DE1615510A1

DE1615510A1 - Regeleinrichtung fuer die Elektrodenstellung bei Lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE1615510A1
Application number: DE19671615510
Authority: DE
Inventors: Beck Dipl-Ing Ferdinand
Original assignee: Wiener Schwachstromwerke GmbH
Current assignee: Wiener Schwachstromwerke GmbH
Priority date: 1966-01-13
Filing date: 1967-01-11
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1176921A; US3414657A; BE692322A; CH495012A; FR1519647A; AT266469B; SE306381B

Description

Patentanwälte . -S^₁ 11, Jan.

Dipl.ing.C.\7*Hach ..' , -. . .

Dipl. Ing. G.iyx* , IR IRRIΩ

Dr. T. HlL .ch IDIDDIU

C U'S φ on 2ν /s

Kauiingststr. 8,TeI. 240275 -

Regeleinrichtung für die Elektrodenstellung bei Lichtbogenofen

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Festwertregelung bei elektrischen Lichtbogen, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen und dgl., bei der als Regelgröße das Verhältnis der Gleichrichtwerte der Vektoren zweier elektrischer Betriebsgrößen des Lichtbogens vorgesehen ist und bei der in Richtung des Vektors einer der beiden elektrischen Betriebsgrößen fallende Anteil der anderen Betriebsgröße herangezogen ist, mit einem Regler mit einer zur verzögerten Rückführung dienenden Widerstands— schaltung.

Bei der Elektrodenregelung eines Schmelz-Lichtbogenofens werden die Elektroden in einem solchen Abstand vom Bad gehalten, daß der Lichtbogenofen immer in seinem optimalen Betriebspunkt arbeitet« Bei einer bekannten Regelung ist als Sollwert· ein be-

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obimmtes Verhältnis zwischen Elektrodenstrom und Elektrodenspannung vorgegeben, Hiejbei werden die Meßwerte zur Beaufschlagung der Regeleinrichtung so abgenommen, daß der Elektrodenstrom über einen Wandler in eine stromproportionale Spannung und die Elektrodenspannung zwischen dem transformatorischen Ende der Stromzuführung zur Elektrode und dem Ofengefäß abgenommen wird. Die beiden Meßwerte werden getrennt gleichgerichtet und für einen Spannungsvergleich werden diese Gleichrichte werte einem Spannungsteiler zugeführt, an dessen Teilwiderständen die Gleichricht— -werte einander gegensinnig

wirken. Die Spannungsdifferenz wird dem Eingang eines Reglers mit

s—-^ zugeführt
Schalt)4jA^pausgang/, dessen Ausgangsgröße mittels Stellschritte eines Stellmotors oder eines elektromagnetisch betätigten hydraulischen Getriebes die Elektroden je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung hebt oder senkt. -._...

Es ist bekannt, daß mit größer werdendem Abstand der Elektrode vom Bad die zeitliche Verschiebung zwischen dem Nulldurchgang der sinusförmigen Netzspannung und der rechteckförmi^ angenommenen Lichtbogenspannung abnimmt, aber die Zündspannung steigt. Je nach Ionisationsgrad kann die erforderliche Zündspannung kleiner oder größer als die zu diesem Zeitpunkt zur Verfügung stehende Netzspannung sein. Falls die erforderliche Zündspannung größer als die in diesem Augenblick zur Verfügung stehende Netzspannung ist, tritt in jeder Halbwelle eine zeitliche Verzögerung der Zündung auf. Durch die Perioden, in denen kein Lichtbogenstrom fließt, stellt sich ein sehr unruhig brennender Lichtbogen ein, dessen Zündwinkel von dem Verhältnis des Wirkwiderstandes zum induktiven Widerstand des Lichtbogenstromkreises abhängt. Um für die optimale Betriebsführung einen stabil brennenden Bogen zu bekommen, wird die d^em Elektrodenstrom proportionale vom Wandler

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gelieferte Betriebsgröße gegebenenfalle über einen Serienwider* stand einem Kondensator zugeführt, dessen Spannungsabfall als Ausgangs spannung zur Gewinnung eines der Gleicnridttwerte einer Brückengleichricitteranordnung zugeführt wird.

