BRPI0515355B1 - System and method for controlling energy through various electrodes in an oven - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO PARA CONTROLAR ENERGIA ATRAVÉS DE VÁRIOS ELETRODOS EM UM FORNO", Referência Cruzada com Pedidos Relacionados [001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos 60/606.342, depositado em 1 de setembro de 2004 e denominado "Power Control System for Multiple Electrical Loads", cujo conteúdo em sua totalidade é incorporado por referência por este documento.

Campo da Invenção [002] A presente invenção refere-se em geral com sistemas e métodos para estabilizar o consumo de energia e/ou corrente de várias cargas e/ou equilibrar a corrente trifásica de cargas trifásicas, onde as cargas obtêm energia a partir da mesma fonte.

Antecedentes da Invenção [003] Existem certos contextos nos quais o controle de energia ou corrente e a compensação de desequilíbrio de corrente são desejáveis para suavizar as ineficiências e danos potenciais que podem resultar das demandas e dos desequilíbrios da energia ou corrente flutuantes. Por exemplo, no caso de cargas de Forno de Arco Elétrico (EAF) de corrente alternada (CA), os arcos elétricos são criados entre uma série de eletrodos e o material no forno de modo a aquecer, derreter ou fundir metais, minério ou outros materiais. Estes arcos comportam-se como impedâncias predominantemente resisti vas e variando com o tempo. As variações na resistência do arco causam variações relacionadas na energia e na corrente obtida pelo forno. As relações entre a resistência do arco, energia e corrente são graficamente apresentadas na Figura 1A.

[004] Na Figura 1A, a Curva A apresenta as variações na resistência do arco a partir de valores baixos (curto circuito) até valores al- tos (uma perda de arco). Um ponto de resistência à operação e de corrente ilustrativo é marcado com um ponto na Curva A. A curva B da Figura 1A apresenta a energia obtida pelo arco versus a corrente do arco para as variações da resistência do arco correspondentes. Um ponto de operação de energia e corrente ilustrativo também é marcado com um ponto na Curva B. As flutuações de energia ou corrente resultantes das variações de resistência do arco afetam o sistema de fonte de alimentação e causam perturbações de freqüência e tensão, o que pode negativamente afetar a operação da fonte de alimentação e de outras cargas de forno conectadas com a mesma fonte de alimentação. Por exemplo, uma elevação de energia repentina e grande no forno de arco pode acionar um relé de corte seletivo da carga ou um relé de sub-freqüência do gerador para desengatar, resultando em uma perda total de energia para o forno de arco e levando a uma perda econômica potencialmente substancial a partir da perda de produtividade. Adicionalmente, as flutuações de tensão em certas freqüências podem causar cintilação de luz.

[005] Também surge outro problema quando um EAF CA está conectado como uma carga trifásica com uma fonte de alimentação trifásica. À medida que as resistências de arco no forno nem sempre podem ser iguais entre as três fases, a corrente pode ficar desequilibrada entre as fases. As correntes desequilibradas podem por sua vez causar desequilíbrios de tensão, o que pode afetar a operação de outras cargas, tal como motores elétricos, por exemplo, conectados com a mesma fonte de alimentação. Se o desequilíbrio de corrente exceder o limite de corrente desequilibrada dos geradores do sistema de alimentação, o desequilíbrio pode causar que relês dentro do sistema de potência desengatem, resultando em uma perda de potência para o forno.

[006] Tradicionalmente, as operações EAF têm sido controladas por sistemas de posicionamento de eletrodo para operar em um ponto de ajuste desejado de potência, corrente ou impedância. Os sistemas de posicionamento de eletrodo geralmente contam com partes mecânicas móveis e tipicamente carecem de velocidade e de flexibilidade para responder adequadamente às rápidas alterações de resistência.

[007] Para reduzir a quantidade de flutuações de resistência, um ou mais reatores em série podem ser adicionados para a fonte de alimentação do forno. Os reatores em série forçam o EAF a operar em um fator de potência inferior e portanto permitem uma formação de arco elétrico mais estável. Entretanto, os reatores sozinhos podem ser inadequados para obter o nível desejado de estabilidade de potência. Adicionalmente, os reatores sozinhos não são um dispositivo eficaz para redução do desequilíbrio de corrente. Isto é porque seus valores de reatância podem não se alterar tão rápido quanto a velocidade na qual a resistência de arco se altera.

[008] Têm sido feitas algumas tentativas de moderar o efeito das flutuações de potência nas instalações de forno de arco elétrico. Por exemplo, a Patente US 6.603.795 para Ma et al., cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência, descreve um sistema para estabilizar o consumo de potência em um forno de arco elétrico por utilizar o controle variável de reator e a regulagem de altura de eletrodo para reduzir as flutuações ativas de potência. O sistema monitora as características de operação do forno, tal como impedância do eletrodo e faz os ajustes correspondentes junto à reatância variável. A reatância no circuito pode ser controlada por se ajustar o ângulo de disparo de um conjunto de tiristores que acoplam um reator com o circuito.

[009] A Figura 2 apresenta um diagrama de um circuito simplificado 10 de um forno de arco elétrico de acordo com Ma et al. O circuito 10 apresenta uma tensão de linha 12, a impedância de arco 14, uma reatância fixa do circuito 16, e uma reatância variável 18. A impe-dância do arco 14 inclui uma reatância de arco Xarc e uma resistência de arco Rarc· A reatância fixa do circuito 16 pode incluir a reatância do transformador do forno e quaisquer cabos de potência, condutores e barramentos funcionando entre o sistema de alimentação e o eletrodo, onde esta reatância pode ser considerada constante se comparada com a impedância do arco 14.

[0010] O sistema de controle de potência descrito em Ma et ai. varia a impedância reativa dos eletrodos de um forno de arco elétrico e da linha da fonte de alimentação em resposta às características medidas do forno. O sistema monitora a tensão e a corrente obtidas por um eletrodo no forno de arco elétrico e determina a impedância do eletrodo. Baseado na impedância do eletrodo, o sistema de controle de potência ajusta a impedância reativa para minimizar as flutuações de consumo de potência do forno de arco elétrico, como visto pela fonte de alimentação. Ele faz isto por ajustar uma reatância variável. O tempo de resposta associado com este sistema de controle é na ordem de cerca de um ciclo elétrico, proporcionando uma resposta relativamente rápida.

[0011] Ma et ai. também descreve um controlador de posição de eletrodo que controla um sistema de posicionamento de eletrodo para ajustar a altura do eletrodo baseado nas características medidas do eletrodo. Por exemplo, o controlador de posição de eletrodo pode monitorar a impedância do eletrodo por monitorar as características de tensão e corrente para o forno e pode regular a altura do eletrodo para minimizar as flutuações de potência devido às alterações na impedância do eletrodo. O tempo de resposta deste sistema de controle é relativamente lento, sendo na ordem de vários segundos.

[0012] O sistema descrito na Patente US 6.603.795 para Ma et ai. está geralmente apto a minimizar as guinadas de potência e manter um ponto de ajuste desejado para um único forno. Entretanto, o sistema possui uma capacidade limitada para minimizar declínios maiores de potência, inferiores a uma determinado limite, nas fases ou nos eletrodos. Além disso, o sistema não é projetado para minimizar os desequilíbrios de carga entre três fases elétricas.

