DE2406917A1

DE2406917A1 - Industrial furnace monitoring device - has several electric heaters connected in series in a star and to a three-phase mains

Info

Publication number: DE2406917A1
Application number: DE19742406917
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Domres; Ferdinand Kieffer; Georg Metzger
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1975-10-02

Abstract

The heaters for industrial furnaces are connected individually or in groups, and the mains neutral is not earthed. One voltage controlled signal range pickup is inserted between junction points between heaters in a first and a second phase, and a second pickup is inserted between similar points in the second and third phase. The two pickups are connected through a number or logic circuits to a control device for an alternating current controller in the furnace connections. The logic circuit includes two negators, two AND gates and an OR gate connected through an anti-equivalence linkage to a binary data store and a relay.

Description

Überwachungseinrichtung £r einen elektrisch beheizten Industrieofen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Uberwachungeines elektrisch beheizten Industrieofens, bei dem jeweils mehrere einzelne oder in Gruppen angeordnete Heizkörper hintereinander geschaltet dreiphasig in Sternschaltung an ein Drehstrom netz angelegt sind, dessen Sternpunkt nicht geerdet ist. Monitoring device for an electrically heated industrial furnace The invention relates to a device for monitoring an electrically heated Industrial furnace in which several individual radiators or radiators arranged in groups connected in series, three-phase in star connection connected to a three-phase network whose star point is not grounded.

Bei einem widerstandsbeheiztenIndustrieofen ist eine große Zahl von Heizkörpernangeordnet, um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofen zu erreichen.In a resistance heated industrial furnace, a large number of Radiators arranged to ensure that the temperature in the oven is as even as possible to reach.

Geht im Betrieb eine von mehreren in Reihe geschalteten Heiskörpern zuBruchs so fallen alle in dieser Phase des Netzes liegenden Heizkörper aus. Es ist dann im Ofen nicht mehr eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet.If one of several series-connected heatsinks goes in operation If it breaks, all radiators in this phase of the network fail. It an even temperature distribution is then no longer guaranteed in the furnace.

Es sind deshalb zu den hintereinander angeordneten Heizkörpern auch noch solche in Gruppen parallel geschaltet. Fällt einer von diesen Heizkörpernaus, so bringen die anderen Heizkörper nicht mehr die vorgeschriebene Leistung, weil die noch in Betrieb befindlichen Heizkörper als Spannungsteiler wirken.There are therefore also to the radiators arranged one behind the other still those connected in parallel in groups. If one of these radiators fails the other radiators no longer produce the prescribed output because the radiators that are still in operation act as voltage dividers.

Durch den defekt gewordenen Heizkörper kommt es zu einer niedrigeren lleizleistung. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Erhitzung des Gutes bzw. zu einer langsameren Erwärmung des Ofens.The defective radiator results in a lower one licensing. This leads to uneven heating of the goods or to a slower heating of the oven.

Es ist der Fachwelt allgemein bekannt, daß bei drei im Stern geschalteten Eeizkörperm deren Sternpunkt nicht geerdet ist, bei ungleichem Widerstand der drei Heizkörper eine Verschiebung des Sternpunktes eintritt, so daß alle drei Heizkörper ständig nicht gleichmäßig belastet sind.It is well known to those skilled in the art that when three are star-connected Eeizkörperm whose star point is not earthed, with unequal resistance of the three Radiator a shift of the star point occurs, so that all three radiators are constantly not evenly loaded.

Von dieser Tatsache ausgehend sollen durch ausgefallene Heizkörper hervorgerufene unerwünschte Betriebszustände beim Oftnbetrieb überwacht werden.Based on this fact, failed radiators should be used caused undesired operating states are monitored during frequent operation.

Es ist bereits bekannt, mit elektronischen Asymmetrierelais zu arbeiten, die bei ständig anstehender Spannung eine Unsymmetrie am Verbraucher anzeigen bzw. diesen beim Vorliegen einer Schieflast abschalten. Diese Relais sind nur für eine bestimmte Spannung ausgelegt und lassen sich dann nicht verwenden, wenn ein zu überwachender Verbraucher mit verschieden hohen Spannungen betrieben wird.It is already known to work with electronic asymmetry relays, which indicate an asymmetry at the consumer when the voltage is constantly present or switch it off if there is an unbalanced load. These relays are only for one designed for a certain voltage and cannot be used if a Load is operated with different voltages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen elektrisch beheizten Industrieofen, der über einen Regeltransforrnator mit Strom versorgt wird, eine Überwachungseinrichtung vorzuschlagen, die unabhängig von der eingespeisten Spannung arbeitet.The invention is based on the object for an electrically heated Industrial furnace that is powered by a regulating transformer, one To propose monitoring device that is independent of the voltage fed in is working.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer Verbindungsstelle zwischen den hintereinander geschalteten Heizkörpern der ersten Phase und einer Verbindimgsstelle zwischen den hintereinander geschalteten Heizkörpern der zweiten Phase ein erster spannungseinstellbarer Signalbereichsmelder und an einer Verbindungastelle zwischen den hintereinander geschalteten Heizkörpernder zweiten Phase und einer Verbindungsstelle zwischen den hintereinander geschalteten Heizkörpe m der dritten Phase ein zweiter spannungseinstellbarer Signalbereichsmelder angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that at a connection point between the series-connected radiators of the first phase and one Connection point between the series-connected radiators of the second Phase a first voltage-adjustable signal range indicator and at a connection point between the series-connected radiators of the second phase and one Connection point between the series-connected radiators m the third Phase a second voltage-adjustable signal range indicator are arranged.

