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"DISPOSITIF DE COMMANDE DES ELECTRODES DES FOURS A ARC"
La présente invontion se rapporta à des disposi- tifs de commande électriques, plue particulièrement destinés aux électrodes des fours à arc électrique.
Les dispositifs de réputation do la technique antérieure pour fours à arc direct agissent Généralement et% réponse à la tension et au courant ou intensité do l'arc, On règle habituellement la position de l'électrode en muin- tenant un certain rapport entre la tension et l'intensité de l'arc, dans le régulateur d'impédance bien connu dans cette technique.
Toutefois, commander la position de l'éloc- trode par l'impédance d'arc seule ne donne pas une informa- tion de fusion exacte, attendu que la puissance de fusion n'offre pas une relation linéaire avec 1'impédance d'arc, .Dans le régulateur d'impédance d'arc, quand la tension chan- ge, le régulateur provoque un changement linéaire correspon-
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@ @ l'intensité de l'arc ou ,vice et versa. La puissance @
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,io i> , , de L'arc, d'su.tp0 part, :I!\rvié:1i1t à un maximum pour ane valeur particulière,'du courait et la puissance décraitdlors quand le courait augmente ou diminue depuis coren @feor particulière.
Dans certaines techniques de fusion, il peut @ @baltable d'opérer en, un point quelconque de la cour@ de la puissance de fusion de l'arc en fonction de @ par exempte dans la région 4e grand arc où
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ii, dl, ,.II1CO <'accroît avec le courante dans la région ,1';irP r;art, 1 où I a puisliance $ug11lente quand l'intensité <)t?c =r ; t t ,>u dune la région ' paissance de fusion maximale. 1.1'!'! due la technique ahteriaupe se sont révélés @ @@caire efficacement une régulation de position un cont point de cette corube et dans toutes ses régions
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()plra tr 1 .'c;'!.
En outre, 1 ces dispositifs manquent de la sou- ple NR(1 dont on a besoin dans le$ fou1:I!:\' à aro éloetrique du t.v:"..\. électrode consommablo triphasé ou à arc direct Au surpiur ces dispositifs connus, utilisant un signal pro- portion! ,. à la puissance à. titre de signal de réglage, ne
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p;ii., pue à compenser de façon appropriée des fluctua- tions rlJpid68 du signal de pn.':I..8sance ca q,ui cause des mou- vemente (le commande inutiles de l'électrode en vue de com- penser ces fluctuations, De plus, lea pertes de puissance dars la cjrcuit varient de phase à phase; une fusion idéale nécessiterait d'équilibrer la puissance de fusion d'arc de chaque phase, avec pour résultat possible une puissance de circuit différente pour chaque phase.
L'invention a ainsi; pour objet 'un dispositif de commende d'électrodes perfectionné pour un four à arc, pour un four électrique triphasé, ou encore pour un four à arc électrique triphasé dans lequel on utilise un @ proportionnel à la puissance de fusion d'arc pour
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commander et maintenir la position des électrodes.
L'invention a encore pour objet un dispositif de commande d'électrodes perfectionné pour un four à arc électrique dans lequel on utilise un signal électrique pro- portionnel au courant de l'arc ou au facteur de puissance
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pour distinguer la direction dté^.¯...n u4 úU é"úz rt..
@ de laves ou d'abaisser l'électrode au point à puissance de fusion voulue de l'arc.
Au surplus, l'invention a pour autre objet un dispositif perfectionné pour commander les électrodes d'un four à arc électrique triphasé, où l'on puisse mettre en position l'électrode pour faire fonctionner le four dans trois régions de fusion distinctes.
L'invention a encore pour objet une commando d'électrode pour un four à arc électrique à courant alterna- tif perfectionnée grâce à la disposition de moyens comman- dant automatiquement le changement de prises de réglage d'un transformateur pour faire fonctionner le four à un facteur de puissance voulu.
En bref, on parvient selon l'invention aux objets cités grâce à un dispositif de régulation et de commande qui compare électriquement un signal proportionnel à la puissance voulue avec un signal proportionnel à la moyenne de la puissance réelle. on dispose également des moyens détectant la partie de la courbe de puissance d'arc sur laquelle a lieu le fonctionnement du four, pour déterminer dans quelle direction on doit entraîner l'électrode en ré- ponse à la différence entre les signaux de puissance voulue et réelle. Les moyens détecteurs comprennent, soit un die- positif décelant le changement de la puissance d'arc par rapport à la variation du courant d'arc, soit un disposi- tif détectant la valeur du facteur de puissance par rapport à sa valeur pour une puissancd optimale de fusion.
On dis-
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pose aussi des moyens additionnels qui permettent de passer outre aux moyens comparateurs de puissance et autorisent à commander l'électrode selon un niveau voulu du facteur de puissance,
Tant dans la commande par comparaison de puissan- ce qu'avec le régulateur du facteur de puissance, il se produit un signal de sortie qui est amené à des moyens con- venables commandant le moteur d'électrode, ces moyens pou- vant aussi englober le régulateur d'impédance bien connu, pour régler la position de l'électrode à la caractéristique de fusion voulue,
En vue d'établir le facteur de puissance désiré, il est souvent nécessaire de faire alterner la position de la prise de réglage du transformateur pendant le cycle de fusion.
On dispose donc un transducteur-du facteur de puis- sance, qui reçoit les signaux correspondant au courant et à la tension d'arc pour mettre ce facteur à un niveau décelé par des circuits appropriés. La grandeur sortant de ces circuits alimente une commande automatique du changement de prise du transformateur, qui donne ses ordres à un chan- geur de prise et un interrupteur du circuit de puissance, en séquence propre pour effectuer le changement de prise.
On peut aussi mettre des moyens additionnels destinée à déceler un court-circuit, pour passer outre à la commande d'électrode et lever l'électrode d'une distance suffisante pour éliminer le court-circuit.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexée à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pra- tique.
La figure 1 représente schématiquement le cir- cuit de base utilisé selon l'invention,
La figure 2 est une illustration graphique des
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propriétés électriques d'un four à arc électrique selon l'invention, montrant les régions opératoires.
Les figurée 3 à 5 représentent schématiquement une variante d'un régulateur d'électrode selon l'invention,
Si l'on se réfère à présent aux dessins, on voit sur la figure 1 un four 10, représenté schématiquement par des tirets, dans lequel sont suspendues trois électrodes 12, 14 et 16 dont chacune est raccordée par voie électrique à une source de puissance 24 constituée par un transformateur triphasé, par l'intermédiaire des conducteurs respectifs 18, 20 et 22, la ligne neutre 23 venant de la source 24 pour se connecter au four 10. Le mécanisme entraînant les électro- des comporte un moteur séparé pour chaque électrode, les
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moteurs 27, 29 et 31 étant couplés mÓcaniqu..;..6i..\. re-^ ,.;.x - vement aux électrodes 12, 14' et 16.
Du fait que les circuits de commando électriques affectés à chaque phase et, par conséquent, ù chaque élec- trode sont identiques, la figure 1 montre les circuits de commande affectés seulement à une électrode, à savoir l'élec- trode 16. Pour obtenir un signal de courant, on couple par induction un transformateur de courant 26 au conducteur 22 de l'électrode 16.
De même, des transformateurs de courant
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28 et 30 sont associés respective&Ù1rode8 14 et i 1? vue--'.'f orr signai do tension proportionnel à , la tension d'arc, on connecte une ligne 32 au conducteur
22 au voisinage immédiat de l'électrode 16 et l'on raccorde convenablement au four 10 une deuxième ligne 34, agissant comme prise de tension neutre,
Il y a trois transducteurs pour utiliser le signal de courant et le signal de tens,ion de l'arc, un truns- ducteur de puissance 36 destiné à mesurer la puissance de l'arc, un transducteur 38 du facteur de puissance et un transducteur de courant 40.
