DE2334081B1 - Schaltungsanordnung fuer den Stromrichterbetrieb eines Elektrowaermegeraetes - Google Patents

Description

• Erfahrungen an solchen stromrichtergespeisten Elektrowärmegeräten haben ergeben, daß die metallurgischen Eigenschaften des Glühgutes bei den geschilderten Betriebsstörungen wenigstens für eine begrenzte Zeit noch aufrechterhalten werden können, solange die umgesetzte Leistung je nach den gegebenen Verhältnissen auf etwa der Hälfte ihres ursprünglich veranschlagten Wertes aufrechterhalten werden kann.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren den Betrieb so aufrechtzuerhalten, daß das Glüthgut nicht verdorben wird.
• Die Erfindung besteht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten - Art darin, daß von jedem Thyristor einer Thyristorgruppe des Stromrichters vermittels einer Überwachungsschaltung ein den Betriebszustand des Thyristors abbildendes Signal abgeleitet ist, welches den Stromregler bei Störungen des Thyristorbetriebs im Sinne einer Absenkung des Stromsollwerts beeinflußt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von drei Figuren näher erläutert.
• F i g. 1 veranschauliEht eine bekannte Schaltungsanordnung für den Stromrichterbetrieb eines Glühofens O, der seinen Speisestrom vorgebbarer Frequenz aus einem an ein Netz N angeschlossenen Stromrichter SR bezieht, dessen Steuersatz St von einem Stromregler IR mit Pl-Verhalten gesteuert wird. Dem Stromregler IR wird über seinen einen Eingang der Stromsollwert zoll eines Sollwertgebers SG und über seinen anderen Eingang der einem Stromwandler W im Ofenstromkreis entnommene Stromistwert 4t eingegeben. Vermittels des Stromreglers IR wird der Stromistwert 1,st dem Stromsollwert isoll nachgeführt.
• Bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren im Stromrichter SR während des Glühprozesses im Glühofen 0 ist die Schmelze gefährdet, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Zur Aufrechterhaltung eines Notbetriebs mit verminderter Leistung bei Ausfall von Thyristoren des Stromrichters SR wird die Störungsmeldung einer jedem Thyristor zugeordneten Sicherung ausgenutzt, um den Stromsollwert iSoll herabzusetzen.
• F i g. 2 a zeigt, daß mit der Schaltstrecke jedes Thyristors Th, von denen die Thyristoren Tha1 und Th,,2 einerseits und die l'hyristoren Tht,1 und Th1>2 andererseits Thyristorengruppen a bzw. b bilden, eine Sicherung Sia1, Si,,2 bzW. bi, Sib2 in Reihe geschaltet ist, deren Zustand von Meldekontakten al, a2 bzw. b 1, b2 abgebildet wird. Beim Durchbrennen einer Sicherung Si öffnet der zugehörige Meldekontakt a oder b.
• Sind z. B. die Meldekontakte al und a2 der Thyristorgruppe a geschlossen und damit die Thyristoren Th,,1 und Th,,2 betriebsfähig, dann ist nach F i g. 2 b ein Relais D1, dessen Wicklung in Reihe mit den Meldekontakten al, a 2 in einem Stromkreis liegt, erregt, und sein Arbeitskontakt dl ist geschlossen.
• Auch die geschlossenen Meldekontakte b 1 und b 2 ecken mit der Wicklung eines Relais D 2 in einem Stroçnkreis, so daß im Normalfall auch dessen Arbeitskontakt d2 geschlossen ist. Damit fließt Steuerstrom zu den Basen von Feldeffekttransistoren FETt, FET. in einer Auswertsohaltung A W. Die Feldeffekttransistoren FET FET2 sind damit durchlässig gesteuert, und die eingeieichneten Widerstände R1, R2 und R3 sind einander parallel geschaltet. Ein Potentiometer, das als SollwertgeberSG vorgesehen ist, wird damit von einem durch die parallelgeschal- teten Widerstände R1 bis R3 bestimmten Strom durchflossen. Mit der Einstellung des Abgriffs am SollwertgeberSG wird somit ein festgelegter Stromsollwert iSozl in den Sollwertemgang des Stromreglers IR eingegeben.