[0013] A Figura 1B ilustra a limitação do sistema descrito na Patente US 6.603.795 para Ma et ai. ao minimizar fases maior ou declínio de potência do eletrodo sob um limite particular. A Curva C na Figura 1B apresenta a reatância variável requerida de modo a compensar a variação na resistência da carga ao ir de encontro ao ponto de ajuste de potência específico. A Curva D apresenta a quantidade de reatância variável que é obtida, levando em consideração os limites práticos de tamanho do reator variável. A reatância requerida e a corrente nos pontos de operação desejados também são marcadas. A Curva E apresenta a potência extraída pelo forno de arco versus a corrente extraída para as variações de resistência de arco correspondentes quando a reatância variável da Curva C é inserida no circuito. A potência do ponto de operação resultante e a corrente também são marcadas.

[0014] Como ilustrado na Figura 1B, se a corrente do eletrodo I cair para abaixo de num valor crítico lcriticai (por exemplo, quando o arco é extinto sob um eletrodo), o circuito 10 estará inapto a manter a potência em um nível fixo e a potência irá cair abaixo do ponto de ajuste de potência. O valor crítico lcriticai coincide com a reatância variável 18 sendo reduzida para seu valor mínimo. Também pode existir uma configuração de reatância variável máxima que limita a habilidade do circuito 10 em manter a potência no ponto de ajuste se a corrente se elevar acima de um valor máximo de corrente, lmax.

[0015] Surge outra dificuldade com os fornos de 3 eletrodos conectados em uma fonte de alimentação com 3 fases. Em tal configuração, a soma dos valores instantâneos das correntes de eletrodo tem que ser zero em qualquer dado tempo. Portanto, uma alteração da im-pedância de arco ou de reatância variável em uma fase por causar uma alteração na corrente, não somente na fase experimentando a alteração de impedâncía, mas também em todas as fases restantes.

[0016] Em alguns casos, a geometria do forno e a distribuição do material de alimentação não são muito simétricas. Portanto, mesmo com uma potência estável do forno, a distribuição de calor no forno pode ser desigual, Como resultado, o perfil de temperatura dentro do forno ou ao redor das paredes laterais do forno pode ser tornar não simétrico, levando a indesejáveis pontos de calor ou frio.

[0017] É desejado endereçar ou atenuar uma ou mais das desvantagens e deficiência associadas com os sistemas de controle anterior e com os métodos para controlar a potência e/ou corrente em fornos elétricos, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil para os mesmos.

Sumário da Invenção [0018] Os aspectos da invenção se relacionam em geral com condicionamento de potência e/ou de corrente ao controlar fornos elétricos multifase ou outras cargas. Certos aspectos relacionam-se com sistemas e métodos para controlar desequilíbrio ou manter pontos de ajuste em um forno. As demandas de energia e/ou corrente do forno podem ser compensadas para atenuar os efeitos de correntes de carga flutuantes ou desequilibradas sobre o sistema de fonte de alimentação. De acordo com alguns aspectos, todas as reatâncias de fase são atualizadas em resposta a uma alteração em somente uma característica de operação. Outros aspectos alcançam pontos de ajuste desiguais entre as fases, desse modo permitindo a compensação de material de alimentação ou geometria do forno desiguais.

[0019] Em um aspecto, a invenção se relaciona com um sistema de controle para controlar um forno elétrico multifase acoplado com uma fonte de alimentação multifase. O sistema de controle compreende um reator variável acoplado entre cada fase do forno elétrico multifase e a respectiva fase da fonte de alimentação multifase. O sistema de controle também compreende o dispositivo de monitoramento e o dispositivo de controle. O dispositivo de monitoramento está acoplado com cada reator variável para monitorar uma característica de operação de cada fase do forno elétrico e para determinar se a característica de operação de pelo menos uma fase se desvia de um respectivo ponto de ajuste. O dispositivo de controle está acoplado com cada reator variável e com o dispositivo de monitoramento e estabelece um valor de cada reator variável de acordo com o ponto de ajuste da fase com a qual ele está acoplado. O dispositivo de controle está configurado para estabelecer o valor de cada reator variável para alcançar um respectivo ponto de ajuste baseado na característica de operação em todas as fases em resposta à determinação pelo dispositivo de monitoramento que a característica de pelo menos uma fase se desvia do respectivo ponto de ajuste.

[0020] Em um aspecto adicional, a invenção relaciona-se com um método para controlar um forno elétrico multifase, cada fase estando acoplada com uma alimentação multifase através de um reator variável associado e possuindo um ponto de ajuste. O método compreende as etapas de: monitorar uma característica de operação e um valor do reator variável para cada fase; determinar que a característica de operação da pelo menos uma fase se desvia do respectivo ponto de ajuste; e ajustar os valores dos reatores variáveis quando for determinado que a característica de operação se desvia do ponto de ajuste, baseado nas características de operação de todas as fases.

[0021] Em um aspecto adicional, a invenção relaciona-se com um sistema de controle para controlar desequilíbrio de um forno elétrico multifase, cada fase estando acoplada com uma fonte de alimentação. O sistema de controle compreendendo um reator variável associado com cada uma das fases, cada reator variável estando acoplado entre sua carga associada e a fonte de alimentação. O sistema de controle também compreende o dispositivo de controle acoplado com cada reator variável. O dispositivo de controle incluindo um componente de determinação de desequilíbrio para monitorar uma característica de operação de cada fase e para determinar um valor de desequilíbrio para o forno elétrico multifase e um componente de ajuste de reatância res-ponsivo ao componente de determinação de desequilíbrio para controlar os reatores variáveis baseado nas características de operação em todas as fases para manter um grau de desequilíbrio predeterminado.

[0022] Em um aspecto adicional, a invenção relaciona-se com um método para controlar um forno elétrico multifase, cada fase estando acoplada com uma fonte de alimentação através de um reator variável associado. O método compreende as etapas de: monitorar uma característica operacional de cada fase; determinar um valor de desequilíbrio para a carga do forno elétrico multifase; e controlar os reatores variáveis baseado no valor de desequilíbrio e nas características de operação em todas as fases para manter um grau de desequilíbrio predeterminado. Em um aspecto adicional, a invenção relaciona-se com um sistema de controle para controlar desequilíbrio em uma ou mais cargas trifásicas, as cargas trifásicas estando acopladas com uma fonte de alimentação trifásica. O sistema de controle compreende uma reator variável associado com cada fase, um sistema de controle de reatância variável associado com cada reator variável e um sistema de controle central acoplado com cada sistema de controle de reatância variável. Cada reator variável é acoplado entre a carga trifásica e uma fase associada da fonte de alimentação. O sistema de controle de reatância variável monitora uma característica de operação de sua fase associada e estabelece um valor do respectivo reator variável em resposta à característica de operação de modo a manter um ponto de ajuste. O sistema de controle central inclui um componente de detecção e um componente de sobreposição. O componente de detecção mede um valor de desequilíbrio para a carga trifásica e determina se o valor do reator variável alcançou um valor limite. O componente de sobreposição é responsivo ao componente de detecção para emitir um sinal de controle para os sistemas de controle de reatância variável. Cada um dos sistemas de controle de reatância variável inclui uma interface para receber o sinal de controle, em resposta do que os sistemas de controle de reatância variável ajustam os reatores variáveis.