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Le circuit de base servant à commander l'électro- de 16 comprend le transducteur de puissance 36, un circuit 42 qui donne la mpyenne de la puissance, un circuit comra- rateur de puissance 44, une source de référence 46 pour la puissance, une amplidyne 48 et le moteur 31 qui entraine l'électrode 16. Le signal de courant d'arc provenant du transformateur 26 est amené aux bornes 50 du transducteur 36, De la même manière, le signal de tension d'arc provenant des lignes 32 et 34 est amené par des connexions aux bornes 52 du transducteur 36. Le signal de courant et le signal de tension sont combinés électriquement pour donner, aux bornes 54 du transducteur 36, une grandeur de sortie en courant continu proportionnelle au produit en phase des signaux d'entrée.
A cause des fluctuations du courant et de la tension d'arc pendant le cycle de fusion, il est souhaita- ble d'avoir pour lecture de puissance une moyenne. Par con- séquent, la grandeur sortant du transducteur 36 est amenée à un circuit 42 qui fournit une moyenne de la puissance issue du transducteur, sur une durée donnée. La grandeur de sortie du circuit 42 alimente le circuit à comparaison de puissance 44 à ses bornes 56. Elle y est comparée à un signal en courant continu, proportionnel à la puissance de fusion d'arc voulue qui, provenant de la source de réfé- rence 46, est amenée au circuit comparateur 44. Le signal différentiel sortant sert alors à régler des moyens conve- nables commandant la puissance, tels qu'un circuit ampli- dyne 48, par alimentation du bobinage inducteur 62 de ce circuit par le signal.
La grandeur sortant de l'amplidyne 48 alimente alors le moteur 31 pour lever ou abaisser l'électrode 16 selon la polarité de l'énergie présente dans le bobinage inducteur 62 de ltamplidyne 48,
Les caractéristiques électriques de fonctionne-
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ment du four à arc électrique sont représentées sur la fi- gure 2 par les courbes de la puissance du circuit en fonc- tion du courant de l'arc (courbe 63), de la puissance de fusion d'arc avec le courant de l'arc (courbe 64) et du facteur de puissance avec ce courant (courbe 65). La courbe 65 descend dans son ensemble quand le courant d'arc augmente.
La courbe 63 de la puissance du circuit monte jusqu'à un maximum, pour un facteur de puissance environ égal à 0,707, puis descend alors quand le courant augmente. La courbe 64 des puissances de fusion d'arc monte jusqu'à un maximum qui a lieu pour un facteur de puissance d'à peu près 0,74 à 0,76. Le point de séparation entre les régions désignées par "grand arc" et "arc court" se situe à pou près au maxi- mum de la courbe des puissances de fusion d'arc 64. Les régions opératoires et celles-ci en particulier seront ex- pliquées plus en détail au cours de la description.
Les propriétés électriques du four à arc (figure 2) sont telles que la courbe 64 des puissances d'arc en mégawatts en fonction du courant d'arc en kiloampères n'est pas linéaire. Ainsi, dans la position optimale de la courbe 64, il résulte d'un accroissement subséquent du courant une diminution de la puissance d'arc mesurée par le transduc- teur de puissance 36. Par conséquent, il est souhaitable d'avoir des moyens détecteurs pour déterminer le point de puissance optimale de fusion de l'arc. Le transducteur de courant 40 reçoit le signal de courant du transformateur 26 et le convertit en grandeur de sortie en courant continu, proportionnelle au courant d'arc. La grandeur sortant du transducteur 40 alimente alors le circuit 44 comparateur de puissances par ses bornes 66.
En vue de déterminer la polarité de tension qu'engendre l'amplidyne 48 et, comme . conséquence de cela, le sens de rotation que va prendre le moteur 31 d'électrode, un dispose dans le circuit compara-
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teur 44 des moyens qui décèlent un changement de la puis san- ce de fusion par rapport au courant d'arc. Le circuit com- parateur 44 est agencé de telle sorte que, si le courant d'arc provenant du transformateur 26 s'accroît avec la puis- sance mesurée par le transducteur 36, le moteur 31 abaisse l'électrode 16 si le courant d'arc décroît au contraire quand la puissance augmente, le moteur 31 lève l'électrode 16 pour la régler à la puissance optimale de fusion.
Dans un four à arc à courant alternatif, la sour- ce de puissance 24 comprend un transformateur triphasé qui offre différentes positions de prise pour diverses tensions.
On dispose le transducteur 38 du facteur de puissance pour déterminer la prise du transformateur à utiliser sur la source de puissance 24. De façon optimale et comme il a été indiqué précédemment d'après la figure 2, on désire un fac- teur de puissance à peu près égal à 0,74 jusqu'à. 0,76 pour obtenir dans l'arc une puissance maximale. Le transducteur 38 reçoit un signal de courant d'arc du transformateur 26 et un signal de tension d'arc des lignes 32 et 34; le fac- teur de puissance représente le cosinus de l'angle de dépha- sage entre ces signaux de courant et de tension, tous deux en courant alternatif.
Un signal issu du transducteur 38, indiquant le déphasage entre ces signaux de tension et de courant, est amené à un détecteur 68 du niveau de ce facteur, qui compare le facteur de puissance réel au facteur de puis- sance voulu à peu près égal à 0,74 jusqu'à 0,76. Si le fac- teur réel diffère du facteur voulu, le détecteur 68 produit à sa sortie un signal proportionnel à cette différence.
Si la puissance désirée est inférieure à la puissance réelle et si l'intervalle où se trouve le facteur de puissance est à peu près 0,74 à 0,76, le signal de sortie alimente un circuit électrique identifié par la référence 70, aomme commande automatique du changeur des prises de réglage du
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transformateur, circuit qui commande à son tour le mécanis- me 72 changeur de prise et interrupteur du circuit de puis- sance, en séquence appropriée pour retirer tout d'abord l'électrode, couper le circuit, changer la prise de la sav@- ce de puissance 24, puis refermer l'interrupteur de ci@uit pour faire reprendre la fusion. En résultat, la fusi@@ s'accomplit automatiquement sur la prise du transformateur la plus efficiente.
En cas de court-circuit entre l'élec'rode 16 et la charge de riblons, il est nécessaire d'éliminer ce court-' circuit en levant l'électrode. Dans ce but, on dispose un détecteur de courts-circuits 74 qui reçoit un signal de tension d'arc par les lignes 32 et 34 connectées respecti- vement à l'électrode 16 et au four 10.
Quand se produit un court-circuit, le détecteur 74, décelant une basse tension, fournit un signal électrique aux bornes 76 du circuit com- parateur de puissances 44, Ce signal met en oeuvre des mo- yens électriques appropriés dans le circuit 44, qui décon- nectent électriquement les autres entrées et produisent aux bornes de sortie 60 du circuit comparateur 44 un signal qui alimente l'enroulement d'excitation 62 du circuit am- plidyne 48 dans le sens qui fait lever l'électrode 16 avec
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une course suffisante pour éliminer le court-cj,;t!.o1T:f:'t...,":
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En fonctionnement, la puissance destinée au four à arc 10 provient d'une source de puissance 24 trans- formatrice à courant alternatif triphasé, qui possède ordi- nairement plusieurs prises pour opérer sur l'une quelconque parmi un certain nombre de tensions différentes. La puis- sance issue de la source 24 est amenée aux électrodes 12, 14 et 16 par les conducteurs 18,20 et 22, l'arc de l'élec- trode 16 constituant une branche d'une charge triphasée.
Le chemin de retour de la puissance est constitué par le conducteur 23 connecté au four 10. Le signal de courant
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d'arc provenant du transformateur 26 et le signal de ten- sion d'arc amené par les lignes 32 et 34 respectivement de la ligne 22 de l'électrode 16 et du four 10 alimentent le transducteur 36 et sont combinés par voie électrique pour produire à ses bornes 54 un signal de puissance sor- tant dont l'ordre de grandeur est proportionnel au produit des signaux en phase de courant et de tension d'arc.