Um den Ofen sofort beim Entstehen eines abnormalen Betriebszustandes kontaktlos abschalten zu können, wird nach der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß die beiden epannungseinst-ellbaren Signalbereichsmelder über verknüpfte Schaltelemente mit einer Steuereinrichtung für die in der Zuleitung des Ofens angeordneten Wechselstromsteller verbunden sind.To the furnace immediately if an abnormal operating condition occurs To be able to switch off contactlessly, it is further proposed according to the invention that the two voltage-adjustable signal range indicators via linked switching elements with a control device for the alternating current controller arranged in the feed line of the furnace are connected.

Die Schaltung für einen elektrisch beheizten Industrie ofen ist als Ausführungsbeispiel in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.The circuit for an electrically heated industrial oven is called Embodiment shown in the single figure of the drawing and is in described in more detail below.

In den an einen Regeltraiisformator 1 angeschlossenen drei Phasen R-S-T eines Drehstromnetzes, die in einem nicht geendeten Sternpunkt zusammengeführt sind, sind jeweils 2 Gruppen 2,3 bzw. 4,5 oder 6,7 von Heizkörpem angeordnet.In the three phases connected to a control transformer 1 R-S-T of a three-phase network, which are brought together in a non-terminated star point are, there are 2 groups 2, 3, 4, 5 or 6, 7 of radiators.

Jede dieser Gruppen hat hintereinander und zueinander parallel geschaltete Heizkörper gleicher Oliln-Werte, so daß eine symmetrische Belastung des Drehstromnetzes vorliegt, wenn alle Heizkörper im betriebsfähigen Zustand sind.Each of these groups has one behind the other and in parallel with each other Radiators with the same Oliln values, so that a symmetrical load on the three-phase network is present when all radiators are in working order.

Das Zusammenschalten der Heizkörper in einem elektrisch beheizten Industrie ofen wird üblicherweise in dieser Art vorgenommen. Beim Ausfall des einen oder anderen Heizkörpers nimmt der Ersatzwiderstand für die noch betriebsfähigen, parallel geschalteten Heizkörper zu. Dadurch geht die Heizleistung sehr stark zurück.The interconnection of the radiators in an electrically heated Industrial ovens are usually made in this way. If one of them fails or another radiator, the substitute resistance for the still operational, radiators connected in parallel. As a result, the heating output is greatly reduced.

Da vYeiterhin die hintereinander in jede Phase des Drehstromnetzes angeordneten Heizkörper als Spannungsteiler wirken, verschiebt sich beim Ausfall eines Heizkörpersdurch die dabei entstehende Widerstandsänderung die Spannung in der betreffenden Phase nach oben oder nach unten.Since vYmore the successive in each phase of the three-phase network arranged radiators act as a voltage divider, shifts in the event of failure of a radiator through the resulting change in resistance, the voltage in the relevant phase up or down.

Die in der einen oder anderen Phase des Drehstromnetzes auftretende Spannungsänderung, die den Ausfall eines Heizkörpers anzeigt, soll als Signal verwendet werden, um den Industrieofen selbsttätig abzuschalten.The one occurring in one or the other phase of the three-phase network Voltage change, which indicates the failure of a radiator, should be used as a signal to switch off the industrial furnace automatically.

Zu diesem Zweck sind zwischen den Phasen R-S und S-2 unter Zwischenschaltung von Gleichrichtern 8,9 die Signalbereichsmelder 10,11 angeordnet, die auf die gewünsche Spannungsschwelle in ffi der Nennspannung eingestellt sind.For this purpose, phases R-S and S-2 are interposed of rectifiers 8.9, the signal range indicator 10.11 arranged on the desired Voltage threshold are set in ffi of the nominal voltage.