• Öffnet einer der Meldekontakteal, a2 bzw. b 1, b2 beim Durchbrennen der zugeordneten Sicherung Si infolge eines Thyristordefekts, z. B. der Meldekontakt al, dann wird das Relais D j stromlos. Sein Arbeitskontaktdl öffnet und unterbricht den Steuerstrom zum Feldeffekttransistor FET1. Demzufolge wird der Widerstand R1 aus der Parallelschaltung mit den Widerständen R 2 und R3 herausgeschaltet, und das Potentiometer SG wird von einem geringeren Strom durchflossen. Bei gleichbleibender Einstellung am Sollwertgeber SG vermindert sich damit der dem Stromregler IR eingegebene Stromsollwert i1011, was eine Verringerung des Stromistwerts ist nach sich zieht.
• Wird nach dem Ausfall des Thyristors Tha1 der Thyristorgruppe a bei schon verminderter Ofenleistung abermals ein Thyristor der Thyristorgruppe b, z. B. der Thyristor TIZZ,T, zusätzlich defekt und öffnet demgemäß auch der Meldekontakt bl in F i g. 2 b, dann wird zusätzlich das Relais D2 entregt. Sein Arbeitskontakt d2 öffnet, und auch der Widerstand R 2 wird wegen fehlender Ansteuerung des Feldeffekttransistors FET., aus der Parallelschaltung mit dem Widerstand R 3 herausgeschaltet. Damit wird bei gleichgebliebener Stellung des Abgriffs am Sollwertgeber so der Ofenstrom um eine weitere Stufe zurückgenommen, da jetzt nur noch der Widerstand R3 im Stromkreis des Sollwertgebers SG verblieben ist.
• F i g. 3 veranschaulicht eine weitere Eingriffsmöglichkeit in die Sollwertvorgabe bei Thyristorausfällen. Zwischen dem Sollwertgeber SG und dem StromreglerlR ist hier ein galvanisch rückgekoppelter Yerstärker V vorgesehen. Bei diesem werden hintereinandergeschaltete Widerstände R4 und R5 in der Rückführung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Thyristoren des Stromrichters SR beeinflußt. Öffnet einer der Meldekontakte al, a2, b 1, b 2 (wie bei Fig.2 erläutert), z.B. der Meldekontaktal oder bl, so öffnet entweder der Arbeitskontakt d3 des Relais D 3 oder der Arbeitskontakt d 4 des Relais D 4. In diesem Fall führt ein Gatter NOR ein Ausgangssignal, das vermittels des Schalttransistors FET, den Widerstand R 4 in der Rückführung des Verstärkers V kurzschließt, so daß nur noch der Widerstand R 5 in der Rückführung verbleibt. Der dem Sollwerteingang des Stromreglers IR zugeführte, am Sollwertgeber SG eingestellte Stromsollwert iSoll vermindert sich dadurch, und der Ofenstrom wird abgesenkt.
• Ergibt sich nach der vorerwähnten Störung erneut eine weitere Störung eines Thyristors, diesmal in einer anderen Thyristorgruppe, sind also beide Relais D 3 und D 4 entregt, so gibt ein Gatter NAND ein Ausgangssignal, das den Schalttransistor FET ansteuert. Von dessen Schaltstrecke werden beide Widerstände R4 und R S überbrückt, so daß die Verstärkung des Verstärkers V und damit der in den Stromregler IR eingegebene (zuvor schon verminderte) Stromsollwert l50tl noch weiter-zurückgesetzt wird.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für den Stromrichterbetrieb eines Elektrowärmegeräts bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren des Stromrichters, dessen Steuersatz ein Stromregler vorgeschaltet ist, dem sowohl von einem Sollwertgeber ein Stromsollwert als auch von einem Istwertgeber ein Stromistwert für den Strom im Lastkreis vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Thyristor (Tht Th 2) einer Thyristorgruppe (a) des Stromrichters (SR) vermittels einer Überwachungsschaltung ein den Betriebszustand des Thyristors (The Th,, 2) abbildendes Signal abgeleitet ist, welches den Stromregler (IR) bei Störungen des Thyristorbetriebes im Sinne einer Absenkung des Stromsollwerts (isoti) beeinflußt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Betrlebszustand des Thyristors (Th,1, Th,,) abbildende Signal von einer zur Thyristorschaltstrecke in Reihe geschalteten Sicherung (Si" bzw. Ski,, 2) abgeieitet ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Thyristor (Th,, 1' Th,,) jeweils eine Sicherung (Si,, Ski,,,) mit Meldekontakt (a 1, a2), der beim Durchbrennen der Sicherung (.Si", Si,.,) öffnet, in Reihe geschaltet ist und daß die Meldekontakte (a 1, a2) der Sicherungen (Si,,1 Ski, 2) zueinander in Reihe geschaltet und in die Steuerleitung einer Gatterschaltung eingefügt sind, die beim Öffnen mindestens eines der Meldekontakte (a 1, a2) ein Störungsmeldesignal abgibt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Gatterschaltung eine in den Stromkreis des Sollwertgebers (SG) einbezogene Auswerteschaltung (A W) beeinflußt, die bei Empfang eines Störungsmeldesignals den Stromfluß durch den Sollwertgeber (SG) vermindert (F i g. 2 b).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang und Ausgang der Auswerteschaltung (A W) die Parallelschaltung von mindestens zwei Widerständen (R 1. R2, R3) liegt, von denen mindestens dem einen ein normalerweise geschlossener Schalter, insbesondere die Schaltstrecke eines Feldeffekttransistors (FETt, FET2), in Reihe geschaltet ist, der vom Störungsmeldesignal steuerbar ist (Fig. 2b).