[0023] Em um aspecto adicional, a invenção se relaciona com um método para controlar desequilíbrio em uma ou mais cargas trifásicas, cada carga trifásica estando acoplada com uma fonte de alimentação trifásica. Cada fase está acoplada com a carga trifásica através de um reator variável associado e cada reator variável associado está acoplado com um sistema de controle de reatância variável associado para monitorar uma característica de operação da fase e para estabelecer um valor do reator variável em resposta à característica de operação de modo a manter um ponto de ajuste. Um sistema de controle central está acoplado com os sistemas de controle de reatância variável. O método compreende as etapas de: no sistema de controle central, calcular um valor de desequilíbrio da carga trifásica; determinar se o valor de desequilíbrio excede a um limite predeterminado; emitir um sinal de controle a partir do sistema de controle central para os sistemas de controle de reatância variável se o valor de desequilíbrio exceder o limite; e em pelo menos uma das fases, ajustar o reator variável associado em resposta ao sinal de controle para reduzir o valor de desequilíbrio para abaixo do limite.

[0024] Em outro aspecto, a invenção relaciona-se com um sistema de controle para controlar um forno elétrico multifase, cada fase estan- do acoplada com uma fonte de alimentação. O sistema de controle compreende um reator variável associado com cada uma das fases e o dispositivo de controle acoplado com cada reator variável. Cada reator variável está acoplado entre sua carga associada e a fonte de alimentação. O dispositivo de controle compreende um componente de monitoramento para monitorar uma característica de operação de cada fase e um componente de ajuste de reatância responsivo ao componente de monitoramento para controlar os reatores variáveis baseado nas características de operação em todas as fases para manter um ponto de ajuste predeterminado em cada fase.

[0025] Em outro aspecto, a invenção relaciona-se com um método para controlar um forno elétrico multifase, cada fase estando acoplada com uma fonte de alimentação através de um reator variável associado, o método compreendendo as etapas de: monitorar uma característica de operação de cada fase; e controlar os reatores variáveis baseado nas características de operação em todas as fases para manter um ponto de ajuste em cada fase.

Breve Descrição dos Desenhos [0026] Agora será feita referência, a título de exemplo, aos desenhos acompanhantes, os quais apresentam modalidades da presente invenção e nos quais: [0027] A Figura 1A apresenta gráficos ilustrativos ilustrando a relação entre a resistência de arco, corrente e energia de um eletrodo de formação de arco elétrico em um forno de arco elétrico.

[0028] A Figura 1B apresenta gráficos ilustrativos ilustrando as relações entre resistência de arco, corrente, reatância e energia de um eletrodo de formação de arco elétrico em um forno de arco elétrico utilizando um reator variável acoplado com os eletrodos.

[0029] A Figura 2 apresenta um diagrama por fase de um circuito simplificado de um forno de arco elétrico;

[0030] A Figura 3 apresenta um diagrama de um circuito simplificado de vários fornos de arco elétrico abastecidos por um sistema de alimentação trifásico com 3 fios;

[0031] A Figura 4 apresenta um diagrama de blocos por fase de um sistema de controle de energia de acordo com uma modalidade da invenção;

[0032] A Figura 5 é um diagrama de blocos de parte de um sistema de controle para um ou mais fornos, de acordo com uma modalidade da invenção;

[0033] A Figura 6 é um diagrama de blocos de uma arquitetura de sistema de controle ilustrativo que pode ser utilizada com o sistema de controle da Figura 5;

[0034] A Figura 7 é um diagrama de blocos de uma arquitetura adicional de sistema de controle ilustrativo que pode ser utilizado com o sistema de controle da Figura 5;

[0035] A Figura 8 graficamente apresenta um exemplo de diagramas fasoriais de um primeiro forno sob uma perda de condição de arco elétrico;

[0036] A Figura 9 graficamente apresenta um exemplo de diagramas fasoriais de outros fornos compensado a perda da condição de arco elétrico apresentada na Figura 8;

[0037] A Figura 10 graficamente apresenta um exemplo de diagramas fasoriais de energia total extraída dos fornos representados nas Figuras 8 e 9;

[0038] A Figura 11 apresenta, em forma de fluxograma, um método para estabilizar a energia extraída por múltiplas cargas;

[0039] A Figura 12 apresenta, em forma de fluxograma, um método para compensar o desequilíbrio em cargas multifase;

[0040] A Figura 13 apresenta, em forma de fluxograma, um método para regular a posição de eletrodo;

[0041] A Figura 14 é um fluxograma de um método de compensação de acordo com uma modalidade; e [0042] A Figura 15 é um fluxograma de um método para gerar uma tabela de consulta de acordo com outra modalidade.

Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção [0043] Enquanto as modalidades são descritas por meio de exemplo específico em relação a fornos de arco elétrico, a invenção não está limitada à aplicação em fornos de arco elétrico. Modalidades da presente invenção podem ser aplicáveis junto a qualquer outro tipo de carga elétrica, incluindo eletrodos que não são de formação de arco elétrico, com uma demanda flutuante de energia ou de corrente ativa ou reativa por qualquer outro tipo de cargas desequilibradas trifásicas, incluindo estas com uma alimentação por 3 ou 4 fios.

[0044] Enquanto as modalidades descritas neste documento geral mente se relacionam com fornos de arco elétrico com três fios trifá-sicos com um eletrodo por fase, deve ser entendido que a invenção é aplicável junto a fornos possuindo somente um eletrodo, seja de formação de arco ou que não é de formação de arco e seja CC ou CA, ou com outros números de eletrodos. Em particular, a. invenção pode ser aplicada junto a fornos possuindo dois eletrodos por fase de uma fonte de alimentação multifase. Por exemplo, a invenção pode ser aplicada junto a forno trifásico possuindo seis eletrodos.

[0045] Deve ser entendido que para cada tipo de configuração de forno elétrico, é necessário proporcionar um caminho de retorno para a corrente passando através do eletrodo. Isto pode ser através dos condutores da fonte de alimentação trifásica ou pode ser através de um condutor dedicado separado dos condutores de alimentação. No caso de um forno de eletrodo, o caminho de retorno da corrente pode ser através de um meio condutivo fixo em contato elétrico com um metal fosco ou fundido.

[0046] Esta dificuldade em manter o ponto de ajuste descrito em relação à Figura 1 também surge no contexto de cargas trifásicas, como será explicado com referência à Figura 3. A Figura 3 apresenta um circuito simplificado 20 para vários fornos de arco elétrico 22 (possuindo os respectivos circuitos de fonte de alimentação F-ι, F2,..., Fn). A tensão da linha é apresentada em três fases 12a, 12b, 12c. Cada forno inclui três eletrodos de arco elétrico, A, B e C (não apresentados) - um para cada fase.

[0047] Cada fase de cada circuito de fonte de alimentação para o forno de arco elétrico inclui uma reatância variável 18 (apresentada individualmente como XvarAi, Xvarei. Xvarc-i) e uma reatância fixa do circuito 16. Cada fase também inclui a impedância do arco 14, a qual é constituída da reatância de arco (XarcAi, XarcB-ι, Xarcc-i) e da resistência de arco (RarCAi, RarCBi, Rarcc-ι) unidas em um ponto neutro comum N. Desde que, em geral, as tensões da fonte, as impedâncias de arco 14 e as reatâncias variáveis 18 não estão equilibradas entre as fases, o ponto neutro N não está necessariamente no potencial terra.