Ferner istes bekannt, bei der Regeleinricntung mit Scnaltausgang mit einer verzögert arbeitenden Rückführung ein Zeitverhalten zu erzielen, so daß die gesamte Anordnung z.B. ein PI-TeiS-halten aufweist* In der Zeichnung zeigt die Figu:r 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Dreipunktregiere, der aus einem Schaltver- ~ g stärker 1, einem integrierend arbeitenden Stellglied (Stellmotor) und einer Rückführung 3. besteht, im der Zeitglieder mit üC-Kombinationen vorgesehen sind· Eines der Zeitglieder mit einer Aufklingzeitkonstante ist als Verzögerungsglied mit einem Kondensator ausgebildet, der bei Abschaltung der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von einer Abklingzeitkonstante entladen wird. Zur Erläuterung der Wirkungsweise dient die Mg. 2. Angenommen am Eingang eines solchen Reglers tritt eine Regelabweichung x_w auf, dann wird über den Schaltverstärker 1 die Rückführgröße x_r nach einer e-Funktion anwachsen. Auf der Ordinate sind die, Regelabweichung χ " und die dieser entgegengesetzte Rückführgröße x_ aufgetragen· Der Schaltverstärker bleibt so lange ausgesteuert, bis die Rückführgröß· χ »x - ^xt ist, wobei *t di« halbe tote Zone des Schalt-Verstärkers 1 ist. Bei Verschwinden der Stellgröße y^ entlädt sich der Kondensator mit der eingestellten Abklingzeitkpnstante· Die Differenz aus Regelabweichung und RuckführgrÖjße steigt wieder bis zum Einschältpunkt des Reglers an« Es; folgt einweitrexer Regelschritt innerhalb der B^sterese des Schaltverstärkers_t dea? aus der Regelabweichung eine Impulsfolge der Größe y^ e^seugt * Der dem

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Schaltverstärker nachgeschaltete Motor integriert die Schaltiapulee. JBe ergibt eich als Stellgröße y ein zeitlicher Verlauf, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist« Der erste Schaltimpuls veritellt das ; Stellglied um einen bestimmten Betrag, den man als P-Anteil der ■ Übergangsfunktion bezeichnen kann. An diesen setzt sich ein treppenfözniger integraler Anteil, dessen Steilheit durch die Einschalteeit und Ausschaltzeit des Reglere gegeben ist* Der P-Anteil kann zwar durch die Aufklingzeitkonstante einstellbar gemacht werden, aber bei großen Regelabweichungen entsteht infolge des zeitlichen. P Verlaufes der Rückführgröße nach einer e-Funktion eine nichtlineare Zunahme des P-Anteiles; es handelt sich um ein progressives Verhalten der Regeleinrichtung bei großen Regelabweichungen. B;i einer wirtschaftlichen Ofenführung sind die !Totzeiten und die Ant^rech- : zeiten der Regeleinrichtung gering gehalten; ebenso ist bei verschiedenen Betriebszuständen des Ofens, z.B. bei SchrottZusammenbrüchen oder Einschmelzung sehr niedrig gekohlter Stähle eine Geschwindigkeit für die Elektrodenstellung erforderlich, deren Wert einen Mindestwert nicht unterschreiten darf. Durch diese große Elektrodenverstellgeschwihdigkeit stellen sich für große Regelabweichungen bei der Anwendung der bekannten Regeleinrichtungen mit Schaltausgang Einstellvorgänge der Elektroden ein, die durch bipolare Schaltspiele der Regeleinrichtung ausgelöst werden und die durch das progressive Verhalten der Regeleinrichtungen verursacht werden. Ee besteht aber auch die Möglichkeit, daß bei zu großem Abstand der Elektrode vom Badspiegel der schlecht brennende Lichtbogen abreißt. Durch das progressive Verhalten der Regeleinrichtung bei den vorstehend geschilderten Betriebs zuständen ist eine wirtschaftliche Betriebsführung des Schmelz-Lichtbogenofens nicht gewährleistet.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Regeleinrichtung mit* einem Schaltausgang den zeitlichen "Verlauf der

Rückfühx^röße von der Größe der Regelabweichung abhängig zu machen, um dadurch eine Verbesserung des Ofenbetriebes; au erzielen.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist die Ra ge !einrichtung für die Elektrodenstellung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine Rückführgröße liefernden Ausgang des Reglers die Widerstandsschaltung über ein Thyratron,, einen Thyristor od.dgl. angeschlossen ist, in welcher Widerstands scaaltung eine zur Veränderung der -Auf klingzeitkonst ante m der Rückführung dienende Widerstandskombination mit vorgegebener Steilheit der ■Strom-Spannungskennlinie vorzugsweise in ^erie zu einem Kondensator angeordnet ist, wobei der -Wert der Widerstandskombination bei Ansteigen der vom Regler gelieferten Rückführgröße nichtlinear abnimmt.