Pendant le cycle de fusion, la puissance de fu- sion dans l'arc entre l'électrode et la charge à fondre varie parfois rapidement en cours de fusion. Par conséquent, le courant d'électrode et la tension d'électrode vont subir des fluctuations. En résultat, il est souhaitable de rendre minimales les variations de commande dues à ces fluctuations pour minimiser l'instabilité, la surcharge et l'action inu- tile en commande du mouvement de l'électrode. Le signal de puissance est donc amené au circuit 42 qui en fait la mo- yenne sur une certaine durée. Le signal de puissance moyen est alors comparé à un signal de référence issu de la sour- ce 46 d'alimentation en puissance, ce signal étant propor- tionnel en grandeur à la puissance de fusion d'arc voulue, dans un circuit comparateur de puissances 44.
Le circuit comparateur 44 produit à sa sortie un signal proportionnel à la différence entre les signaux de puissance respectifs.
Ce signal alimente alors des moyens appropriés pour comman- der un moteur, tel qu'une amplidyne 48, afin d'alimenter le moteur 31 qui entraîne l'électrode jusqu'à ce que les signaux respectifs de puissance soient redevenus égaux.
Le circuit 42 faisant la moyenne de la puissance évite de déplacer inutilement l'électrode 16 pendant la fusion.
Comme on peut le voir sur la courbe 64 de la figure 2, on peut pour une puissance donnée de fusion de l'arc faire opérer le mécanisme de commando en deux pointa différents de cette courbe quand la puissance de fusion
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est inférieure à son maximum. Les valeurs inférieures du courant correspondent à une électrode opérant en position de grand arc et les valeurs supérieures du courant indiquent une position d'arc court. Puisque le mécanisme de commande peut fonctionner en l'un des deux points stables de la
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courbe pour une vaieur ue rmaaa,..... donnée. il faut savoir dans quel sens on doit entraîner l'électrode 16, c'est-à- dire si l'on doit augmenter ou diminuer la longueur de l'arc pour amener sa puissance de fusion à la position vou- lue.
On dispose pour détecter ceci d'un transducteur de courant 40, recevant le signal de courant d'arc du trans- formateur 26 et produisant à sa sortie un signal proportion- nel qui, amené au circuit comparateur 44, sert à déterminer la polarité de la grandeur différentielle sortant du cir- cuit 44 à ses bornes 60. Des moyens détecteurs du signal de courant sont présents dans le circuit comparateur 44 pour déterminer dans l'ensemble si on opère avec un courant d'arc à valeur située dans la région "grand arc" ou dans la région "arc court" (figure 2). Ces moyens détecteurs peuvent par exemple être constitués par un ensemble bista.. ble destiné à inverser la polarité de la grandeur de sortie selon l'état de ce bistable.
Avec un tel ensemble bistable, on peut aussi définir une zone morte pour un certain inter- valle des courants de fusion, proche de la position optima- le des puissances de fusion. Comme il ressort de la relation entre les courbes 65 des facteurs de puissance et 64 des puissances de fusion de l'arc, on peut utiliser le facteur de puissance pour la détection par manoeuvre de moyens appropriés pour des conditions supérieures ou inférieures au facteur de puissance qui correspond à la puissance maxi- male de fusion.
Donc, si l'électrode 16 était mise en position
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pour un fonctionnement en "grand arc" et si le signal de puissance issu de la source de référence 46 indiquait qu'il faut une puissance plus grande, le signal de courant du transducteur 40 indiquerait que la puissance de fusion de l'arc se trouve dans la région de "grand arc".
Ce signal de courant commanderait les moyens détecteurs pour désigner une polarité pour la grandeur sortant du circuit comparateur 44, cette polarité faisant baisser l'électrode 16 pour dimi- nuer la longueur de l'arc en vue d'obtenir plus de puissance,
De la même manière, si l'électrode fonctionnait en position d'arc court et si le signal do puissance prove- nant de la source de référence 46 demandait plus de puis- sance, le signal de courant issu du transducteur 40 ferait finalement lever l'électrode 16 en réclamant la polarité opposée pour la grandeur qui sort du circuit comparateur 44, en vue d'augmenter la longueur de l'arc et sa puissance de fusion.
Comme on peut s'en rendre compte en comparant les courbes 64 et 65 de la figure 2, le facteur de puissan- ce de la courbe 65 vaut à peu près 0,74 à 0,76 pour la puissance maximale de fusion de la courbe 64, Il est donc aussi souhaitable de faire fonctionner la source de puissan- ce 24 à transformateur triphasé à la valeur du facteur de puissance correspondant à la puissance de fusion maximale ou près de cette valeur. On peut régler le facteur de puis- sance en faisant varier la quantité d'inductance présente dans le circuit de puissance, ce qui s'effectue générale- ment en changeant la prise de tension sur la source de puissance 24, pour ajouter ou soustraire des enroulements sur ce transformateur, et/ou en changeant la réactance en série.
Selon l'invention, coci a lieu automatiquement grâce à un transducteur du facteur de puissance 38 auquel
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pont amenés un signal de courant d'arc issu du transforma- teur 26 et un signal de tension d'arc passant par les li- gnes 32 et 34, ces signaux étant combinés par voie électri- que pour produire à la sortie une grandeur proportionnelle au facteur de puissance.
Cette grandeur alimente alors un détecteur 68 du niveau du facteur de puissanoe, qui déter- mine le facteur réel vis-à-vis de l'intervalle souhaité de 0,74 à 0,76, Si le facteur réel appartient à cet inter- valle voulu et si la puissance réelle est inférieure la puissance désirée, il se produit une grandeur de sortie qui excite une commande automatique 70 du changeur de prises du transformateur, qui décide si la prise ou la source de puissance 24 doit être modifiée dans le sens tendant à aug- menter ou diminuer l'inductance.
La grandeur sortant de la commande automatique 70 met alors en oeuvre le mécanisme approprié du changeur de prises dans l'interrupteur 72 du circuit de puissance, en séquence appropriée pour changer la prise de la source 24 dans le sens qui permet de ramener la puissance au niveau souhaité.
Il est indiqué sur les figures 3 à 5 une varian- te du dispositif de la figure 1, dans laquelle un régula- teur normal d'impédance d'arc a été modifié pour répondre à un signal proportionnel à la puissance ou au facteur de puissance. Les composants analogues portent les mûmes réfé- rences numériques que sur la figure 1.
En considérant d'abord la figure 3, on @ @ le four 10 dans lequel sont suspendues trois électrodes 12,
14 et 16 dont chacune est connectée respectivement par un conducteur 18, 20 et 22 à une source de puissance 24 à transformateur triphasé. On se rend compte que les circuits illustrés et décrits ici sont destinés à l'électrode 16 d'une seule phase, comme sur la figure 1, et que des air- cuits similaires sont aussi disposés pour les deux autres
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électrodes 12 et 14. Un transformateur de courant 26 est couplé par induction au conducteur 22 de l'électrode 16 pour fournir un signal de courant d'arc comme grandeur d'oe- trée aux bornes 5 et 6 de l'ensemble 38 pour le facteur de puissance.
Par ailleurs, les lignes 32 et 34, qui sont con- nectées respectivement au conducteur 22 de l'électrode 16 et au four 10, donnent un signal proportionnel à la tension d'arc, Cette tension d'arc est alors amenée aux bornes 3 et 4 de l'ensemble 38. Ce dernier peut être d'un type quelcon- que fournissant une grandeur de sortie en courant continu, proportionnelle au facteur de puissance déterminé par les signaux entrants de tension et de courant d'arc. L'ensemble 38 est relié à une source de courant alternatif 78 à ses bornes 1 et 2. Les bornes 7 et 8 de l'ensemble 38 servent à produire une grandeur de sortie qui sera discutée par la suite.
Le signal de courant d'arc provenant du transfor- mateur de courant 26 alimente aussi un enregistreur de puis- sance 80 aux bornes 3 et 4 de celui-ci. De la même manière, le signal de tension d'arc provenant des lignes 32 et 34 alimente les bornes 1 et 2 de l'enregistreur 80. Une puis- sance en courant alternatif est amenée à ses bornes 7 et 8 d'une source de puissance 81.
