewünschten Gesetzmäßigkeit entspricht. i i.
  11. Einrichtung nach Anspruch i, dadadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente, gelegener Phasendreher mit einem ofens.tromabhängig gesteuerten Regler verbunden ist.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch die Ausrüstung des -'Reglers mit einer Sollwerteinstellvorrichtung.
  13. 13. Einrichtung nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch die Wahl eines ruhenden Phasendrehers, beispielsweise einer Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise, die eine ofenstromabhängige Zusatzerregung, insbesondere eine dfenstromabhängige Gleichstromerregung besitzen. 1.1.
  14. Einrichtung nach den Ansprüchen i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasendreher eine Anordnung sättigungsfähiger Magnetkreise benutzt ist, die zwei Zusatzerregungen aufweisen, eine fest vorgegebene und eine. der ersteren entgegengesetzt gerichtete Differentialerregung, diese zusammengesetzt aus einer ofenstromabhängigen Komponente und einer willkürlich veränderbaren Komponente.
  15. 15. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zuführungsleitung der niederfrequenten Steuerspannungskomponente gelegener Phasendreher derart bemessen ist, däß seine Mindesteinstellung einer Sperrung der Hauptentladung sstrecken gleichkommt.
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Phasendrehers in Gestalt einer Phasenbrücke, deren Paare gegenüberliegender Zweige in entgegengesetztem Sinn aus Ohmschen Widerständen und sättigungsfähigen Magnetkreisen gebildet sind und deren Diagonalzweig die niederfrequente Steuerspann:ungskornponente entnommen ist.
  17. 17. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenstromkreis mit einem überstromschaltrelais in Verbindung steht, das mit einer Selbsthaltung, gesteuert durch ein Zeitrelais, ausgestattet ist, daß das übers.tromschaltrelais in Wirkungsverbindung mit dem Phasendreher der niederfrequenten Steuerspannungskomponente gesetzt ist und daß der Phasendreher mit einer Anlaufvorrichtung einstellbarer Anlaufzeit ausgerüstet ist.
  18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter des üherstromrelais und die Anlaufvorrichtung, beispielsweise in Gestalt einer ausiWiderstand und Kapazität bestehenden Zeitgeberanordnung, in die zusätzlichen Erregerkreise von als Phasendreher benutzten Anordnungen sättigungsfälliger Magnetkreise gelegt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: USA.-Patentschriften Nr. 1 802,677, 1 930 302, 1 985 912.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527587A1 (fr) * 1982-05-28 1983-12-02 Glaverbel Procede et dispositif pour le scellement de panneaux vitreux

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US1802677A (en) * 1924-01-02 1931-04-28 Westinghouse Electric & Mfg Co Electric-power-translating device
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