ITach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die nichtlinear< an ein Thyratron, einen thyristor od.dgl. des Reglers angeschlossene Widerstandskombination aus einem Widerstand, an den über durch Hilfsspannungen verschieden stark vorgespannte Dioden als Schaltstrec^en weitere Widerstände geschaltet sind, wenn die der Regelabweichung proportionale Rückführspannung die Schwellwerte der Dioden überschreitet. Der Regler ist mit mindestens einem Schaltausgang für die Verstellung der Elektroden versehen und die nichtlineare Widerstandskombinatiön weist mit dem in Serie geschalteten Kondensator eine Aufklingzeitkohstante der Rückführung auf, deren v7ert kleiner ist als der der Abklingzeitkonstante, die aus dem Wert der Kapazität deö Kondensators und dem Wert'eines zu letztgenanntem parälleiliegenden Entladewiderstandes gebildet ist.

BAD ORIGIMAL ' i

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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Hegler neben dem Schaltausgang für den Stellmotor eine verzögerte Rückführung mit einem ■RC-nchaltfdied aufweist, deren Aufklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung verkleinert wird. Bei relativ großen Aussteuerungen des Reglers wird die Zeitkonstante der Rückführung entsprechend reduziert; je kleiner die Aufklingzeifckonstante ist, desto kleiner wird die Zeit sein, bis die Rückführgröße χ den Wert erreicht, so daß sie die Heprelabweichung χ kompensiert. Dadurch wird bei Lichtbogenofen trotz hoher Laufge-

ψ schwindigkeiten des Stellmotors und großer Sprünge der Regelabweichung ein aperiodisch verlaufender Stellvorgang erzielt. Diese Stabilisierung der Regelvorgänge wird mit der nichtlinearen Rückführung hervorgerufen. Mit wenigen dem ersten nachfolgenden gleichartigen Stellschritten wird die Elektrodenstellung für den optimalen Betrieb des Ofens angefahren; durch das nichtlineare Verhalten der Widerstandsschaltung werden Regelschwingungen zum Erreichen des erwünschten Betriebszustandes des Oiens bei großen Regelabweichungen vermieden. In der Fig. 3 ist eine verzögerte Rückführung mit einer

. Widerstandsschaltung dargestellt, deren Aufklingzeitkonstante für große Regelabweichungen kleiner wird. Dieses Verhalten der zur Ladung eines Kondensators dienenden "ffiderstandsschaltung wird mit einer nichtlinearen Kennlinie erreicht, die nach der Fig. 3 durch einen Polygonzug ersetzt wird. Die elektrische Fachbildung dieser Strom-Spannungskennlinie mit einer vorgegebenen Steilheit wird durch das Parallelschalten von Widerständen in Abhängigkeit von der Ein^pngsgpößa y erzielt, die der Regelabweichung χ proportional ist. Für die elektrische Nachbildung dieses Polygonzuges besteht die 7/iderstandsschaltung aus einer Parallelschaltung, deren Wider,-

lehr oder we BAD ORIGINAL

Standselemente R¹ ,R¹ ' ,R¹ ' · ,R , ... durch mehr oder weniger vo'rge-

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spannte Dioden D¹',D¹'',D eu- oder abgeschaltet werden können, sobald die Regelabweichung *_m beatiwite Werte über- oder unterschreitet. Eb ist Böglich, durch eine genügend große Anzahl vorgespannter Dioden eine praktisch ausreietCende Annäherung an eine Torgegebene nichtlineare Kennlinie der Widerstandskombination zu . erreichen*

Ein Ausführungebeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen .

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Segeleinrichtung mit Dreipunktverhalten, bei der eine zur verzögerten Rückführung dienende Wideretandsechaltung mit Widerstand-Kondeneator-Gliedern vorgesehen ist; fig» 2 einen Regelverlauf für die in Fig. 1 dargestellte

Regeleinrichtung bei einen großen Eingangssprung der Regelabweichung;

Fig. 3 eine zur verzögerten Rückführung dienende Widerstandsschaltung, in der zur Veränderung der Aufklingzeitkon- ßtante der Rückführung eine nichtlineare Widerstandskombination angeordnet ist}

Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Regeleinrichtung ^ mit Dreipunktverhalten, bei der in der Rückführung eine nichtlineare Widerstangskombination nach der Fig.3 vorgesehen ist;

Fig. 5 einen Regelverlauf für die in der Fig. 4 dargestellte Regeleinrichtung bei einem großen Eingangssprung der Regelabweichung;

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung für die Regelung der Elektrodenstellung bei einem Lichtbogenofen mit einer Eegelein-BAD OBiciM richtung, bei der in der Rückführung nichtlineare

Widerstandskombinationen gemäß der Fig. 3 vorgesehen sind.

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Im Vorstehenden wurde bereits die Wirkungsweise für eine Regeleinrichtung mit einer verzögerten Rückführung an Hand der Fig. 1 und 2 geschildert. Nach der Ausführung der Fig. 3 weist. . die Widerstandskombination eine Strom- Spannungskennlinie auf, die einen Polygonzug darstellt und die daher einen nichtlinearen Verlauf aufweist. Angenommen, bei einer Rückführspannung y , deren Wert größer als U" aber kleiner als U"¹ ist, sind die Dioden D"^'¹¹ in Durchlaßrichtung betrieben und in der Widerstandskombination ergeben die parallelgeschalteten Teilwiderstände R^R^R¹¹¹ einen k reduzierten Wert der Widerstandskombination. Durch dieses Verhalten der Widerstandskombination wird die Aufklingzeitkonstante T_re bei größer Rückführspannung y entsprechend der Größe der Eingangssprünge der Regelabweichung χ herabgesetzt, das heißt es erfolgt ein rascherer Anstieg der Kondensatorspannung, die als Rückführspannung χ ' der Regelabweichung χ entgegengesetzt gerichtet dem Eingang der Regelabweichung zugeführt ist.

Nach der Ausführung in Fig. 4 weist der Verstärker 5 der Regeleinrichtung zwei Ausgänge auf, von denen der eine ein Dreipunktverhalten mit Hysterese aufweist und der eine Ausgangsgröße y. an einen integral arbeitenden Stellmotor 7 liefert. Je nach der Richtung der Regelabweichung χ ist die Drehrichtung des Stellmotors 7 festgelegt; von dem anderen Ausgang 8 des Verstärkers 5 wird eine der Regelabweichung χ proportionale Rückführgröße y_r über ein Einschalttor 9 der nichtlinearen Widerstandskombination 10 zugeführt, deren Aufklingzeitkonstante T mit dem Anwachsen der Rückführgröße y_r abnimmt. Je größer der Eingangssprung der Regelabweichung x_w ist, desto mehr nimmt die Größe der Aufklingzeitkonstante T₁₆ ab, so daß, wie die Fig. 5 zeigt, bei einem großen Eingangssprung der rasche Anstieg der Rückführgröße x¹ einen proportio-

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naianteil y ' der Stellgröße liefert, deren Wert dem Eingangssprung proportional bleibt, wenn auch diese bis in die Nähe der oberen Grenze des Regelbereiches angewachsen ist. Dadurch entsteht bei großem Eingangssprung χ trotz großer Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 7 kein progressives Verhalten der Regeleinrichtung.

Nach einem Stellschritt y„. mit längerer Zeitdauer, die im wesentlichen der Größe der Regelabweichung proportional ist, sind ge- . gebenenfalls noch wenige Stellimpulse kurzer Zeitdauer notwendig, deren Polarität gleich der des ersten Stellschrittes ist. Nach dem ersten längeren Stellschritt erfolgt eine Entladung des Kondensators mit einer fest eingestellten Abklingzeitkonstante T ; hietoei wächst die Summe aus der Regelabweichung χ und der Rückführgröße χ ' wieder an bis zum Einsehaltpunkt der Regeleinrichtung. Es ergibt sich ein Schaltspiel, das durch die Hysterese der Regeleinrichtung mit Dreipunktverhalten festgelegt ist. An den linearen Teil der Kennlinie der Stellgröße y setzt sich" ein kurxer treppenförmiger Teil; dadurch wird über die nichtlineare Widerstandskombination in der Rückführung auch bei großen EingangsSprüngen der Regelabweichung ein aperiodischer Regelverlauf erzielt.