Quatre ensembles amplificateurs magnétiques bis- tables exécutent la commutation nécessaire et sont indiqués par les lettres BS, suivies d'autres lettres. L'ensemble bistable BSI se met "en circuit" quand il y a demande d'ac- croissement de la puissance. L'ensemble bistable BSR se met "en circuit" pour une demande de réduction de la puis- sance. L'ensemble bistable BSHPF est excité lorsqu'il y a un signal indiquant un grand facteur de puissance issu de l'ensemble 38 et, de manière correspondante, l'ensemble bistable BSLPF est excité quand il y a indication d'un
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facteur de puissance faible en provenance de l'ensemble 38 Les fonctions et fonctionnements des ensembles bistables seront discutés plus en détail conjointement au fonctionne- ment du circuit.
Ils peuvent avoir toute construction connue comportant un enroulement de puissance, un enroulement de charge et le nombre approprié d'enroulements de commande.
Les ensembles bistables BSI et BSR sont analogues, chacun possédant des bornes numérotées de 1 à 10, la puissan- ce étant amenée d'une source 82 de courant alternatif aux bor-
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ties 1 t 2 d, "'''''I1A ""''''''-'''le Il existe trois enroulements de commande dans les ensembles bistables BSI et ESR, l'un d'entre eux étant associé aux bornes 3-4,le deuxième aux bor- nes 5-6 et le troisième aux bornes 7-8. La portie de l'en- semble bistable BSI se trouve aux bornes 9-la auxquelles est connectée la bobine d'un relais I qui est alimentée dans la position "marche" de l'ensemble BSI.
De la môme manière, l'ensemble bistable BSR présente à ses bornes de charge 9-10 des connexions à la bobine d'un relais R qui est alimente de môme dans l'état "marche" de l'ensemble bistable BSR.
Les ensembles bistables BSHPF et BSLPF offrent une construction analogue et présentent des bornes numéro- tées de 1 à 8. La puissance leur est amenée aux bornes 1-2 de chacun d'eux à partir de la source de courant alternatif 82. On applique une polarisation à courant continu fixe à l'un des enroulements de commande par les bornes 3-4 de chacun des bistables respectifs, le signe de la polarisation imposée à chaque ensemble étant inversé, comme il est indi- qué sur le dessin, pour mettre en oeuvre les bistables res- pectife en réponse à des valeurs supérieures ou inférieure* : à une bande morte pré-établie qui correspond à la région des facteurs de puissance moyens MPF qu'indique la figure 2.
Les enroulements de commande de BSIIPF et BSLPF, désignés par leurs bornes 7-8, sont montés en parallèle et connectés
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aux bornes de sortie 7-8 de l'ensemble 38. Deux bobines de relais montées en parallèle sont raccordées aux bornes de charge 5-6 de l'ensemble bistable BSHPF, ces bobines étant désignées par HPF et HPFX.
Une bobine de relais LPF est con- nectée aux bornes de charge 5-6 de l'ensemble bistable BSLPF,
Une résistance 84 à fil à contact glissant est logée dans l'enregistreur de puissance 80 et présente une prise centrale mobile 86 dont le déplacement est commandé par la mesure de puissance déterminée dans l'enregistreur 80 par l'entrée du signal de tension d'arc à ses bornes 1-2 et par l'entrée du signal de courant d'arc à ses bornes 3-4.
Les extrémités de la résistance 84 sont connectées aux bor- nes 5-6 de l'enregistreur 80 et sont raccordées respective- ment par des lignes 88 et 90 à une source de puissance 92 à courant continu. Un rhéostat de commande ou de référence 94 est monté en parallèle à la résistance 84 et offre une prise mobile 96 qui est mise dans une position indiquant la puissance d'entrée voulue. Le rhéostat 94 peut être com- mandé par un opérateur ou programmé si on le désire. On comprend bien que, dans le circuit à trois électrodes, les trois rhéostats de référence analogues au rhéostat 94 seront commandée simultanément. Ceci peut être réalisé par exemple en mettant les trois rhéostats sur un axe.
On établit un passage de courant entre la résis- tance 84 et le rhéostat 94 par un circuit série comprenant, depuis la prise mobile 86 de la résistance 84, une première résistance 98, une deuxième résistance 100, un enroulement de commande de l'ensemble bistable BSI situé à ses bornes
8-7, un enroulement de commande de l'ensembie bistable BSR à ses bornes 7-8, pour aboutir à la prise mobile 96 du rhéostat de référence 94. Les enroulements do commande des ensembles BSI et BSR sont montés en opposition do telle
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sorte que seul un ensemble soit mis en oeuvre pour un sens donné de passage du courant, qui dépend de la tension dif- férentielle relative existant entre les prises mobiles 86 et 96 appartenant respectivement à la résistance 84 et au rhéostat 94.
Comme on peut le voir, il se forme ainsi un circuit en pont où le courant de déséquilibre passe à tra- vers les enroulements de commande opposés des ensembles bistables BSI et BSR, le sens du passage de courant déter- minant s'il faut exciter le bistable de puissance BSI "augmenter" ou le bistable de puissance BSR "réduire".
Un condensateur 102 est inséré entre la ligne 88 et le point de jonction des résistances 98 et 100. Ce con- densateur 102 et la résistance 98 coopèrent pour former un circuit RC qui fait la moyenne de la puissance indiquée par le mouvement de la prise 86 de la résistance à fil 84 dans l'enregistreur 80. Des mouvements brusques quelconques de la prise mobile 86, qui provoqueraient à l'ordinaire des fluctuations soudaines du courant de déséquilibre du pont, sont filtrées ou amorties par le circuit RC constitué par la résistance 98 et le condensateur 102. L'effet net en est que des fluctuations sans signification de la puissance i d'arc ne causent pas de mouvement inutile des électrodes ayant pour but de compenser instantanément les variations.
Deux rhéostats 104 et 106 sont montés on paral- lèle à la source 92 de courant continu chacun d'eux pos- sède une prise mobile, respectivement @ tats 104 et 106 vervent de diviseurs de tension afin de régler l'alimentation en courant des enroulements de comman- de des ensembles bistables BSI et BSR.
Le rhéostat 104 sert à commander la largeur de bande pour les ensembles BSI et BSR, en fournissant une polarisation initiale aux enroulements de commande situés aux bornes 6-5 de chacun d'eux. Les ampères-tours ont le
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même sens sur les deux enroulements de commande, la borne 6 de chaque ensemble étant positive par rapport sa borne 5.
La puissance est amenée à ces enroulements à partir de la prise mobile 108 du rhéostat 104, en passant par une résis- tance 112 limitant le courant pour aller à l'enroulement de commande de l'ensemble BSI, à ses bornes 6-5, et en pas- sant par l'enroulement de commande de l'ensemble BSR situé à ses bornes 6 -5, pour arriver à la borne négative de la source 92 de courant continu. La quantité de courant qui traverse ces enroulements fait varier la largeur de bande, ce qu'on obtient en réglant la position de la prise 108 sur le rhéostat 104.
Le rhéostat 106 sert à compenser la perte de puissance dans la ligne d'électrode 22. On calcule une perte moyenne de puissance pour cette ligne et l'on utilise cette valeur calculée pour déterminer le calage de la prise mobile 110 du rhéostat 106 en vue de polariser un enroulement de ,commande dans chacun des ensembles bistables BSI et BSR, pour compenser la perte de puissance dans la ligne 22. Bien que le courant circulant dans la ligne 22 subisse des fluc- tuations et que, par conséquent, la perte de puissance en ligne varie, la compensation au moyen du rhéostat 106 est établie à l'avance à un'niveau conforme aux conditions mo- yennes du four.