[0048] A impedância de arco varia com o tempo. Para cada forno, o sistema de controle de reatância variável possui duas metas: a primeira é manter a energia do forno o mais próxima possível de um valor de ponto de ajuste não obstante as variações de impedância do arco; a segunda é minimizar o desequilíbrio de corrente do forno não obstante as variações de impedância de arco. As variações em uma das impedâncias de arco causam alterações correspondentes em todas às três correntes lai, Ibi, lei e na energia do forno. A alteração na impedância do arco normalmente ocorre em uma ou duas das fases, ao invés do que em todas as três juntas. Portanto, a reatância variável 18 para cada uma das fases deve ser ajustada para compensar a alteração na energia de modo a ajustar a energia e manter o ponto de ajuste de energia. Entretanto, existirá um limite para a extensão até a qual esta ação corretiva é eficaz e este limite corresponde à faixa ajus-tável das reatâncias variáveis 18 (como ilustrado pela curva D na Figura 1B). Por exemplo, o ponto de ajuste de energia pode não ser mantido no caso de extinção de um arco, à medida que existe um limite em relação a quantas reatâncias variáveis em cada fase podem ser diminuídas para compensar a perda de arco. Por consequência, isto tende a causar desequilíbrio entre as fases de um forno de arco elétrico, [0049] Até uma extensão, o desequilíbrio dentro de uma fornalha devido às variações na impedância de arco 14 de uma fase pode ser compensado por se ajustar as reatâncias variáveis 18 para cada uma das fases. Além disso, a meta de manter o ponto de ajuste de energia pode estar em conflito com a meta de manter o equilíbrio da fase. Por exemplo, totalmente equilibrar as fases no caso de extinção de um arco pode envolver reduzir a corrente das outras fases para zero, o que resultaria em uma queda de energia indesejável total para zero.

[0050] Os exemplos acima realçam a necessidade por duas metas adicionais quando mais do que um forno é abastecido a partir de uma fonte de alimentação comum como apresentado na Figura 3: manter a energia geral extraída por todos os fornos o mais próximo possível de um ponto de ajuste não obstante os limites de reatância variável de cada forno; e minimizar o desequilíbrio geral na corrente extraída pelos fornos, não obstante os limites de reatância variável de cada forno.

[0051] No caso de estabilização de energia ativa e de compensação de desequilíbrio de cargas trifásicas com três fios, estas quatro metas ou objetivos de controle podem ser expressas utilizando as seguinte quatro fórmulas: /v, -κφν. Ι + Ή1'»'* ΗΨλ )-^ para cada carga trifásica (1) 171 « 1 = valor mínimo para cada carga multifase (2) 5*$-. - ν.')+'<■)+)] -ρ " F, 1 ' ' (3) ΪΤ, fl = valor mínimo (4) [0052] Onde ) + (^ ) = 0 e ^ é a corrente de sequência negativa. A corrente de seqüência negativa é uma medida de desequilíbrio de corrente dada pela seguinte equação de decomposição: ξ-4?>α24 + <) (o) [0053] Onde a = -0,5+j0,866, l2 é a corrente de seqüência negativa, la é vetor de corrente da fase A, lb é vetor de corrente da fase B e lc é o vetor de corrente da fase C.

[0054] Em uma modalidade, a presente invenção aplica as quatro equações de objetivo de controle acima em uma ordem de prioridade como dada acima - isto é, os primeiros dois objetivos são manter o ponto de ajuste de energia para um forno individual (Equação 1) e minimizar o desequilíbrio de energia dentro do forno individual {Equação 2); e se estas duas condições não puderem ser satisfeitas por se fazer os ajustes junto às reatâncias variáveis dentro do forno individual, então são feitos ajustes junto às reatâncias variáveis 18 dentro de outros fornos de modo a atender ás terceira e quarta condições (Equações 3 e 4). A terceira condição é que, independente de se os pontos de ajuste de energia de forno individual Psp são satisfeitos, a energia total somada deve satisfazer o ponto de ajuste total de energia Ptotaisp· A quarta condição é que, independente do estado de desequilíbrio de corrente |l2| dentro de um forno individual, a desequilíbrio total geral para todos os fornos combinados deve ser minimizado.

[0055] As condições anteriores não são todas condições necessárias. Algumas modalidades podem somente incluir algumas destas condições. Em adição, as condições podem estar nem uma ordem di- ferente de prioridade. Por exemplo, em uma modalidade, a meta de minimizar o desequilíbrio geral (Equação 4) pode tomar precedência sobre a meta de manter o ponto de ajuste de energia total (Equação 3). Adicionalmente, o nível de prioridade destas condições pode alterar com o tempo. Isto é porque os efeitos negativos dos desequilíbrios no sistema de energia estão principalmente relacionados com calor e aumentam com o tempo. Entretanto, o efeito adverso de alterações de energia relaciona-se com a velocidade da alteração de energia e tende a ser maior imediatamente após uma alteração repentina de energia. Portanto, manter o ponto de ajuste total ativo de energia pode ter uma prioridade mais alta imediatamente após uma grande alteração de carga de modo a minimizar o impacto sobre a freqüência da fonte de alimentação. Entretanto, para um alteração de carga prolongadas, minimizar o desequilíbrio se torna mais importante.

[0056] Apesar das expressões anteriores se relacionarem com manter o ponto de ajuste de energia real (ativo) para cada carga, elas podem ser aplicadas para manter outros pontos de ajuste de energia. Por exemplo, elas podem ser aplicadas junto a um sistema para manter uma ponto de ajuste de energia imaginário (reativo), um ponto de ajuste de energia aparente, ou combinações de energias como um ponto de ajuste de fator de energia.

[0057] As referências neste documento à estabilização de energia, aos pontos de ajuste de energia de às medidas de energia podem igualmente se aplicar à estabilização de corrente, pontos de ajuste de corrente e medidas de corrente. Em outras palavras, o sistema de controle 100 pode proporcionar estabilização de corrente da mesma maneira que ele proporciona estabilização de energia.

[0058] Em algumas modalidades, a compensação de desequilíbrio de corrente pode ter uma meta ou condição de manter um nível predeterminado de corrente desequilibrada ao invés de minimizar ou elimi- nar a corrente desequilibrada.

[0059] Em algumas modalidades, as cargas associadas com diferentes fases podem propositalmente ter diferentes pontos de ajuste de energia e/ou corrente, significando que o sistema como um todo possui um centro nível de desequilíbrio controlado. Tal desequilíbrio pode, por exemplo, ser desejável em um forno para proporcionar mais energia e/ou corrente para o eletrodo mais próximo do orifício de derivação do forno. Isto facilita o aquecimento local do banho na área do orifício de torneira e por conseqüência, a redução local na viscosidade do banho e uma habilidade aperfeiçoada para escoar o material líquido a partir do forno.

[0060] Agora é feita referência à Figura 4, a qual apresenta um diagrama de blocos de um sistema de controle de energia 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema de controle de energia 100 inclui dois fornos (cargas), 101a e 101b. Somente uma modalidade de fase única é ilustrada no diagrama para propósito de simplicidade de descrição; entretanto, os versados na técnica irão apreciar que as funções e princípios de operação do controle de fase única descritos e ilustrados podem ser estendidos para sistema multi-fase. Adicionalmente, o sistema de controle de energia pode ser utilizado para controlar a energia para mais do que dois fornos.

[0061] Para facilidade desta descrição, onde uma referência é feita às partes ou funções indicadas pelos números de referência possuindo tanto o sufixo a como o sufixo b, os sufixos podem ser omitidos. Por exemplo, "forno 101" será utilizado para indicar uma referência aos fornos 101a e 101b, a não ser que de outro modo indicado.

[0062] Cada forno 101 (cada fase no caso de uma modalidade tri-fásica) inclui um eletrodo 112 acoplado com o lado secundário de um transformador do forno 114. O lado primário do transformado do forno 114 é acoplado com uma fonte de energia do barramento de alimenta- ção 110 através de uma reatância fixa do circuito 116 e de um reator variável 118. O reator variável 118 pode alternativamente ser colocado no lado secundário do transformador 114.