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Regelung der ' Elektrodenstellung sei im wesentlichen unter der Verwendung des Realteiles der Ofenimpedanz als Regelgröße an Hand der Figur 6 der Zeichnung erläutert. ·

In der Figur 6 ist mit 11 der Lichtbogenofen bezeichnet, dessen drei Elektroden 12,13,14 an Je eine Phase U,V,W des nicht dargestellten Ofentransformators angeschlossen sind. Die Regeleinrichtung ist nur für die Phase W in der Fig. 6 wiedergegeben und für die beiden anderen Phasen analog zu ergänzen. In der Phasenzuleitung sur Elektrode 14 ist ein Stromwandler 15 angeschaltet, der aus des Elek-

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trodenstrom eine proportionale Spannung erzeugt. Dagegen wird die Elektrodenspannung, die zwischen der Zuleitung der Elektrode 14 und dem Ofengefäß 11 abgegriffen wird, einem Stellwiderstand 16 zugeführt, dem eine Gleichrichterbrückenanordnung 17 nachgeschaltet ist. Im Sekundärstromkreis des Stromwandlers 15 ist ein einstellbarer Widerstand 18 als Bürde geschaltet. Die an dem Widerstand 18 auftretende Spannung wird einem Spannungsteiler zugeführt, d.er aus der Serienschaltung eines Widerstandes 19 und eines Kondensators 20 besteht. Der am Widerstand 19 auftretende Spannungsabfall dient zur Kompensation der Spannungsabfälle, die von dem Lichtbogenstrom in der Elektrodenzuleitung, in der Elektrode und von den übergangswiderständen der Ofenteile erzeugt werden. An die Enden des Widerstandes 19 ist die Primärwicklung eines Übertragers 21 geschaltet, an dessen Sekundärwicklung eine weitere Gleichrichterbrückenanordnung 22 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Gleichrichterbrückenanordnung 22 ist einem Widerstand 23 zugeführt und ist gegensinnig zur Ausgangsspannung der Gleichrichterbrückenanordnung geschaltet. An dem Spannungsteilerwiderstand 24 tritt eine Spennunp; auf, die der Spannung des Lichtbogens entspricht, denn mit der am Widerstand 23 liegenden Spannung erfolgt eine Kompensation der im Ofen zusätzlich verursachten Spannungsabfälle.

Zum Erreichen einer rascnen Elektrodenregelung bei schlechten Leistungsfaktoren des Ofens ist der Kondensator 20 angeordnet, der eine Phasendrehung der dem Lichtbogenstrom proportionalen Spannung gestattet und der in Serie mit dem Widerstand 19 an den als Bürde des Stromwandlers 15 vorgesehenen Widerstand 18 angeschlossen ist. Dadurch wird im wesentlichen die in Richtung der unverketteten Phasenspannung des Ofens fallende Komponente des

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Lichtbogenstromes herangezogen und im wesentlichen der Realteil der Impedanz des Lichtbogens der Regelung zugrunde gelegt. Die Kondensatorspannung liegt bei Nennlast des Ofens in Riase mit der Ofenspannung; bei anderen Betriebszuständen des Ofens tritt eine minimale Phasenverschiebung zwischen der Ofenspannung und der Kondensatorspannung auf und diese ist bei der Regelung praktisch vernachlässigbar. Die am Kondensator 20 auftretende Spannung wird der Gleichrichterbrückenanordnung 25 zugeführt, deren Ausgang mit dem Spannungsteilerwiderstand 26 verbunden ist. Die beiden Spannungsteilerwiderstände 24,26 sind in Serie geschaltet und M die Differenz ihrer Spannungsabfälle bildet die Eingangsgröße der Regeleinrichtung. ·

Die Regeleinrichtung für die Elektrodenstellung des Lichtbogenofens besteht aus einem Vorwärtsteil und einer verzögerten Rückführung, in der nichtlineare Widerstandskombinationen, wie in der Fig. 3 dargestellt, vorgesehen sind. Der Vorwärtsteil der Regeleinrichtung hat die Funktion eines Dreipunktschalters mit Hysterese und toter Zone, durch den je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung über die Schütze 28, 29 der Stellmotor 30 im Links- oder Hechtslauf geschaltet wird. Der Stellmotor 30 steht ™ mit dem Stell -antrieb der Elektrode in Verbindung und verändert den Elektrodenabstand vom Badspiegel, bis der Nennbetrieb des Ofens erreicht ist.

