DE1098117B - Verfahren und Vorrichtung zur Konstanthaltung der Leistungsaufnahme einer Induktionsofenanlage - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Konstanthaltung der Leistungsaufnahme einer Induktionsofenanlage Um Induktionsofenanlagen, die gewöhnlich einen sehr hohen Kapitalaufwand erfordern, gut auszunutzen, ist man bestrebt, solche Anlagen möglichst durchgehend mit voller Leistung 'zu betreiben. Da ein Induktionsofen einen Belastungswiderstand darstellt, dessen Scheinwiderstandwert im Laufe des Betriebes erheblich schwankt, hat man deshalb bereits Regelvorrichtungen vorgesehen, durch welche die Leistungsaufnahme eines solchen Ofens selbsttätig auf ihrem Höchstwert bzw. Nennwert konstant gehalten wird. Bei bekannten Anordnungen dieser Art dient als Meßorgan der Regelung ein Leistungsmeßwerk, daß bei Abweichungen der Leistungsaufnahmen von ihrem Sollwert, beispielsweise einen dem Ofen vorgeschalteten Stelltransformator, im Sinne einer Beseitigung der Regelabweichungen steuert. Eine solche Regelung bringt gewisse Nachteile mit sich. Bei Unterbrechungen der Stromzufuhr wird nämlich die Regelvorrichtung den Stelltransformator auf die größtmögliche Ofenleistung einstellen, so daß beim Wiedereinsetzen der Stromlieferung der Ofen zunächst eine sehr hohe Leistung und einen entsprechend hohen Strom aufnimmt, der erst durch das Eingreifen der Regelung wieder auf den vorgesehenen Sollwert reduziert werden muß. Insbesondere kurzzeitige Stromunterbrechungen, die vielleicht vom Bedienungspersonal gar nicht bemerkt werden, können dadurch zu unzulässigen Stromstößen führen bzw. unerwünschte Schalterauslösungen zur Folge haben.
• Besonders unangenehm wird dieser Umstand auch dann, wenn - wie es üblich ist - der Blindleistungsverbrauch des Ofens durch die Zu- und Abschaltung von Kondensatoren mit Hilfe einer entsprechenden selbsttätigen Regelvorrichtung kompensiert wird und wenn diese so eingerichtet ist, daß während eines jeden Regelvorganges die Betriebsspannung des. Ofens herabgesetzt oder abgeschaltet wird. Zwar können solche Anlagen, bei denen ein Leistungsmesser oder - bei konstanter Betriebsspannung und selbsttätig geregelter Blindleistungskompensation - auch ein Strommesser als Meßorgan der Leistungsregelung dient, auch so eingerichtet werden, daß die genannten Nachteile vermieden werden, jedoch bedingt dies die Verwendung von besonderen Ver- und Entriegelungsvorrichtungen und damit eine unerwünschte Komplizierung der Anlage mit entsprechender Erhöhung ihrer Störungsanfälligkeit.
• Bei einem Verfahren zur Konstanthaltung der Leistungsaufnahme einer elektrisch beheizten Ofenanlage, in der ein Induktionsofen mit Blindleistungskompensation über einen Stelltransformator gespeist ist, werden diese Nachteile erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Quotient aus Speisespannung und Strom fortlaufend durch Messung ermittelt und daß in Abhängigkeit der ermittelten Werte dieses Quotienten der Stelltransformator so gesteuert wird, daß der auf die Primärseite des Stelltransformators bezogeneWirkwiderstand derOfenanlagekonstantbleibt.
• Da bei gewollten oder ungewollten Absenkungen der Betriebsspannung der genannte Quotient und damit auch der Ausschlag des Quotientenmeßwertes sich nicht ändert, wird auch die Einstellung des Stelltransformators dadurch nicht beeinflußt. Auch bei vollständigem Wegbleiben der Betriebsspannung bleibt ein Ouotientenmeßwerk, das j a üblicherweise keine Federrichtkraft hat, in der bisherigen Stellung stehen. Bei Anwendung des sehr einfach durchzuführenden Verfahrens nach der Erfindung nimmt daher der Ofen nach einer Stromunterbrechung sofort wieder die gleiche Leistung auf wie vor der Unterbrechung.
• Das Quotientenmeßwerk bleibt selbst dann von der Ab- und Zuschaltung von Kondensatoren durch die Regelvorrichtung für die Blindleistungskompensation im wesentlichen unbeeinflußt, wenn es den Quotienten aus der Spannung und dem Gesamtstrom mißt, sofern die Blindleistung stets wenigstens angenähert auf den Leistungsfaktor 1 kompensiert ist, da bei geringen Abweichungen des Leistungsfaktors von diesem Wert der Gesamtstrom nur unwesentlich größer ist als der reine Wirkstrom.
• Der Einfluß von Abweichungen des Leistungsfaktors vom Wert 1 kann aber auch vollständig vermieden werden, wenn nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein Quotientenmeßwerk verwendet wird, welches den Quotienten aus Spannung und Wirkstrom mißt.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können verschiedene Vorrichtungen verwendet werden. In den Zeichnungen sind zwei Beispiele schematisch dargestellt. Darin bedeutet 1 einen Induktionsofen, von dem angenommen ist, daß seine induktive Blind leistungsaufnahme wenigstens angenähert kompensiert ist, und der deshalb als ohmscher Widerstand dargestellt ist.