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Gatterschaltutig eine zwischen Sollwertgeber (SG) und Strom regler (JR) eingefügte Auswerteschaltung (A W) beeinflußt, welche aus einem vermittels Widerständen (R 4, R 5) rückgekoppelten Verstärker (V) besteht, dessen Eingang mit dem Sollwertgeber (SG) und dessen Ausgang mit dem Sollwerteingang des Stromreglers (IR) verbunden ist (Fig. 3).
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführung des Verstärkers (V) mindestens zwei in Reihe geschaltete Widerstände (R 4, R 5) vorgesehen sind, von denen mindestens einer im Störungsfalle durch einen vom Störungsmeldesignal steuerbaren Schalter, insbesondere einen Feldeffekttransistor (FET1, FET2), kurzschließbar ist (F i g. 3).
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatterschaltung eine Signalumkehrstufe ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere miteinander verknüpfte Gatterschaltungen vorgesehen sind, die die Meldekontakte (al, a 2, b 1, 1)2) mehrerer Thyristorgruppen (a, b) überwachen, und daß die Verknüpfung so gewählt ist, daß bei einem auf ein erstes Störungsmeldesignal folgenden weiteren Störungsmeldesignal eine weitere Absenkung des Stromsollwerts (soll) eingeleitet wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für den Stromrichterbetrieb eines Elektrowärmegeräts bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren des Stromrichters, dessen Steuersatz ein Strom regler vorgeschaltet ist, dem sowohl von einem Sollwertgeber ein Stromsollwert als auch von einem Istwertgeber ein Stromistwert für den Strom im Lastkreis vorgegeben ist. Eine solche Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der Siemens-Zeitschrift 47 (1973), Heft 1, S. 48 bis 52, insbesondere Bild 6 und 7, bekannt.

   Beim Stromrichterbetrieb von Elektrowärmegeräten, wie Schmelzöfen bei Speisefrequenzen zwischen 0 und z. B.
10. 10 Hz oder Mittelfrequenzglühöfen bei Frequenzen zwischen 300 und z. B. 10 000 Hz, muß während des Glühbetriebes manchmal mit dem Ausfall von Thyristoren im Stromrichter gerechnet werden, was zu Ofenabschaltungen führt. Das in einem solchen Störungsfall gerade einem Wärmebehandlungsprozeß unterworfene Glühgut ist dann häufig als nicht weiterverarbeitbarer Ausschuß zu betrachten, was bei wertvollen Chargen zu erheblichen finanziellen Einbußen führt.

    Es ist bei ausgeführten Elektrowärmegeräten ü'-lich, den einzelnen Thyristoren der vielfachen Thyristorgruppen eines Stromrichters jeweils eine Sicherung in Reihe mit der Thyristorschaltstrecke zuzuordnen, um Überlastungen dieser ebenfalls wertvollen Bauelemente abzufangen, das Durchschlagen der Sicherung vermittels dieser zugeordneten Meldekontakte durch eine Alarmanlage wahrnehmbar zu machen und/oder daraufhin die Ofenanlage abzuschalten. Ehe jedoch durch die alarmierte Bedienung der Anlage Abhilfe - etwa durch Ersetzen des defekten Thyristorbausteins - geleistet werden kann, ist häufig schon das zu behandelnde Olühgut verdorben, und es ist gegebenenfalls auch eine Zerstörung weiterer Sicherungen und/oder Thyristoren gegeben.