La puissance est amenée aux enroulements de com- mande à partir de la prise mobile 110 du rhéostat 106 en passant par une résistance limitatrice de courant 114 pour arriver à l'enroulement de commande situé aux bornes 3-4 de l'ensemble BSI et traverse l'enroulement de commande si- tué aux bornes 3-4 de l'ensemble BSR, pour parvenir à la borne négative de la source 92. Les ampères-tours ainsi communiqués à chaque enroulement de commande situé aux bornes 3-4 de l'ensemble bistable respectif sont orientés
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dans le môme sens, la borne 3 de chaque ensemble étant posi- tive par rapport à sa borne 4.
Les ampères-tours de l'enroulement de commande situé aux bornes 3-4 s'opposent aux ampères-tours de l'en- roulement de commande situé aux bornes 6-5 de chaque ensem- ble, ce qui a pour résultat une commande de polarisation égale à la différence des ampères-tours. Ceci va fixer un point opératoire initial pour chacun des ensembles BSI et BSR, ce point étant alors affecté par l'excitation des enroulements de commande situés aux bornes 7-8 de chaque ensemble, comme ci-indiqué.
Il est représenté sur la figure 4 les circuit de contact mis en oeuvre par les relais du circuit de la figure 3. Un servo-moteur 116 reçoit la puissance d'une source de courant alternatif 118 quand les contacts appro- priés sont en position fermée pour compléter le circuit partant de la source 118 pour aller à l'un ou l'autre des deux enroulements inducteurs 120 et 122 du servo-moteur 116.
Un enroulement inducteur, 120 par exemple, fait tourner le rotor 124 du servo-moteur 116 dans le sens qui fait lever l'électrode 16, l'autre enroulement 122 faisant bais- ser l'électrode 16 quand il est alimenté. Outre les relaie de la figure 3, on dispose trois relais additionnels dési- gnés par LA, MP et SA qui représentent de manière fonction- nelle des états de grand arc, de puissance maximale et d'arc court. Les trois relais sont mis en oeuvre par une source de courant alternatif 126, par l'intermédiaire d'un commu- tateur sélecteur 128 à trois positions. Dans les circuits représentés, la bobine du relais SA reçoit la puissance qui vient de la source 126 par le contact 130 du commutateur 128 et passe par la ligne 138 pour revenir à l'autre borne de la source 126.
De la même manière, la bobine de relais MP peut être alimentée en faisant passer le commutateur 128 '
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à son contact 132, La bobine de relais LA peut aussi être mise en oeuvre en amenant le commutateur 128 à son contact 134.
On dispose un contact de relais PT, indiqué nor- malement fermé, pour actionner périodiquement les circuits de contact. Ce contact PT est mis en oeuvre par un relais de temporisation PT non indiqué. Du fait que le contact PT est en série avec la source de puissance 118, le contact PT, en s'ouvrant, interrompt les circuits de contact, ce qui fait rester le servo-moteur 116 dans sa dernière position de mise en oeuvre, en maintenant par là la position de l'électrode 16 pendant le cycle "ouvert" du contact de relais PT. Le contact PT, avec ses deux contacts équivalents dans les autres phases, se partage le temps sur une base d'un tiers "fermé", deux tiers "ouvert", en gardant ainsi à un minimum les mouvements inutiles de l'électrode 16.
Comme on peut le voir sur la figure 4, il existe trois circuits primaires distincts passant par les contacts appropriés pour alimenter le servo-moteur 116. Chaque cir- cuit est à nouvoau subdivisé en deux chemina possibles per- mettant d'exciter, soit l'enroulement inducteur 120 "lever", soit l'enroulement inducteur 122 "baisser". Ces trois cir- cuits sont établis par le contact LA du relais LA, ou par le contact MP du relais MP, ou bien par le contact SA du relais SA, Un seul de ces contacts est formé à un instant donné, ce qui dépend de la position du commutateur 128.
Ce commutateur peut être commandé manuellement par un opéra- teur pour choisir un état de grand arc (LA), un état de puissance maximale (MP) ou un état d'arc court (SA) pour faire fonctionner le four. arc (voir figure 2), Si on le désire, le commutateur sélecteur 128 peut aussi être pro- grammé.
Si l'on suppose que le commutateur 128 ferme le
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circuit sur le contact 132, la bobine de relais MP va être mise en oeuvre en enclenchant ainsi le contact MP. En admet- tant en outre que l'ensemble bistable BSLPF est à l'état excité, le relais LPF est alimenté et ferme ainsi le contact de relais LPF-3. Il se forme ainsi un circuit ferme compre- nant, à partir de la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé MP, le contact fermé LPF-3, la ligne 144, l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116, le contact fermé PT et la ligne 142 pour revenir à l'autre borne de la source 118.
Cet état provoque la levée de l'électrode 16, On doit se rappeler que, si l'ensemble bistable BSLPF est excité, ce qui représente un facteur de puissance faible, l'ensemble bistable BSHPF n'est alors pas excité. Par consé- quent, seul l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116 peut être alimenté.
D'autre part, si l'ensemble bistable BSHPF est à l'état "marche", le contact de relais LPF-3 s'ouvre et le contact de relais HPF-2 se ferme, en complétant ainsi un circuit comprenant, depuis une borne de la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé MP, le contact fermé HPF-2, la ligne 146, l'enroulement inducteur 122 du servo-moteur 116, le contact normalement fermé PT et la ligne 142 jusqu'à l'autre borne de la source 118. Cet état provoque l'abaissement de l'électrode 16. Cette action s'ar- réte quand l'électrode est arrivée à la position à puissant maximale.
A supposer que le commutateur 128 établisar contact avec sa borne 134, la bobine de relais LA va tre
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alimenCHc t'Q.I:' :a "nw.... n" ,-amb:mr 1 zv. 11 e r o, : it donc immédiatement un circuit comprenant, à partir de a source de puissance 118, la ligne 140, le contact ferm, LA, le con- tact normalement fermé LPF-2, le contact normaj@ment fermé HPFX-1, l'enroulement inducteur 120 du servo-Joteur 116,
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le contact normalement fermé PT et la ligne'142 pour revenir à la source 118.
Si toutefois l'ensemble bistable BSLPF est à l'état "marche", le contact normalement ouvert LPF-1 se ferme et le contact LPF-2 s'ouvre, ce qui ferme le même cir- cuit par le contact LPF-1 qui se trouve en parallèle aux deux contacts normalement fermés LPF-2 et HPFX-1 qui sont en série. Si l'on suppose que l'ensemble bistable BSHPF est à l'état "marche", les bobines de relais HPF et HPFX sont alimentées en causant ainsi la fermeture du contact HPF-1 et l'ouverture du contact HPFX-1.
En admettant en outre que le pont précédemment décrit est déséquilibré de façon à exciter l'ensemble bista- ble BSR, le relais R est alimenté, ferme alors le contact normalement ouvert T-1 et ouvre le contact normalement fermé R-2. Ainsi, il se forme un circuit fermé comportant, à par- tir de la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé LA, le contact fermé HPF-1, le contact de relais fer- mé R-1, l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116, le contact normalement fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
D'une autre manière, si l'ensemble bistable BSI est excité et si l'ensemble BSR est à l'état "repos", la bobine de relais I est alimentée pour enclencher le contact normalement fermé 1-1. Il se forme alors u,n circuit fermé comprenant, à partir de la source 118, la ligne 140, le contact fermé LA, le contact fermé HPF-1, le contact norma- lement fermé R-2, le contact fermé 1-1, l'enroulement in- ducteur 122 du servo-moteur 116, le contact normalement fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
On peut s'apercevoir que, si aucun des ensembles bietables BSI ou BSR n'est excité, aucun enroulement inducteur ne sera alimenté quand l'ensemble BSHPF est excité,
Quand le commutateur 128 est dans la position
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indiquée, la bobine de relais SA est alimentée par l'inter- médiaire du contact 130 du commutateur 128 à partir de la source de puissance 126, le contact du relais SA étant en- clenché. Il se forme immédiatement un circuit fermé compre- nant, depuis la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé SA, le contact normalement fermé LPF-4, le contact normalement fermé HPFX-2, la ligne 146, l'enroule- ment inducteur 122 du servo-moteur 116, le contact normale- ment fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Si l'ensemble bistable BSHPF est excité, le con- tact de relais HPFX-2 s'ouvre et le contact normalement ou- vert HPP-3 se ferme, en alimentant ainsi le même enroulement 122 par traversée du contact de relais HPF-3 qui est monté en parallèle aux deux contacts normalement fermés LPF-4 et HPFX-2 en série. Si l'on suppose que l'ensemble bistable BSLPF est à l'état "marche", le contact normalement fermé LPP-4 s'ouvre et le contact normalement fermé LPF-5 s'en- clenche. Si aucun des deux ensembles BSI et BSR n'est exci- té, ce qui indique que le pont est équilibré, le servo-mo- teur 116 n'est pas alimenté à cause de l'ouverture normale du contact R-3 situé dans l'une des branches, ainsi que du contact 1-3 situé dans l'autre branche.