[0063] Em uma modalidade, o reator variável 118 inclui um indutor 120 conectado em paralelo com uma combinação em série de um indutor 123 e com um interruptor tiristor 122. Cada interruptor tiristor 122 inclui um par de tiristores dispostos em polaridade oposta um com o outro.

[0064] Cada forno (ou fase) inclui um sistema de controle de reator variável que inclui um primeiro transformador de tensão 130 para medir a tensão do lado de alimentação do reator variável 118, um segundo transformador 132 para medir tensão no lado do forno do reator variável 118, um transformador de corrente 134 para medir a corrente principal fluindo para o transformador da fornalha 114 e um controlador de reator 128.

[0065] O controlador de reator 128 recebe informação a partir do primeiro e do segundo transformador de tensão 130, 132, do transformador de corrente 134 e de uma entrada de ponto de ajuste de energia desejado 136. O controlador de reator 128 controla o reator variável 118 baseado nos cálculos executados utilizando tal informação.

[0066] O controlador de reator 128 pode compreender um dispositivo programável, tal como um processador de sinal digital, um micro-controlador, um microprocessador, um computador pessoal, ou um circuito integrado de aplicação específica (ASIC). O controlador reator 128 pode operar sob controle do programa armazenado compreendendo instruções de programa de computador, o controle de programa armazenado implementando as funções e as operações descritas neste documento e sendo armazenado em um elemento de memória, tal como um programa permanente armazenado em memória de leitura ("firmware"). A programação adequada do controlador de reator 128 para implementar as funções ou operações descritas neste documento estará dentro do entendimento das pessoas versadas na técnica. Os com conhecimento normal na técnica também irão apreciar que o controlador de reator 128 pode ser implementado utilizando outras combinações de hardware e/ou de software.

[0067] O controlador de reator 128 controla a reatância do reator variável 118 por ajustar os ângulos de disparo dos tiristores 122, desse modo aumentando ou diminuindo a corrente através do indutor 123. Baseado na corrente existente e nas leituras de tensão adquiridas a partir do primeiro e do segundo transformadores de tensão 130, 132, e do transformador de corrente 134, o controlador de reator 128 muda as portas lógicas dos tiristores 122 por variar a reatância de modo a regular as oscilações ou desequilíbrios de energia no forno de arco elétrico 101 (ao redor do ponto de ajuste de energia desejado 136) que resultam das flutuações de impedância do arco.

[0068] Cada forno 101 (ou fase) pode adicionalmente incluir um controlador de posição de eletrodo 148 que recebe entradas a partir de um transformador de tensão 158 e de um transformador de corrente 160 no lado secundário do transformador do forno 114. O controlador de posição de eletrodo 148 está operativamente acoplado com um sistema de movimento de eletrodo 154 para ajustar a altura dos eletrodos 112 e assim, a impedância do arco. O controlador de posição de eletrodo 148 pode portanto ajustar a altura dos eletrodos 112 de modo a compensar alterações da impedância de arco. O tempo de resposta do sistema de posicionamento de eletrodo tipicamente é pelo menos uma ordem de magnitude mais lento do que o sistema de reatância variável.

[0069] Um sistema de alimentação de batelada 170 está acoplado com cada forno 101 para fornecer novo material para a forno 101 para opor-se à remoção de material processado a partir do forno 101. Cada sistema de alimentação de batelada 170 é controlado por um controlador de taxa de alimentação 172. O controlador de taxa de alimentação 172 regula o fornecimento de novo material e possui uma saída acoplada com o controlador de posição de eletrodo 148 através da qual ele proporciona ao controlador de posição de eletrodo 148 um sinal de dados correspondendo à taxa de alimentação do novo material. O controlador de posição de eletrodo 148 utiliza este sinal de dados para antever alterações junto à impedância de arco ou para compensar alterações na impedância de arco. Por exemplo, em antecipação à introdução de novo material junto a um dos fornos 101a, o controlador de posição de eletrodo 148a pode iniciar o abaixamento do eletrodo 112a.

[0070] O controlador de reator 128a mantém o nível do ponto de ajuste de energia do forno, não obstante ao abaixamento do eletrodo 112a e à conseqüente redução na impedância do arco, por aumentar a reatância do reator variável 118a e assim impedir a energia de exceder ao ponto de ajuste de energia. A ação de antecipação do controlador de posição de eletrodo 148 posiciona os eletrodos 112a em uma altura tal de modo a aliviar em relação ao novo material entrando no forno interrompendo o caminho do arco. O mesmo tempo, o controlador de reator 128 mantém o ponto de ajuste de energia do forno através dos ajustes junto ao reator variável 118.

[0071] Quando da conclusão da alimentação de novo material para dentro do forno, o eletrodo 112 é levantando em direção a sua posição anterior pelo controlador de posição de eletrodo 148 e conseqüen-tes ajustes são feitos pelo controlador de reator 128 para garantir que o ponto de ajuste de energia do forno seja mantido durante o movimento do eletrodo 112.

[0072] Referindo-se também à Figura 13, é apresentado, em forma de fluxograma, um método 600 para regular a posição do eletrodo. O método 600 começa na etapa 602, onde o controlador de posição de eletrodo 148 recebe um sinal de requisição de alimentação a partir do controlador de taxa de alimentação 172 indicando que novo material é para ser alimentado para o forno 102. O sinal de requisição de alimentação pode resultar de uma instrução de alimentação manual iniciada pelo operador, ou pode resultar de uma instrução de alimentação automática no caso de um sistema automático de controle de alimentação. Uma vez que o controlador de posição de eletrodo 148 receba o sinal de requisição de alimentação, ele sobrepõem a configuração de impedância do eletrodo na etapa 604 e inicia o abaixamento do eletro-do(s) 112 na etapa 606.

[0073] Enquanto o(s) eletrodo(s) 112 está sendo abaixado, na etapa 608 o controlador de reator 128 mantém o ponto de ajuste de energia e/ou corrente através de ajustes junto ao reator variável 118. Na etapa 610, o controlador de posição de eletrodo 148 determina se o eletrodo 112 alcançou ou não a posição desejada. Ele pode tomar esta decisão baseado na impedância do eletrodo e/ou no comprimento de arco calculado alcançando um valor limite. O valor limite pode corresponder a uma altura onde o eletrodo 112 está em contato direto com o banho de escória, desse modo minimizando a possibilidade de que novo material possa interromper o caminho do arco. Tipicamente levaria alguns segundos para o eletrodo 112 se abaixado até tal nível.

[0074] Uma vez que o eletrodo 112 tenha alcançado a altura desejada, então, na etapa 612, o controlador de posição de eletrodo 148 envia um sinal de habilitação para o controlador de taxa de alimentação 172 para indicar que o controlador de taxa de alimentação 172 pode agora iniciar a introdução de novo material de alimentação para o forno. Por conseqüência, na etapa 614, o sistema de alimentação 170 começa a introduzir novo material dentro do forno 101.

[0075] O sistema de alimentação 170 envia para o controlador de posição de eletrodo um sinal de conclusão (não apresentado) na etapa 616 para indicar o fim do processo de alimentação. Em resposta a este sinal, na etapa 618, o controlador de posição de eletrodo começa a retirar ou elevar o eletrodo. Novamente, enquanto a altura do eletrodo 112 está sendo alterada, o controlador de reator 128 ajusta o valor do reator variável 118 para manter um ponto de ajuste de energia e/ou de corrente na etapa 620. Na etapa 622, o controlador de posição de eletrodo 148 determina se o eletrodo 112 alcançou ou não a altura desejada. Esta determinação pode ser baseada na impedância do eletrodo, a qual pode ser comparada com o ponto de ajuste de impedância do eletrodo que foi temporariamente sobreposto na etapa 604. Uma vez que a impedância do eletrodo (ou comprimento do arco ou outra medida) alcance o ponto de ajuste apropriado, então, na etapa 624, o controlador de posição de eletrodo 148 mantém a posição do eletrodo e retorna para a operação normal.

