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Perfectionnements apportés aux dispositifs de réglage électriques pour électrodes de fours à arc et analogues.
La présente invention concerne des dispositifs de réglage électriques et convient spécialement au régisse des déplacements des électrodes de fours à arc et de leurs ohauf- tés par la résistance de l'arc, fonctionnant sur courant al- ternatif.
L'invention vise à établir un régulateur à courant alternatif, eemmandé par 1'état électrique des erganes à ré- gler, par exemple,les électrodes de fours à arc (qui serent appelées dans la suite "électrodes"), ce régulateur remplis- sant ses fonctions normales sans nécessiter la commutation de ses circuits.
L'invention vise en outre à établir un système électro-mécanique pour le réglage mécanique d'appareils en fonction des variations d'un état électrique qui surviennent dans un circuit de courant alternatif, système dans lequel certains potentiels alternatifs, dont un ou plusieurs sent dérivés de la tension ou du courant variables qui se manifes- tent dans le circuit électrique précité, se combinent en opposition de phase, pour engendrer un potential-différence
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alternatif, lequel est égal à zéro lorsque l'appareil à régler est en équilibre, ce potentiel-différence étant em- ployé pour exciter un moteur à courant alternatif, accouplé mécaniquement à l'appareil'à régler,
la disposition étant telle que ce,moteur réagit directement, par le couple ou Par le nombre de tours,à l'amplitude de l'électricité qui lui est fournie, et que le sens de sa marche se renverse avec l'inversion de la phase de cette électricité.
Dans un mode d'exécution de l'invention, on emploie un alternomoteur à collecteur, dans lequel les courante qui parcourent l'induit sont dérivés directement des composantes de tension et d'intensité de l'arc, l'alimentation du champ du moteur étant convenablement en phase avec les courants de l'induit.
Dans la disposition de circuit préférée pour un tel moteur, les polarités sont telles que l'induit est par- couru par la différence des courants dérivés des composantes d'intensité et de tension de l'arc.
On prévoit une compensation appropriée dans le circuit d'induit, de sorte que l'auto-inductance de celui-ci se trouve réduite ou neutralisée et que, au repos,l'induit représente une résistance pure ou approximativement telle, tandis qu'il constitue en marche une impédance résistive.
Il en résulte que le facteur de puissance du moteur se rap- proche de l'unité dans toutes les conditions.
L'avantage d'un tel moteur régulateur réside en ce qu'il est accouplé directement et électriquement à l'arc et est donc directement sensible aux variations de ce dernier.
Le circuit de champ d'un tel moteur régulateur est de préférence excité par la sommé de l'intensité et de la tension dérivées de l'arc. Une capacitance de valeur con- venable est interposée dans le circuit des inducteurs) afin d'assurer une réactance pratiquement égale à zéro et donc une phase de flux constante par rapport au courant d'induit.
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Une autre capacitance peut éventuellement être intercalée dans le circuit d'induit, afin de compenser tente auto-in- ductance résiduelle qui pourrait apparaître dans celui-ci.
Il est indiqua de faire en sorte que le circuit du moteur soit alimenté en courant alternatif depuis une source de courant auxiliaire en vue de régler la positif des électrodes, lorsque le four n'est pas alimenté en Murant
Ensuite, il est indiqué que les potentiels de tra- vail dérivés des composantes de tension de l'arc soient obte- nus en disposant un transformateur variable entre les pôles de l'arc afin de fournir à l'opérateur un moyen de réglage 'Va.... riable et immédiat'du courant du four à l'aide du régulateur précité.
Selon une variante,et lorsque le régulateur doit être commandé uniquement par la tension ou uniquement par l'intensité du courant qui parcourt le circuit de l'arc, le potentiel-différence précité est obtenu en combinant, en op- position de phase, une source de courant alternatif de po- tentiel relativement stable avec une fraction dérivée de la tension ou de l'intensité de l'arc.
Dans une disposition préférée du régulateur sui- vant l'invention, la :traction dérivée de la tension du four est fournie par le secondaire du transformateur variable pré- cité, tandis que la fraction dérivée de l'intensité de l'are est obtenue à partir d'un transformateur d'intensité enroulé sur un conducteur parcouru par le courant de l'arc, les deux transformateurs précités étant couplés en opposition de phase et en série avec le circuit d'induit du moteur.
Le transfor- mateur d'intensité est muni de préférence d'une résistance en shunt dans le but de réduire et de stabiliser l'impédance interne d'induction de ce transformateur de courant*' Le cir- cuit.. des inducteurs est de préférence excité par un potentiel proportionnel à la somme des potentiels des transformateurs de tension et d'intensité précités, et qui sera dénommé dans
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la suite "potent3elsorme', ce potentiel-96mmé pouvant être obtenu en shuntant le circuit d'induit par une résistance et en connectant le circuit des inducteurs, à partir d'une prise sur cette résistance, au point commun des transformateurs de tension et d'intensité.