Comme on s'en rend compte en se reportant à la description concernant la position de grand arc, les cir- cuits offrent dans la position d'arc court une construction et un fonctionnement analogues, mise à part l'inversion des enroulements inducteurs alimentés.
Lorsque l'ensemble bistable BSR est excité de pair avec l'ensemble BSLPF, les bobines de relais R et LPF sont alimentées pour rendre ainsi actif l'enroulement in- ducteur 122 du servo-moteur 116 par le contact LPF-5, le contact fermé R-3, le oontact à fermeture normale 1-2 et la ligne 146 Jusqu'à l'enroulement 122.
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. Réciproquement, quand l'ensemble bistable BSI est excité, le contact normalement fermé 1-2 se déclenche et le contact normalement ouvert 1-3 s'enclenche. Ainsi, l'en- roulement inducteur 120 du servo-moteur 116 est alimenté selon un circuit passant pour aller jusqu'à lui par le con- tact LPF-5, le contact fermé 1-3 et la ligne 144.
Le rotor 124 du servo-moteur 116, en tournant dans l'un ou l'autre sens, fait varier la position de la prise centrale 148 d'un rhéostat 150, comité il est indiqué sur la figure 4 par le raccordement en tirets entre le rotor.
124 et la prise mobile 148, indiquant la liaison mécanique.
La fonction des circuits décrits ci-dessus sera discutée plus en détail avec leur fonctionnement.
La figure 5 montre un circuit destiné à commander ltjmpédance de l'arc d'un four à arc électrique. Ce circuit est représenté et décrit dans le brevet américain n 3.097.252 délivré le 9 juillet 1963 au nom de C,G. Robinson. Attendu que ce circuit intervient incidemment dans le dispositif selon l'invention, les seules parties qui vont en être ci- tées seront celles qui sont nécessaires pour décrire l'in- vention de façon appropriée.
Les rhéostats désignés par les références 152 et
154 sur la figure 5 sont logés respectivement dans les cir- cuits des signaux de tension d'arc et d'intensité d'arc.
Dans le dispositif normal à commande d'impédance, on fait varier simultanément ces deux rhéostats 152 et 154 pour ré- gler l'impédance de l'arc. Sur la figure 5, les rhéostats 152 et 154 sont indiqués couplés mécaniquement et commandés par le rotor 124 du servo-moteur 116 que montre la figure 4.
Ces rhéostats sont représentés symboliquement par le seul rhéostat 150 sur la figure 4.
En vue de mieux comprendre le fonctionnement du circuit, on se reporte à la figure 2 où la courbe 63 repré-
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sente la puissance du circuit, la courbe 64 la puissance d'arc et la courbe 65 le facteur de puissance. Les régions désignées par HPF, MPF et LPF sont respectivement les ré- gions à facteur de puissance élevé, moyen et bas. Le graphe illustre aussi la région de grand arc et la région d'arc court, le point de séparation correspondant à la ligne ver- ticale du graphe située au niveau du point à puissance d'arc maximale sur la courbe 64.
Si l'on se reporte à présent aux figures 3 à 5. le fonctionnement du dispositif selon l'invention devient évident. Le dispositif décrit ici est entièrement automati- que et dépend pour fonctionner de la mise en oeuvre de deux éléments de commande. Ces deux éléments sont le rhéostat de référence 94 (figure 3) et le commutateur sélecteur 128 (figure 4). Bien que ces deux éléments puissent être comman- dés manuellement par un opérateur, ils peuvent aussi bien être assujettis de façon appropriée à tout procédé de pro- grammation connu.
En supposant un premier état où le commutateur 128 (figure 4) est placé au contact 132, il s'établit la , condition opératoire en puissance maximale MP. On peut se rendre compte en considérant les circuits assujottis au contact de relais MP que seule l'une parmi deux branches de circuit peut être fermée, c'est-à-dire que l'ensemble bistable BSHPF est excité, auquel cas l'ensemble bistable BSLPF est désexcité, ou bien le bistable @@LPF est @ et le bistable BSIIPF dé@. Si la signal apparaissant aux bornes de sortie 7-8 de l'ensemble 38 pour le facteur de puissance correspond à un facteur élevé,
ce signal est alors reçu aux bornes 7 -8 à l'entrée de l'ensemble bistable BSHPF qui prend un état "marche" pour exciter ainsi les bobines de relais HPF et HPFX aux bornes de sortie 5-6 de l'ensemble bistable BSHPF. Le circuit opère alors dans la
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région désignée par HPF sur la courbe 64 de la figure 2. On peut voir d'après la courbe 64 que, pour amener le circuit à fonctionner dans la région à puissance maximale limitée par les deux lignes verticales en tirets, il sera nécessaire de baisser l'électrode 16.
Donc, du fait de l'alimentation de la bobine HPF, le contact HPF-2 se ferme afin de complé- ter un circuit comprenant, depuis la source de puissance 118, la ligne 140, le contact de relais fexmé MP, le contact de relais fermé HPF-2t la ligne 146, l'enroulement inducteur 122 du servo-moteur 116, le contact de relais normalement fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
L'enroulement 122 qui, comme dans la discussion précédente, représente l'enroulement de "descente", fait tourner le rotor 124 du servo-moteur 116 dans le sens de commande des rhéostats couplés 152 et 154 qui leur fait abaisser l'électrode 16. Lorsque cette électrode s'abaisse, on s'aperçoit en regard de la figure 2 que le courant d'arc augmente le long de la courbe 64 des puissances d'arc, Quand ce courant s'accroît jusqu'à un point situé dans la région des lignes en tirets sur la courbe 64, l'ensemble 38 a une grandeur de sortie nulle, ce qui désexcite l'ensemble bista- ble BSHPF arrêtant l'alimentation de la bobine HPF, qui dé- clenche son contact HPF-2,
Si le courant d'arc s'accroît le long de la courbe 64 en passant la région MPF à facteur de puissance moyen pour entrer dans la région LPF, l'ensem- ble pour le facteur de puissance 38 offre à ses bornes 7-8 une grandeur de sortie indiquant un facteur de puissance faible.
Ce signal, lorsqu'il est reçu aux bornes 7-8 de l'ensemble bistable BSLPF. le fait parvenir à l'état "marche", ce qui excite la bobine de relais LPF à ses bornes de sortie 5-6. Par conséquent, le contact de relais LPF-3 s'enclenche pour fermer un circuit qui comprend, depuis la source de courant alternatif 118, la ligne 140, le contact de relais
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fermé MP, le contact de relais fermé LPF-3, la ligne 144, l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116, le contact normalement fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la sour- ce 118.
Comme il a été discuté précédemment, l'enroule- ment 120 excite le servo-moteur 116 de façon à en faire tour- ner le rotor 124 pour entraîner dans un sens les rhéostats 152 et 154 qui causent la levée de l'électrode 16. Cette levée déplace le point opératoire du four à arc le long de la courbe 64 de la figure 3, vers la région à puissance maxi- male située entre les lignes en tirets, ce qui fait décroi- tre le courant d'arc et accroître sa puissance.