[0076] Na presente modalidade, flutuações na impedância do arco podem ser compensadas através do ajuste do reator variável 118, ajuste da posição do eletrodo, ou ambos. Também será apreciado que o ajuste da posição do eletrodo é uma ação corretiva que tipicamente requer mais tempo do que o ajuste do reator variável 118, o qual pode ocorrer com cada meio ciclo da voltagem de alimentação. Por conse-qüência, o sistema de controle de reatância variável (isto é, o reator variável 118 em combinação com o controlador de reator 128) pode responder mais rapidamente às variações na impedância do arco do que o sistema de posicionamento de eletrodo, permitindo ao sistema de posicionamento de eletrodo tempo para reagir às variações.

[0077] Os métodos e sistemas descritos neste documento podem ser implementados utilizando sistemas de controle de reatância variável, sistemas de posicionamento de eletrodo, ou ambos, para o propósito de reagir às flutuações de energia e/ou corrente e/ou controlar de- sequilíbrios. Apesar das modalidades seguintes se referirem ao uso de um sistema de controle de reatância variável para estabilização de energia e/ou corrente ou compensação de desequilíbrio, a presente invenção não está limitada ao uso de um sistema de controle de reatância variável. Outras modalidades podem empregar um sistema de posicionamento de eletrodo sozinho ou em combinação com um sistema de controle de reatância variável.

[0078] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema de controle de energia 100 adicionalmente inclui um controlador central 200. O controlador central 200 está acoplado com cada forno (fase) para receber dados de medição com respeito às características de operação de cada forno. Por exemplo, em uma modalidade, o controlador central 200 está acoplado com cada reator de controlador 128 e em particular, com cada transformador de corrente 134 para receber medições de corrente para cada forno.

[0079] O controlador central 200 inclui adicionalmente entradas acopladas com cada controlador de reator 128 ou especificamente com cada primeiro transformador de tensão 130 para receber uma medição da tensão no lado de alimentação do reator variável 118 para cada forno. Em outras palavras, o controlador central 200 recebe medições de energia e de corrente para cada forno (ou fase). O controlador central 200 pode receber as medições de tensão e de corrente através do acoplamento direto com transformadores de corrente e de tensão adicionais, os transformadores de corrente e de tensão 134, 130 utilizados no circuito de controle de reatância variável, ou indiretamente a partir de uma ou mais portas de saída do controlador de reator 128. Será apreciado que podem existir outras disposições pelas quais o controlador central 200 é proporcionado com as medições de tensão e/ou de corrente para cada um dos fornos (ou fases).

[0080] As características de operação monitoradas pelo controla- dor central 200 incluem a definição ou valor de cada reator variável 118. Esta definição do reator variável é informada para o controlador central 200 a partir de cada controlador de reator 128. Por exemplo, cada controlador de reator 128 emite sua definição de reatância calculada para o controlador central 200.

[0081] O controlador central 200 adicionalmente inclui uma entrada para receber um valor de ponto de ajuste de energia total 208. O valor de ponto de ajuste de energia total 208 é calculado a partir da soma das entradas de ponto de ajuste de energia desejada individuais 136 para cada forno. De preferência, o controlador central 200 recebe os valores de ponto de ajuste de energia individuais 136 a partir de cada um dos controladores de reator 128 e calcula o valor do ponto de ajuste de energia total 208 por somar os valores recebidos.

[0082] O controlador central pode compreender um processador de sinal digital, um microprocessador, microcontrolador, ou outro dispositivo programável para executar um programa armazenado na memória, por exemplo, firmware, para implementar as funções descritas neste documento. Será apreciado que as funções do controlador central 200 podem ser implementadas utilizando uma série de diferentes configurações de hardware e/ou software. A programação adequada do controlador central 200 estará dentro do conhecimento dos com conhecimento normal na técnica com respeito à presente descrição.

[0083] O controlador central 200 regula a operação geral de todos os fornos (e a energia de cada fase para cada forno multifase) de acordo com uma ou mais das condições descritas acima. Por conse-qüência, o controlador central 200 inclui uma primeira porta de saída 202 acoplada com cada controlador de reator 128. O controlador central 200 emite um primeiro sinal de controle através da primeira porta de saída 202 desse modo proporcionando instruções para o controlador de reator 128 para ajustar o reator variável 118. Em uma modali- dade, o controlador central 200 também inclui uma segunda porta de saída 204 acoplada com o controlador de posição de eletrodo 148. O controlador central 200 emite um segundo sinal de controle através da segunda porta de saída 204, desse modo proporcionando instruções para o controlador de posição de eletrodo 148 para ajustar a altura do eletrodo. O primeiro e o segundo sinal de controle podem compreender um valor calculado pelo controlador central 200 para satisfazer uma ou mais condições. O valor calculado pelo controlado central 200 irá sobrepor o valor calculado pelo controlador de reator 128 para governar seu controle do reator variável correspondente 118.

[0084] Em uma modalidade, o controlador central 200 estabiliza o consumo de potência de várias cargas trifásicas, de modo a satisfazer a primeira e/ou a terceira condição descrita acima. A primeira condição (exemplificada pela Equação 1) requer que a soma da energia extraída por cada eletrodo de um forno deva ser igual a um valor de ponto de ajuste de energia para este forno. A terceira condição (exemplificada pela Equação 3) requer que a soma do consumo de energia individual por todos os fornos deva ser igual ao valor de ponto de ajuste de energia total para o sistema como um todo.

[0085] O controlador central 200 monitora as características de operação para cada forno (ou fase) e identifica se um forno (ou fase) tem estado inapto a compensar uma queda na energia em uma base individual. Por exemplo, um dado forno trifásico, A, pode experimentar uma queda na energia trifásica e pode tentar compensar utilizando os reatores variáveis 118. O controlador central 200 monitora as correntes e as tensões e a configuração dos reatores variáveis 118 no forno A.

[0086] Se a configuração dos reatores variáveis 118 alcançar um valor mínimo ou um valor máximo, e a energia extraída pelo forno A se desviar do ponto de ajuste de energia do forno A, PspA por mais do que uma quantidade predeterminada P, então o controlador central 200 irá atuar para compensar o desvio. O controlador central 200 calcula a extensão até a qual a energia extraída pelo forno A está aquém (ou se tornou maior do que) do ponto de ajuste de energia desejado Pspa e instrui os fornos restantes a aumentarem ou diminuírem sua extração de energia para uma certa quantidade para compensar o desvio de energia no forno A.

[0087] De forma similar, por exemplo, dentro de um único forno trifásico, uma fase pode experimentar uma queda ou elevação na energia e o controlador central 200 pode tentar compensar utilizando o reator variável 118 associado com esta fase. Se o controlador de reator variável 128 para esta fase não estiver apto a compensar devido á configuração do reator variável 118 alcançar um valor máximo ou mínimo e a energia não tiver retornado para seu ponto de ajuste, então o controlador central 200 determina que o controlador de reator variável 128 para esta fase está inapto a endereçar sozinho a alteração de energia. Por conseqüência, o controlador central 200 pode determinar a quantidade pela qual as fases restantes devem aumentar ou diminuir sua extração de energia para compensar o ficar aquém ou aumento em uma fase. Ele então emite sinais de controle para instruir os controladores de reator variável 128 sobre as outras fases para ajustar seu consumo de energia através do ajuste de seus pontos de ajuste de energia e assim, os valores de reatância de seus reatores variáveis 118.