• Der Ofen wird aus dem Wechselstromnetz 2 über einen Stelltransformatör gespeist, der beispielsweise ein Anzapftransformator mit Stufenschalter 6 sein kann, der aber ebensogut auch in irgendeiner anderen Weise, beispielsweise als Drehtransformator, ausgebildet sein kann.
• Bei der Anordnung nach Fig. 1 liegt auf der Primärseite des Stelltransformators das Ouotientenmeßwerk 4, das mit seinen auf einen vorbestimmten Sollwert eingestellten Kontakten 5 eine Regelvorrichr tung 7 so beeinflußt, daß diese den Stufenschalter 6 in eine Stellung bringt, bei welcher der primärseitige Quotient aus Strom und Spannung, d. h. der Wirkwiderstand, und damit auch die von der Anlage aufgenommene Leitung dem Sollwert entspricht. Natürlich können die vom Quotientenmeßwerk ermittelten Regelabweichungen auch in irgendeiner anderen bekannten Weise zur Einwirkung auf den Regler 7 gebracht werden.
• Bei einer Anordnung nach der Fig.2 ist auf der Sekundärseite des Stelltransformators 3 ein Quotientenmeßwerk 8 angeordnet, das jedoch in anderer Weise wirkt als im ersten Beispiel. Der hier unmittelbar gemessene Widerstand des Ofens wird durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Stelltransformators nicht beeinflußt, so daß diese Änderung nicht auf das Meßwerk zurückwirkt. Es handelt sich bei dieser Anordnung also nicht um einen Regelkreis im engeren Sinne. Trotzdem wird der gewünschte Zweck erreicht, wenn die Anordnung so eingerichtet ist, daß einem jeden vom Quotientenmeßwerk gemessenen Widerstandswert des Ofens ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis des Stelltransformators zugeordnet ist. Wie eine einfache Rechnung ergibt, bleibt nämlich der auf die Primärseite des Transformators bezogene Widerstand der Anlage und damit ihre Leistungsaufnahme bei unveränderter Primärspannung konstant, wenn das Übersetzungsverhältnis des Stelltransformators, nämlich das Verhältnis seiner Sekundärspannung zur Primärspannung, proportional mit der Quadratwurzel aus der Ohmzahl des Ofenwiderstandes geändert wird.
• ZurErzielung einer solchen funktionellenAbhängigkeit desÜbersetzungsverhältnisses vom jeweiligenBetrag des Ofenwiderstandes ist im dargestellten Beispiel ein Quotientenmeßwerk 8 vorgesehen, dessen Zeiger-9 über einer Kontaktbahn 10 spielt, deren einzelne Kontakte mit einer Steuervorrichtung 11 verbunden sind. Je nachdem, welcher Kontakt beispielsweise durch Niederdrücken des Zeigers 9 auf die Kontaktbahn mittels eines periodisch betätigten Fallbügels Strom erhält, stellt die Steuervorrichtung 11 den Stufenschalter 6 auf eine Schaltstufe ein, welcher das jeweils erforderliche Übersetzungsverhältnis des Transformators entspricht.
• Auch bei Anordnungen nach der Art des zweiten Beispiels ist die erforderliche funktionelle Abhängigkeit der Einstellung des Stelltransformators vom Meßwert des Quotientenmeßwerkes nicht an die in der Fig.2 dargestellte Übertragungsart gebunden, vielmehr können auch beliebige andere, als Nachlaufsteuerungen bekannte Anordnungen benutzt werden. Dabei können auch Meßwertwandler beliebiger Art verwendet werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zurKonstanthaltungderLeistungsaufnahme einer elektrisch beheizten Ofenanlage, in der ein Induktionsofen mit Blindleistungskompensation über einen Stelltransformator gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus Speisespannung und Strom fortlaufend durch Messung ermittelt und daß in Abhängigkeit von den ermittelten Werten dieses Quotienten der Stelltransformator so gesteuert wird, daß der auf die Primärseite des S telltransformators bezogene Wirkwiderstand der Ofenanlage konstant bleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Stelltransformators der durch Messung ermittelte Quotient aus Speisespannung und Wirkstrom verwendet wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein auf der Primärseite des Stelltransformators angeordnetes Quotientenmeßwerk, das als Meßorgan eine Regelvorrichtung zur Ausregelung der Abweichungen des. Quotienten aus Spannung und Strom im Primärkreis. des Stelltransformators von einem vorgegebenen Sollwert dient.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein auf der Sekundärseite des Stelltransformators angeordnetes Quotientenmeßwerk, welches den Stelltransformator so steuert, daß das Verhältnis der Sekundärspannung zur Primärspannung desselben sich proportional mit dem Quotienten aus Sekundärspannung und Sekundärstrom des Stelltransformators ändert.