De cette manière) le circuit des in-
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ducteurs, comprenant la eapaeîtance) est eteeetîvement en shunt avec les transformateura de tension et de courant et se voit appliquer un potentiel approximativement égal à la moitié de la somme des potentiels des transformateurs de ten- sion et d'intensité.
Dans le cas de fours de grandes dimensions) les transformateurs alimentée respectivement par l'intensité et la tension de l'arc et qui alimentent à leur tour le régula- teur, risquent de devenir encombrants et pesante. On peut l'éviter en fournissant à l'induit des courante dérivés indirectement de l'arc et obtenus en renforçant le potentiel- différence précité à l'aide d'un . renforçateur entraîna par tout moyen approprié, par exemple, un moteur avec induit à cage d'écureuil ou un moteur synchrone, les potentiels ren- forcés étant ensuite appliqués à l'induit du moteur régulateur.
Dans cette disposition, les circuits d'induit du renforçateur et du régulateur à moteur sont connectes entre eux/avec une capacitance en série, de façon à établir un circuit réson- nant. Le renforçateur peut présenter une construction sensi- blement identique à celle du moteur régulateur. Normalement, le circuit de champ du régulateur, circuit à puissance plus réduite, est alimenté directement depuis les transformateurs de l'intensité et de la tension de l'arc, comme décrit ci- dessus; toutefois, si nécessaire, il peut aussi être alimenté par l'intermédiaire d'un renforçateur semblable à celui dé- crit plus haut.
A titre de variante. on peut prévoir deux renforça- teurs distincts, dont un pour renforcer la tension dérivée et un pour renforcer 1-'intensité dérivée, les courants ren- @
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forcés étant combinés en opposition de phase en série avec le circuit de induit du moteur, comme décrit ci-dessus. De plus, l'alimentation du circuit de champ peut être assurée par une excitation effectivement en shunt avec les bornes de sortie des deux renforçateurs, d'une manière analogue à celle décrite plus haut à propos de l'excitation directe du circuit de champ à partir des transformateurs d'intensité et de tension.
Il ressort de ce qui précède que le sens de rota- tion du moteur change lors du changement de phase des cou- rants, formant le potentiel-différence précité, fournis à l'induit du moteur, tandis que la vitesse et l'accélération du moteur sont proportionnelles au potentiel fourni au circuit d'induit et donc proportionnelles à la valeur du déséquilibre électrique qui apparaît dans l'arc. Dé plus, lorsqu'il se rapproche de l'état d'équilibre et lorsqu'il l'atteint, ou lors du renversement, le moteur effectue un auto-freinage automatique, en fournissant du courant de récupération) as- surant ainsi une précision élevée et une obéissance très rapide lors de l'ajustement des électrodes.
L'invention fournit un régulateur à moteur à réponse instantanée, à accélération et à décélération ra- pides, à haut degré de précision et à variation de vitesse qui dépend de la valeur du déséquilibre électrique dans le circuit de l'arc-.
Revendications.
1.- Système électro-mécanique convenant aux fours à arc et constituant, sans qu'il soit nécessaire de commuter ses cir- cuits, un dispositif régulateur à courant alternatif, com- prenant un moteur commandé directement par l'état électrique des organes à régler.
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Improvements in electrical adjustment devices for arc furnace electrodes and the like.
The present invention relates to electrical regulating devices and is especially suitable for controlling the movements of the electrodes of arc furnaces and their heaters by the resistance of the arc, operating on alternating current.
The invention aims to establish an alternating current regulator, required by the electrical state of the organs to be regulated, for example, the electrodes of arc furnaces (which will be called in the following "electrodes"), this filled regulator. performing its normal functions without requiring the switching of its circuits.
The invention further aims to establish an electro-mechanical system for the mechanical adjustment of devices as a function of the variations of an electrical state which occur in an alternating current circuit, a system in which certain alternating potentials, one or more of which derived from the variable voltage or current which is manifested in the aforementioned electric circuit, combine in phase opposition, to generate a potential-difference
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alternating current, which is equal to zero when the apparatus to be regulated is in equilibrium, this potential-difference being used to excite an alternating current motor, mechanically coupled to the apparatus to be regulated,
the arrangement being such that this motor reacts directly, by the torque or by the number of revolutions, to the amplitude of the electricity supplied to it, and that the direction of its travel is reversed with the inversion of the phase of this electricity.
In one embodiment of the invention, a collector alternator is employed, in which the currents flowing through the armature are derived directly from the voltage and intensity components of the arc, the supply of the motor field being suitably in phase with the armature currents.