Sind alle Heizkörper in Ordnung, so sind die verketteten Spannungen zwischen den einzelnen Phasen des Drehstromnetzes gleich. Die Signalbereichsmelder geben daher kein Signal ab.If all radiators are in order, the linked voltages are the same between the individual phases of the three-phase network. The signal range indicator therefore do not emit a signal.

Beim Ausfallen eines Heizkörperserhöht sich der Spannungsabfall in dem betreffenden Strompfad. Durch diese Spannungsänderung spricht der anliegende Signalbereichsmelder 10 oder 11 an, und an dessen Ausgang erscheint ein Signal.If a radiator fails, the voltage drop in the relevant current path. Through this change in voltage, the one present speaks Signal range indicator 10 or 11 and a signal appears at its output.

Dieses gelangt über einen der Negatoren 12 oder 13, eines der Und-<1atter 14,15 zum Oder-Gatter 16 als Schaltelemente einer Antivalentverknüpfung zum eine Quittungstaste 17 aufweisenden Speicher 18 und von diesem zum Relais 19.This arrives via one of the inverters 12 or 13, one of the AND <1atters 14,15 to the OR gate 16 as switching elements of an antivalent link to the one Acknowledgment key 17 having memory 18 and from this to the relay 19.

Das Relais beeinflußt dann die Steuereinrichtung 20 für die Wechselstromsteller 21, welche die Stromzufuhr zum Ofen kontaktlos so lange unterbrechen, bis der schadhafte Heizkörper ersetzt worden ist.The relay then influences the control device 20 for the AC power controller 21, which interrupt the power supply to the furnace without contact until the defective Radiator has been replaced.

Danach gibt nach dem Drücken der Quittungstaste 17 des Speichers 18 keiner der beiden Signalbereichsmelder 10,11 mehr ein Schaltsignal ab, da die Phasenspannungen untereinander wieder gleich sind.Thereafter, after pressing the acknowledgment button 17 of the memory 18 none of the two signal range indicators 10, 11 any more a switching signal, since the phase voltages are equal to each other again.

Der Ofen kann daher weiter betrieben werden.The furnace can therefore continue to be operated.

Für die Schaltelemente 12 bis 16 ist eine antivalente Verknüpfung gewählt worden, weil durch diese der Aufbau der Uberwachungseinrichtungvereinfacht wird.There is a complementary link for the switching elements 12 to 16 was chosen because this simplifies the structure of the monitoring device will.

Die erfindungsgemaßen Maßnahmen lassen sich selbstverständlich auch dann anwenden, wenn die Belastung des Drehstromnetzes durch einen Verbraucher nicht symmetrisch ist. Für diesen Fall ist dann nur eine entsprechende -Einstellung derSpannungsschwellwerte an den Signalberelchsmeldem 10 bzw. 11 erfordeirlich.The measures according to the invention can of course also be used then apply if the load on the three-phase network is not due to a consumer is symmetrical. In this case, there is only a corresponding setting of the voltage threshold values at the Signalberelchsmeldem 10 or 11 required.

Unter Heizkörper sind Widerstände aller Art zu verstehen, wie sie zum Aufheizen elektrisch betriebener IndustrieöSen verwendet werden.Radiators are to be understood as resistances of all kinds, like them be used to heat up electrically operated industrial eyelets.

Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, die Wechselstromsteller durch bekannte andere Schalter zu ersetzen.It is of course easily possible to use the AC power controller to be replaced by known other switches.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der Verwendung einer von der eingespeisten Spannung unabgängigen Übersachungseinrichtung für einen widerstandsbeheizten Industrie ofen und dessen sofortigem Abschalten beim Eintreten eines unzulässigen Betriebszustandes.The advantages achieved by the invention consist in particular in the use of a monitoring device that is independent of the voltage fed in for a resistance-heated industrial furnace and its immediate shutdown when Occurrence of an impermissible operating condition.

Claims

Patent claims:

1. Device for monitoring an electrically heated industrial furnace, in which several individual radiators or radiators arranged in groups, one behind the other switched three-phase in star connection are applied to a three-phase network, whose The star point is not grounded, which means that a connection between the radiators connected in series first phase and a connection point between the series-connected Radiators of the second phase a first voltage-adjustable signal range indicator (10) and at a connection point between the series-connected radiators second phase and a connection point between the series-connected Radiators of the third phase have a second voltage-adjustable signal range indicator (11) are arranged.

2. Device for monitoring an electrically heated industrial furnace according to claim 1, characterized in that the two voltage-adjustable signal range indicators (10,11) via linked switching elements (13 to 19) with a control device (20) for the alternating current controller (21) arranged in the feed line of the furnace are.