[0088] Referindo-se também à Figura 11, é apresentado um fluxo-grama de um método 400 para estabilizar o consumo de energia de pelo menos duas cargas. O método 400 começa na etapa 402, onde o controlador central 200 monitora as características de operação das cargas elétricas nos fornos. Em particular, o controlador 200 monitora se a cargas está operando ou não no ponto de ajuste de energia pre- estabelecido. Ele também monitora se o valor ou configuração do reator variável de cada alcançou ou não a configuração máxima ou mínima. Na etapa 404, o controlador central determinar se ação corretiva é ou não requerida por avaliar se a energia extraída por uma carga se desviou de um ponto de ajuste. Ele também avalia se o reator variável associado com a carga (ou no caso de uma carga trifásica, qualquer um dos três reatores variáveis) alcançou um valor máximo ou mínimo. Se estas duas condições ocorreram, então o controlador central reconhece que a compensação é requerida para estabelecer o consumo de energia e o método continua para a etapa 406. Se estas condições não existirem, isto é, se a energia extraída não se desviou do ponto de ajuste ou o reator variável associado não alcançou um valor máximo ou mínimo, então o método retorna para a etapa 402 para continuar a monitorar a situação.

[0089] Será apreciado que as cargas podem ser cargas por fase dentro de um forno trifásico individual, ou podem ser cargas trifásicas associadas com vários fornos. No último caso, o controlador central pode receber entradas individuais para cada fase dentro de cada forno e pode monitorar reatores variáveis de cada fase dentro de cada forno.

[0090] Na etapa 406, o controlador central determina a extensão até a qual ele deve executar ação corretiva para manter o ponto de ajuste de energia total como um todo. Ele calcula as diferenças entre a energia extraída medida e o ponto de ajuste de energia total como um todo. Por exemplo, se uma das cargas tiver um ponto de ajuste de 70 MW e tiver caído para uma extração de energia real de 50 MW e duas outras cargas estão extraindo energia no ponto de ajuste de 70 MW, então existe uma defasagem de 20 MW.

[0091] Na etapa 408, o controlador central determina a alteração de energia requerida dentro de outros fornos (outros diferentes do forno experimentado dificuldade) para compensar a diferença calculada. O controlador central pode empregar uma série de regras ou algoritmos para determinar a extensão até a qual as outras cargas devem compensar uma defasagem de energia. Em algumas modalidades, a extração de energia adicional requerida pode ser partilhada igualmente entre os outros fornos. Em outras modalidades, regras mais complicadas podem se aplicar para determinar a distribuição relativa de extração de energia adicional requerida.

[0092] Em uma modalidade, o controlador central pode incluir uma memória armazenando uma tabela de consulta. A tabela de consulta pode especificar, para defasagens de energia particulares associadas com cargas particulares, os aumentos de energia correspondentes que as outras cargas são para implementar. O controlador central pode adicionalmente aplicar interpolação para os valores que se situam entre as entradas na tabela de consulta. Os valores da tabela de consulta podem ser parcialmente baseados na curva de capacidade térmica à curto prazo da fonte de alimentação e no processo para o ponto de operação do forno particular.

[0093] Uma vez que o controlador central 200 tenha determinado os aumentos de energia relativos requeridos a partir das outras cargas para compensar a defasagem de energia, então, na etapa 410, ele emite comandos de sobreposição de energia para os controladores de reator variável 128 associados com as outras cargas. Ele pode, por exemplo, enviar um sinal de controle especificando um novo ponto de ajuste de energia específico da carga. Alternativamente, ele pode enviar um sinal de controle especificando um incremento pelo qual um ponto de ajuste de energia existente específico da carga deve ser aumentado. O comando de sobreposição de energia também pode incluir uma duração da sobreposição. A duração da sobreposição pode ser um valor predeterminado armazenado no controlador central 200. A duração da sobreposição pode ser dependente da situação e pode ser especificada pela tabela de consulta.

[0094] Cada um dos controladores de reator variável 128 associados com outras cargas recebe seu comando de sobreposição de energia na etapa 412 e por conseqüência ajusta seu ponto de ajuste de energia específico da carga. Na etapa 414, os controladores de reator variável 128 reagem ao ponto de ajuste de energia específico da carga ajustado por determinarem um novo valor para seu reator variável associado 118. Por conseqüência, os valores dos reatores variáveis são alterados e a energia extraída por cada uma das outras cargas é variada para atender aos pontos de ajuste de energia específico da carga ajustados. Os controladores de reator variável 128 mantém estes pontos de ajuste de energia específico da carga ajustados até que a duração da sobreposição expire.

[0095] Na etapa 416, os controladores de reator variável 128 determinam se a duração da sobreposição expirou ou não. Se sim, então, na etapa 418, eles restabelecem seus pontos de ajuste de energia específico da carga para remover o componente de sobreposição e retornam para a operação normal. O método 400 então retorna para a etapa 402, onde o controlador central 200 continua sua função de monitoramento.

[0096] Em uma modalidade alternativa, na etapa 418, o controlador central 200 reavalia o consumo de energia das cargas e determinar se a carga problemática retornou ou não para a operação normal, por exemplo, se o problema de deficiência de energia foi ou não resolvido. Se sim, então ele cancela os comandos de sobreposição e retorna para a etapa 402. Se não, então ele estende o período de sobreposição, modifica os comandos de sobreposição de acordo com instruções adicionais na tabela de consulta, ou cancela a sobreposição e alerta a um operador sobre o problema.

[0097] Em outra modalidade alternativa, o sistema de controle 100 não oferece os sistemas de controle de reatância variável individual 128 associados com cada reator variável 118. Ao invés disso, o sistema de controle central 200 diretamente controla cada reator variável 118. Por exemplo, uma carga trifásica pode ter um reator variável 118 para cada fase e o sistema de controle 100 pode proporcionar um controlador central 200 acoplado com cada reator variável 118 para monitorar as características de operação de cada fase e gerenciar os ajustes correspondentes para cada reator variável 118. Tal modalidade pode ser implementada como uma carga trifásica com configuração em Y, isto é, uma carga provida via um sistema com 3 fios sem conexão de fio neutra.

[0098] Diferentes pontos de ajuste podem se aplicar a cada fase da carga trifásica, resultando em um nível de desequilíbrio predeterminado. O inter-relacionamento das três cargas leva a um sistema de equações que o controlador central 200 resolve de modo a determinar os ajustes necessários para todos os três reatores variáveis de modo a endereçar os desvios a partir de um ou mais pontos de ajuste. Alterações em um reator variável 118 afetam as características operacionais de todas as fases. Para ajustar as características de uma fase de modo a endereçar o desvio a partir de um ponto de ajuste, são feitos ajustes junto a todos os reatores variáveis 118. O ajuste junto a cada reator variável é determinado, levando-se em consideração as características de todas as fases.

[0099] Em adição, ou como uma alternativa à implementação de uma função de estabilização de energia, o controlador central 200 pode implementar uma função de compensação de desequilíbrio. A segunda condição estabelecida acima (Equação 2) declara que o desequilíbrio dentro de uma carga trifásica deve ser minimizado. A quarta condição (Equação 4) declara que o desequilíbrio geral dentro de um sistema múltiplo de carga trifásica deve ser minimizado.