In the preferred circuit arrangement for such a motor, the polarities are such that the armature is traversed by the difference of the currents derived from the current and voltage components of the arc.
Appropriate compensation is provided in the armature circuit, so that the self-inductance thereof is reduced or neutralized and that, at rest, the armature represents a pure resistance or approximately such, while it is constitutes a resistive impedance in operation.
As a result, the power factor of the motor approaches unity under all conditions.
The advantage of such a regulating motor lies in that it is coupled directly and electrically to the arc and is therefore directly sensitive to variations in the latter.
The field circuit of such a regulating motor is preferably excited by the sum of the intensity and the voltage derived from the arc. A capacitance of suitable value is interposed in the circuit of the inductors) in order to ensure a reactance practically equal to zero and therefore a constant flux phase with respect to the armature current.
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Another capacitance can optionally be inserted in the armature circuit, in order to compensate for any residual self-inductance which could appear in the latter.
It is indicated to ensure that the motor circuit is supplied with alternating current from an auxiliary current source in order to adjust the positive of the electrodes, when the furnace is not powered by Murant.
Then, it is indicated that the working potentials derived from the voltage components of the arc are obtained by arranging a variable transformer between the poles of the arc in order to provide the operator with a means of adjustment 'Va .... riable and immediate 'of the oven current using the aforementioned regulator.
According to a variant, and when the regulator must be controlled only by the voltage or only by the intensity of the current flowing through the arc circuit, the aforementioned potential-difference is obtained by combining, in phase opposition, a A source of alternating current of relatively stable potential with a fraction derived from the voltage or intensity of the arc.
In a preferred arrangement of the regulator according to the invention, the traction derived from the voltage of the furnace is supplied by the secondary of the aforementioned variable transformer, while the fraction derived from the intensity of the are is obtained at from a current transformer wound on a conductor through which the arc current flows, the two aforementioned transformers being coupled in phase opposition and in series with the armature circuit of the motor.
The current transformer is preferably provided with a shunt resistor for the purpose of reducing and stabilizing the internal induction impedance of this current transformer. The circuit of the inductors is preferably excited by a potential proportional to the sum of the potentials of the aforementioned voltage and current transformers, and which will be referred to in
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the continuation "potent3elsorme", this potential-96mmé being able to be obtained by shunting the armature circuit by a resistance and by connecting the circuit of the inductors, starting from a catch on this resistance, to the common point of the voltage transformers and d 'intensity.
In this way) the circuit of the
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transducers, including power) is shunted with the voltage and current transformers and a potential is applied approximately equal to half the sum of the potentials of the voltage and current transformers.
In the case of large ovens) the transformers supplied respectively by the intensity and the voltage of the arc and which in turn supply the regulator, risk becoming bulky and heavy. This can be avoided by supplying the armature with currents derived indirectly from the arc and obtained by reinforcing the aforementioned potential-difference using a. The booster driven by any suitable means, for example, a motor with squirrel cage armature or a synchronous motor, the boosted potentials then being applied to the armature of the regulating motor.
In this arrangement, the armature circuits of the booster and the motor regulator are connected to each other / with a series capacitance, so as to establish a resonant circuit. The booster may have a construction substantially identical to that of the governor motor. Normally, the regulator field circuit, a lower power circuit, is powered directly from the arc current and voltage transformers, as described above; however, if necessary, it can also be fed via a booster similar to that described above.
As an alternative. two separate reinforcers can be provided, one of which to reinforce the derivative voltage and one to reinforce the derivative intensity, the reinforced currents.
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forces being combined out of phase in series with the motor armature circuit, as described above. In addition, the supply of the field circuit can be ensured by an excitation effectively in shunt with the output terminals of the two intensifiers, in a manner analogous to that described above with regard to the direct excitation of the field circuit at from current and voltage transformers.
It emerges from the foregoing that the direction of rotation of the motor changes during the phase change of the currents, forming the above-mentioned potential-difference, supplied to the armature of the motor, while the speed and acceleration of the motor are proportional to the potential supplied to the armature circuit and therefore proportional to the value of the electrical imbalance which appears in the arc. In addition, when it approaches the equilibrium state and when it reaches it, or when overturning, the motor performs an automatic self-braking, providing regenerative current) thus ensuring precision. high and very fast obedience when adjusting the electrodes.
The invention provides a motor regulator with instantaneous response, rapid acceleration and deceleration, with a high degree of precision and with variable speed which depends on the value of the electrical imbalance in the arc circuit.
Claims.
1.- Electro-mechanical system suitable for arc furnaces and constituting, without it being necessary to switch its circuits, an alternating current regulating device, comprising a motor controlled directly by the electrical state of the components to be controlled. adjust.
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