Comme on s'en aperçoit en examinant les figurai* 2 à 5, dans la position à puissance maximale, le rhéostat de référence 94 n'a aucun effet de commande sur le fonction- nement du dispositif. Dans cette position, le dispositif sert strictement à commander et mesurer un facteur de puis- sance, pour maintenir le point opératoire du four à arc dans la région à facteur de puissance maximal MPF de la courbe 64 de la figure 2.
Si l'on suppose que le commutateur 128 se met sur le contact 134, la bobine LA est excitée, ce qui établit des conditions de fonctionnement en grand arc pour le four.
Si l'on admet en outre qu'à cet instant le four opère dans la région à bas facteur de puissance désignée par LPF sur la figure 2, le circuit suivant va se fermer. L'ensemble bistable BSLPF est excité par la grandeur sortant de l'en- semble 38 pour le facteur de puissance, ce qui alimente la bobine LPF qui enclenche le contact LPF-1 et déclenche le contact LPF-2.
Il se forme ainsi un circuit fera!* qui com- prend, depuis la source de puissance en courant alternatif 118, la ligne 140, le contact de relais fermé LA, le contact de relais fermé LPF-1, l'enroulement inducteur 120 du servo-
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moteur 116, le contact de relais fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118,
Par conséquent, l'alimentation de l'enroulement inducteur 120 de "montée" fait tourner le rotor 124 du servo- moteur 116 dans un sens qui fait varier les rhéostats 152 et 154 pour provoquer la levée de l'électrode 16, Cette dernière continue à monter jusqu'à ce que le point opératoire du four vienne dans la région MPF à facteur de puissance maximal comprise entre les lignes en tirets de la figure 2,
L'ensem- ble bistable BSLPF se désexcite alors en provoquant l'enclen- chement du contact de relais LPF-2 à sa position normale de fermeture et le déclenchement du contact LPF-1. Dans la ré- gion à facteur maximal, l'ensemble bistable BSHPF est aussi désexcité et ainsi l'enroulement 120 de "montée" du servo- moteur 116 continue à être alimenté à partir du contact fermé LA, par le contact en fermeture normale LPF-2 et le contact normalement formé HPPX-1, Etant donné que les deux contacts normalement fermés LPF-2 et HPFX-1, qui sont série, sont montés en parallèle avec le contact L,PF-1, l'électrode
16 continue donc à monter jusqu'à ce que le point opératoire appartienne à la région à facteur de puissance élevé dési- gnée par HPF.
L'ensemble bistable BSHPF est alors excité quand il reçoit le signal provenant de l'ensemble 38 pour actionner par 1à les bobines de relais HPF et HPFX. Le con- tact de relais à fermeture normale HPFX-1 se déclenche alors pour ouvrir le circuit entre la source de puissance 118 et l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116, Simultané- ment, le contact de relais HPF-1 n'enclenche dans la bran- che de circuit, mais le servo-moteur 116 n'est pas alimenté, à moins que l'un ou l'autre des ensembles bistables DSI et
ESR soit excité.
L'excitation des ensembles BSI et BSR dé- pend de l'état du circuit en pont déjà décrit. Si la prise mobile 96 du rhéostat de référence 94 se trouve alors au
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môme potentiel que la prise mobile 86 de la résistance à 84 située dans l'enregistreur de puissance 80, il ne pars aucun courant dans les enroulements de commande de l'oi @u l'autre ensemble. Ceci correspond évidemment à l'éga @@é de la puissance voulue et de la puissance de l'arc,
Si l'on règle cependant le rhéostat dr éréronce 94 de façon que le potentiel à sa prise 96 soit nférieur au potentiel à la prise 86 de la résistance 8' un courant de déséquilibre passe alors dans les enroulemen:. de commande des ensembles BSI et BSR.
Le courant va de @ prise 86 de la résistance 84 à la prise mobile 96 du rhéostat 94 en pas- sant par les résistances 98 et 100, par enroulement de commande situé aux bornes 8-7 de l'ensemole BSI et par l'en- roulement de commande situé aux bornes 7-8 de .''ensemble BSR.
Pour que le courant passant dans un enrouler; nt de commande de l'un ou l'autre des ensembles bistable le mete on oeu- vre, il doit aller de la borne désignée @ar le chiffre in- férieur à celle qui porte le chiffre @@périeur. Cette con- vention n'est établie qu'à titre de référence et ne doit pas être interprétée comme limitant l'invention. Du fait que ; le courant passe dans l'enroulement de commande de l'ensem- ble bistable BSI en allant de la borne 8 à la borne 7, l'en' semble BSI reste à l'état de "repos" ta@ils que le passade dans l'ensemble bistabla BSP - deu de la borne 7 à la borne 8, en excitant @insf l'ensemble BSR.
La bobine de relais R située aux bornes de sortie 9-10 de l'ensemble BSR est ali- mentée et cause la fermeture du contact de relais R-1 et l'ouverture du contact de relais normalement fermé R-2. Cet état va provoquer une réduction de la puissance alimentant le four.
Comme on le voit sur la figure 4, un circuit se ferme qui comprend, depuis la source de courant alternatif 118, la ligne 140, le contact fermé LA, le contact fermé)
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IlP"-1, le contact fermé R-1, la ligne 1 4 , l'enrou1emflrYe' inducteur 120 du serve-moteur 116, le contact fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Ceci fait entraîner par le rotor 124 du servo-mo- teur 116 les rhéostats mécaniquement couplés 152 et 154 dans un sens qui fait lever l'électrode 16. Comme on peut l'aper- cevoir sur la courbe 64 de la figure 2, une augmentation de la longueur de l'arc fait diminuer sa puissance dans la région HPF à facteur de puissance élevé. La puissance d'arc décroissant,l'enregistreur de puissance 80 décèle sa diminu- tion et fait que la prise mobile 86 de la résistance à fil 84 se règle au point où le potentiel à la prise 86 est égal au potentiel à la prise 96 du rhéostat 94.
Réciproquement, si le rhéostat de référence 94 est réglé à une position rendant le potentiel à sa prise 96 supérieur au potentiel à la prise 86 de la résistance 84, le courant de déséquilibre passe alors de la prise mobile 96 à la prise mobile 86 et provoque par là l'excitation de l'ensemble bistable BSI et la désexcitation de l'ensemble bistable BSR. Donc, le contact R-1 se déclenche et le contact R-2 s'enclenche quand l'ensemble BSR est désexcité.
Simulta- nément, l'alimentation de la bobine da relais I fait s'en- clencher le contact normalement ouvert I-1 pour fermer un circuit comprenant, depuis la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé LA, le contact fermé HPF-1, le contact normalement fermé R-2, le contact fermé I-1, l'en- roulement inducteur 122 du servo-moteur 116, le contact nor- malement fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Le rotor 124 du servo-moteur 116 tourne alors et entraîne les rhéostats à couplage mécanique 152 et 154 dana le sens qui fait descendre l'électrode 16. Comme le montre la figure 2 par la courbe 64 des puissances de fusion d'arc,
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l'abaissement de l'électrode 16 fait croître la puissance de fusion dans la région HPF à grand facteur de puissance. Avec cet accroissement de puissance, la prise 86 de la résistance à fil 84, située dans l'enregistreur de puissance 80, s'ajus- te à un point où le pont est à nouveau équilibré, co qui cau-
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se la désexcitation de l'ensemble bp1¯ - : :1;¯-;¯;.*--. re du contact I- pour interrompre le circuit menant au servo- moteur 116.
Dans la position d'arc court, le commutateur d'élec. trode 128 s'établit au contact 130, comme l'indique la figure 4, et la bobine de relais SA est alimentée par la source de puissance 126 en mettant ainsi le tour dans des conditions opératoires d'arc court. Si l'on suppose qu'alors le four opère dans la région à facteur de puissance élevé, désignée par HPF sur la figure 2, l'ensemble bistable BSHPF va être excité par la grandeur sortant de l'ensemble 38 et va alimen- ter ainsi les bobines HPF et HPFX provoquant l'enclenchement du contact de relais HPF-3 et le déclenchement du contact de relais HPFX-2.