Der Vorwärtsteil der Regeleinrichtung besteht aus den beiden Verstärkern 31,32, die de einen der Größe der Regelabweichung proportionalen Ausgang (Proportionalausgang) und einen Schaltausgang aufweisen. Von den Schaltausgängen der Verstärker 31 * 32 sind jeweils einerseits das Motorschütz 28 bzw. 29, anderseits Einschalttore 33,34- betätigbar. Die Schalttore 33,34-, die steuerbare

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Halbleiter-Gleichrichterzellen, z.B. Thyristoren sind, liegen mit ihren Hauptanschlüssen in der Verbindungsleitung zwischen dem ' Proportionalausgang der Verstärker 31»32, der eine Rückführgröße liefert, und den Eingang der verzögerten Bückführeinrichtungen, deren • veränderbare Aufklingzeitkonstante dem Produkt der Größe der nichtlinearen Widerstandskombination 35»36 mit der Kapazität des Kondensators 37 proportional ist· Die Widerstandskombinationen 36,35* deren Wirkungsweise an Hand der Figur 3 geschildert wurde, weisen einen Aufbau auf, der dem in Fig. 3 dargestellten entspricht} je nach

^ der Richtung der Regelabweichung wird eine der beiden Widerstandskombinationen über das Schalttor 33 bzw. 34 eingeschaltet. Bei der Sperrung des Proportionalausganges der Verstärker 31 bzw. 32 entlädt sich der Kondensator 37 über den Widerstand 38 sowie einer diesem parallel liegenden Serienschaltung, die aus einem Entkopplungswiderstand 39 und den beiden Spannungsteilerwiderständen 24,26 gebildet ist. Bei der verzögerten Rückführung ist der Wert der Abklingzeitkonstante T_pa wesentlich größer als der der Aufklingzeitkonstante Q?_re· Wenn die Spannungsdifferenz der beiden an den Widerständen 24,26 auftretenden Spannungsabfälle Hull ist, also keine Regelabweichung vorliegt, so wird kein Motorschutz des Stellmotors 30 betätigt. Ist die Regelabweichung positiv und so groß, daß die Ansprechschwelle des Verstärkers 31 überschritten wird, so wird das Motorschutz 28 betätigt. Bei negativer Regelabweichung, die größer als die Ansprechschwelle des Verstärkers 32 ist, schaltet das Motorschutz Über die Kontakte der Schütze 28,29 wird gemäß der Regelabweichung die Netzspannung an den Stellmotor 30 gelegt und damit seine Drehrichtung festgelegt.

Mit den nichtlinearen Widerstandskombinationen 35,36 in der Rückführung weist die Regeleinrichtung ein Zeitverhalten auf, mit dew

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bei wachsender Regelabweichung der eingestellte Parameterwert dee Proportionalantjeiles im wesentlichen unverändert bleibt. Durch dieses Verhalten liefert die Regeleinrichtung bei Verdoppelung des Eingangssprunges der Hegelabweichung eine doppelt so große Stellgröße. Bei einer sprungförmig auftretenden Regelabweichung x am Eingang der Verstärker 31 bzw. 32 steigt die Rückführgröße χ l nach einer e-Funktion an, deren Verlauf in der Fig. 5 dargestellt ist. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, nimmt mit der Vergrößerung, des Eingangssprunges die Aufklingzeitkonstante T der Rückführung ab, so daß bei Ansteigen der Rückführgröße χ_ρ' in den oberen nicht linearen Bereich ein erster Stellschritt für den Motor 30 gegeben ist, dessen Zeitdauer mit der Größe des Eingangssprunges x_w in linearem Zusammenhang steht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Regeleinrichtung mit der nichtlihearen Widerstandskombination in der Rückführung einen aperiodischen Bewegungs ablauf der Elektrodennachstellung erzielt, trotzdem die Geschwindigkeit des Stellmotors eine aus wirtschaftlichen Überlegungen gegebene untere Grenze nicht unterschreitet und Abweichungen der Regelgröße in Form von großen EingangsSprüngen an der Regeleinrichtung auftreten. Die Erfindung ist nicht auf die Elektrodenregelung bei Lichtbogenofen beschränkt, sondern sie kann vorteilhaft dort angewendet werden, wo das Verhältnis der Gleichrichtwerte zweier elektrischer Betriebsgrößen als Regelgröße herangezogen ist.

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Claims

PatentansO r**u 'er ti. e ;"

1. Hegeleinrichtung für eine Festwertregelung bei elektrischen Lichtbögen, insbesondere für die Regelung der Elektrodenstellung bei Schmelz- oder Legierungsöfen und dgl., bei der als Hegelgröße

. das Verhältnis der Gleichrichtwerte der Vektoren zweier elektrischer Betriebsgrößen des Lichtbogens vorgesehen ist und bei der ein in Richtung des Vektors einer der beiden elektrischen Betriebsgrößen fallender Anteil der anderen Betriebsgröße herangezogen ist, mit einem Hegler mit einer zur verzögerten Rückführung dienenden tfider-Standsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine Rückführgröße liefernden Ausgang des Reglers die Widerstandsschaltung vorzugsweise über ein Thyratron, einen Thyristor od.dgl. angeschlossen ist, in v/elcher Wider stands schaltung eine zur Veränderung der Aufklingzeitkonstante der Rückführung dienende V/iderstandskombination mit vorgegebener Steilheit der Strom-Spannungskennlinie vorzugsweise in «^erie zu einem Kondensator angeordnet ist, wobei der ,/ert eier rfiderstandskombination bei Ansteigen der vom Regler gelieferten Rückführgröße nichtlinear abnimmt.

2. Regeleinrichtung für eine Festwertregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare an ein Thyratron, einen Thyristor od.dgl. des Reglers »> angeschlossene Widerstandskombination aus einem widerstand besteht, an den über durch Hilfsspannungen verschieden stark vorgespannte Dioden als Schaltstrecken weitere Widerstände geschaltet sind, wenn die der Regelabweichung proportionale Rückführ spannung die öohv/ellwerte der Dioden überschreitet.

3· Regeleinrichtung für eine Festwertregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit mindestens einem Schaltausgang für die Verstellung der Elektroden versehen ist,

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und daß die nichtlineare Widerstandskombination mit dem in Serie geschalteten Kondensator eine Aufklingzeitkonstante der Rückführung aufweist, deren Wert kleiner ist als der des? Abklingzeitkonstante, die aus dem Wert der Kapazität des Kondensators und dem Wert eines zu letztgenanntem parallelliegenden Entladewiöerstandes gebildet ist. -

4. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Meßstellen für den Elektrodenstrom und die Elektrodenspannung und bei der die Reglereingangsspannung an «inen aus zwei Teilwider- m ständen bestehenden Spannungsteiler abgegriffen wird und bei der eine dem Elektrodenstrom proportionale Hilfsspannung dem einen Teilwiderstand md eine der Elektrodenspannung proportionale Hilfsepannung den anderen Teilwiderstand gegensinnig zur ersten Hilf Bespannung zügeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreis »it der der Elektrodenspannung proportionalen Hilfsspannung gegenainnig eine weitere, dem El'ektrodenstrom proportionale Zusatzspammtig mit einem solchen Wert eingespeist ist, der dem mittleren Wert dea ohmschen Anteiles der Elektrodenspannung, vermindert um die Lichtbogenspannung, entspricht. \

5» Regeleinrichtung nach Anspruch 4, bei der die dem Klektrodenstrom proportionale Hilfsspannung mittels eines in den Ϊ denstromkreis eingeschalteten Stromwandler^ gewonnen ist, dadui^ih gekennzeichnet, daß die vom Elektrodenstrom abhängige Zusatzspeisung

als Ausgangsspannung einer Brückengleichrichterschaltung (22) ge-\\ wonnen ist, die über einen Transformator (21) an einen im Sekundär^- Stromkreis des Stromwandlers (15) eingeschalteten Lastwiderstand angeschlossen ist. ■ * . ■ .

6. Segeleinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, * daß in den Sekundärstromkreis, des Stromwandlers (15) zur weitgehende]

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Kompensation der durch, die Induktivitäten der Stromzuführung zur Elektrode u.s.w. bedingte induktive Stromkomponente des ßtromwandler-Sekundärströmes ein'Kondensator (20) eingeschaltet ist.

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