Il se forme ainsi un circuit fermé comprenant, depuis la source de puissance à courant alternatif 118, la ligne 140, le contact de relais fermé SA, le contact fermé HPF-3, la ligne 146, l'enroulement inducteur 122 du servo- moteur 116, le contact fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Par conséquent, l'alimentation de l'enroulement 122 de "descente" fait tourner le rotor 124 du servo-moteur 116 dans le sens qui lui fait entraîner les rhéostats 152 et 154 causant l'abaissement de l'électrode 16. Celle-ci con- tinue à descendre jusqu'à ce que le point opératoire du four vienne dans la région à puissance maximale ou à facteur de puissance moyen désignée par MPF entre les lignes en tirets de la figure 2. L'ensemble bistable BSHPF se désexcite alors
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en provoquant l'enclenchement du contact HPFX-2 à sa position de fermeture normale et le déclenchement du contact HPF-3.
Dans la région à puissance maximale, les ensembles bistables DSHPF et BSLPF sont tous deux désexcités) l'enroulement induc- teur 122 de "descente" du servo-moteur 116 continue à être alimenté grâce au contact fermé SA, au contact de relais nor- malement fermé LPF-4 et au contact normalement fermé HPFX-2.
Puisque les deux contacts à fermeture normale LPF-4 et HPFX-2, montés en série, sont en parallèle avec le contact HPF-3, l'électrode 16 continue donc à descendre jusqu'à ce que le point opératoire se trouve dans la région à bas facteur de puissance désignée par LPF sur la figure 2. L'ensemble bista- ble BSLPF est alors excité quand il reçoit le signal de l'ensemble 38 pour le facteur de puissance, afin d'actionner ainsi la bobine de relais LPF. Le contact normalement fermé LPF-4 se déclenche alors pour ouvrir le circuit entre la source 118 et l'enroulement 122. Simultanément, le contact de relais LPF-5 s'enclenche dans la brancha de circuit, mais le servo-moteur 116 n'est pas alimenté, à moins que l'un ou l'autre des ensembles bistables BSI et BSR soit excité.
L'excitation des ensembles BSI et BSR dépend de l'état du pont de la figure 3, comme il a déjà été discuté. Si la prise mobile 96 se trouve alors au même potentiel que la prise mobile 86, aucun courant ne passe dans les enroulements de commande de l'un ou l'autre ensemble bistable. Ceci corres- pond évidemment au cas où la puissance voulue ou de référence est égale à la puissance de l'arc.
Si cependant le rhéostat de référence 94 est réglé de façon que le potentiel à sa prise 96 soit plus bas qu'à la prise 86 de la résistance à fil 84, un courant de désé- quilibre passe alors dans les enroulements de commande des ensembles bistables BSI et BSR. Le courant passe de la prise
86 à la prise mobile 96 en traversant les résistances 98 et
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100, l'@@roulement de commande situé aux bornes 8-7 de l'en- semble BSI et l'enroulement de commande situé aux bornes 7-8 de l'ensemble BSR.
Comme mentionné précédemment, l'excitation de l'un ou l'autre ensemble bistable dépend du sens de passa- ge du courant dans leurs enroulements de commande respectifs* Comme le courant passe dans l'enroulement de commande de l'ensemble BSI de la borne 8 à la borne 7, cet ensemble reste à l'état de "repos", tandis que le courant passe dans l'enrou- lement de commande de l'ensemble BSR en allant de la borne 7 à la borne 8, ce qui a pour effet d'exciter l'ensemble bis- table BSR. La bobine de relais R située aux bornes de sortie 9-10 de l'ensemble BSR est alimentée et cause l'enclenchement du contact de relais R-3. Cet état provoque une réduction de la puissance alimentant le four.
Comme le montre la figure 4, il se forme un cir- cuit fermé comprenant, depuis la source de courant alternatif 118, la ligne 140, le contact fermé SA, le contact fermé LPF-5, le contact fermé R-3, le contact normalement fermé 1-2, la ligne 146, l'enroulement inducteur 122 du servo-mo- teur 116, le contact fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Ceci conduit le rotor 124 du sorvo-moteur 116 à faire tourner les rhéostats à couplage mécaniqu- 152 et 154 dans le sens qui fait baisser l'électre@@ 16. Ainsi qu'il ressort de la courbe 64 de , " @ are 2, une diminution de @ la longueur d'a@ pour résultat une diminution de en puis- sance @ la région LPF à bas facteur de puissance. Par comparaison avec les conditions opératoires en grand arc LA, on peut observerqu'une diminution de la longueur de l'arc y provoque une augmentation de sa puissance.
Par conséquent, pour la souplesse du dispositif de commando, il faut que les circuits soient aptes à déceler la région opératoire en vue de déterminer dans quel sens on doit entraîner l'électrode
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pour augmenter ou diminuer la puissance de 1. arc.
Réciproquement, si le rhéostat de référence 94 est réglé à une position telle que le potentiel à sa prise 96 soit supérieur au potentiel à la prise 86 de la résistance à fil 84, le courant de déséquilibre passe alors de la prise mobile 96 à la prise mobile 86, ce qui cause l'excitation de l'ensemble bistable BSI et la désexcitation concomitante de l'ensemble bistable BSR, Le contact R-3 ne déclenche donc quand il y a désexcitation de l'ensemble BSR.
Simultanément, l'excitation de la bobine de relais I fait déclencher le contact normalement fermé 1-2 et enclenche le contact à ouver- ture normale I-3, pour fermer un circuit comprenant, depuis la source de puissance 118, la ligne 140, le contact fermé SA, le contact fermé LPF-5, le contact fermé I-3, la ligne 144, l'enroulement inducteur 120 du servo-moteur 116, le contact fermé PT et la ligne 142 pour revenir à la source 118.
Le rotor 124 du servo-moteur 116 fait alors tour- ner les rhéostats à couplage mécanique 152 et 154 dans le sens provoquant la levée de l'électrode 16. Comme le montre sur la figure 2 la courbe 64 des puissances de fusion de l'arc, la levée de l'électrode 16 fait croître la puissance de fusion d'arc dans la région LPF à bas facteur de puissance.
Dans la discussion précédente faite pour la condition opéra- toire en grand arc LA, il était nécessaire d'abaisser l'élec- trode pour augmenter la puissance de l'arc.
Par conséquent, on se rend compte que le disposi- tif décrit ci-dessus permet une commande automatique 'et sou- ple, en étant aisément adaptable à un four normal à commande d'impédance de l'arc. On parvient à une souplesse maximale en donnant un choix parmi trois conditions opératoires pour la puissance de fusion, à savoir à grand arc, à arc court ou à puissance maximale, Ces conditions peu.vent être réglées automatiquement si on le désire, en programmant les entrées
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du rhéostat de référence 94 et du commutateur 128 pour attoin- dre une fusion optimale dans un four à arc à trois électrodes,
Il est clair qu'au lieu d'utiliser le facteur de puissance pour commander le four, on peut se servir d'un circuit comparant le changement de puissance au changement d'intensité,
comme dans le dispositif de la figure 1. Si la puissance augmente avec l'intensité, des relais analogues aux relais HPF et HPFX sont alimentés. Si la puissance dimi- nue quand l'intensité augmente, il y a alimentation d'un relais analogue au relais LPF. Si la puissance varie très peu quand le courant change, aucun relais n'est alimenté, ce qui indique la région MPF à facteur de puissance moyen.
Les relais HPF, HPFX et LPF sont mis en oeuvre de la même manière que dans la description qui précède.
Il est bien évident que, sans sortir du cadre de la présente invention, des modifications pourfaient être apportées aux modes de réalisation décrits,
Le résumé qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif a simplement pour but d'énoncer un cer- tain nombre de particularités principales et secondaires de l'invention.