[00100] Referindo-se novamente à Figura 4, o controlador central 200 monitora a extensão de desequilíbrio dentro de uma ou mais cargas trifásicas. No caso de um único forno possuindo uma carga trifási-ca, o controlador central 200 determina a extensão de desequilíbrio dentro da carga trifásica e proporciona instruções corretivas para os controladores de reator variável 128 para minimizar o desequilíbrio. No caso de vários fornos possuindo cargas trifásicas, o controlador central 200 determina se a combinação geral dos fornos exibe desequilíbrio. Ele pode avaliar se o desequilíbrio geral é devido a um desequilíbrio significativo dentro de um dos fornos e se este forno está apto a compensar. Ele então proporciona instruções corretivas para os fornos restantes.

[00101] Por exemplo, no caso de um único forno, o controlador central 200 monitora a corrente em cada fase e determina a corrente de seqüência negativa l2 para o forno de acordo com a Equação 5. Se o cálculo da corrente de seqüência negativa l2 indicar que o forno está desequilibrado, então o controlador central 200 pode determinar ação corretiva para minimizar o desequilíbrio. Por exemplo, ele pode concluir que o desequilíbrio resulta de uma medição de baixa corrente em uma das fases e ele pode corrigir o desequilíbrio por abaixar a corrente nas outras duas fases. Isto resultaria em extração reduzida de energia e precisaria ser avaliado em relação à meta de manter um ponto de ajuste de energia. O controlador central 200 pode incluir uma memória armazenando regras lógicas ou uma tabela de consulta para resolver a ação corretiva apropriada para uma dada situação.

[00102] Para compensar uma situação de desequilíbrio, o controlador central 200 emite sinais de comando para os controladores de reator variável 128 e, em resposta, os controladores de reator variável 128 ajustam as reatâncias de seus reatores variáveis associados 118. Como descrito acima, em uma modalidade, os sinais de comando po- dem compreender um ponto de ajuste de energia de sobreposição a ser utilizado em vez do ponto de ajuste de energia normal para a carga. Em outra modalidade, o sinal de comando pode compreender um aumento ou diminuição gradativa do ponto de ajuste de energia. Outros sinais de comando podem ser utilizados ao invés do sinal de sobreposição de ponto de ajuste, incluindo especificar um ponto de ajuste de corrente ou um valor ou definição do reator variável.

[00103] Também se referindo à Figura 5, o controlador central 200 é descrito em detalhes adicionais. A função do controlador central 200 é monitorar e controlar os reatores variáveis 118 e os controladores de posição de eletrodo 138 para garantir que cad fase dentro de cada forno e cada próprio forno esteja operando em seu ponto de ajuste. Para este fim, o controlador central 200 se comunica com outros controladores de reator variável 128, diretamente ou via um controlador intermediário (como descrito abaixo) para causar ajustes nos valores de rea-tância dos reatores variáveis 118.

[00104] O controlador central 200, o qual também pode ser denominado de um controlador de compensação ou de controlador geral devido às suas funções de monitoramento e de compensação, compreende um processador de computador 220, o qual pode compreender uma única unidade central de processamento (CPU) ou vários processadores. O processador de computador 220 executa as instruções de programa de computador na forma de módulos de software programados para facilitar as funções de monitoramento e de controle descritas neste documento. As instruções de programa de computador executadas pelo processador de computador 220 são armazenadas na memória 222 e acessar pelo processador de computador 220 à medida que necessárias. O controlador central 200 adicionalmente compreende uma memória de base de dados 226 acessível pelo processador de computador 220 para armazenar tabelas de consulta conten- do valores de reatância e/ou valores de ângulo de seleção comutação do tiristor correspondendo aos pontos de ajuste particulares. A base de dados 226 também pode conter dados históricos e analíticos recebidos pelo controlador central 200 durante a operação de suas funções de monitoramento e controle.

[00105] O controlador central adicionalmente compreende, ou tem associada com o mesmo, uma interface com o usuário 224 para permitir a um operador de forno fazer interface com o controlador central 200. A interface com o usuário 224 pode ser qualquer forma de equipamento padrão de interface com o usuário, incluindo, por exemplo, um ou mais dispositivos de exibição, um teclado e um dispositivo de posicionamento de cursor, tal como um mouse. Adicionalmente, a interface com o usuário 224 pode compreender uma conexão de rede para conexão distribuída com o controlador central 220 a partir de uma série de terminais de computador conectados com a rede.

[00106] No caso de vários fornos, o controlador central 200 pode monitorar a energia geral ou o desequilíbrio de corrente das várias cargas trifásicas e a configuração do sistema de posicionamento e dos reatores variáveis 118 para cada carga trifásica. O controlador central 200 também ou alternativamente pode monitorar a energia significativa ou desequilíbrio de corrente em qualquer uma das várias cargas trifásicas. Se existir uma condição desequilibrada e um ou mais reatores variáveis 118 estiverem em suas configurações mínima ou máxima, então ação corretiva pelo controlador central 200 pode ser requerida para compensar a inabilidade de um forno em alcançar seu ponto de ajuste por ajustar os reatores variáveis e/ou as posições de eletrodo de outro forno de acordo com o ponto de ajuste modificado.

[00107] No caso de vários fornos, cada forno pode ter seu próprio controlar de nível "central" ou "intermediário" acoplado com os três controladores de reator variável 122 associados com a carga trifásica. O controlador central 200 pode então se comunicar diretamente com os controladores intermediários. Em outras palavras, pode existir um "encadeamento" de controladores. Alternativamente, o controlador de reator variável 128 pode controlar mais do que um reator variável, como apresentado na Figura 6, e se comunicar diretamente com o controlador central 200. Os controladores de reator variável 128 podem assim atuar como um controlador intermediário modelo. O controlador central 200 também pode, ou alternativamente, se comunicar diretamente com os controladores de reator variável 128 para cada fase, como apresentado na Figura 7.

[00108] Para monitorar o desequilíbrio de cada carga, o controlador central 200 pode receber medições de corrente diretamente através dos transformadores de corrente 134. Em outra modalidade, o controlador central 200 pode obter as medições de corrente a partir dos controladores de reator variável por fase 128. Ainda em outra modalidade, o controlador central 200 pode obter medições de corrente a partir do controlador intermediário para cada forno. Em outras modalidades, o controlador central 200 pode receber a condição de desequilíbrio calculada de cada forno trifásico a partir de seu controlador intermediário associado.

[00109] Em qualquer caso, o controlador central 200 monitora o desequilíbrio geral e/ou o desequilíbrio de fornos individuais e monitora se um reator variável associado com um ou mais fornos experimentando desequilíbrio está em seu final de sua faixa de configurações ou valores. Isto indica que o forno está inapto a compensar a situação de desequilíbrio sozinho. Por conseqüência, o controlador central 200 tenta compensar o desequilíbrio de um forno por introduzir desequilíbrio de compensação em um ou mais dos outros fornos. O controlador central 200 monitora e compensa energia desequilibrada através de todos os fornos no sistema de fornos desta maneira.

[00110] O controlador central 200 determina a quantidade de corrente de seqüência negativa l2 requerida para compensar a corrente de seqüência negativa l2 associada com o forno desequilibrado. Como explicado acima em conexão com a estabilização de energia, o controlador central 200 pode utilizar regras lógicas ou algoritmos para calcular as alterações apropriadas requeridas a partir dos fornos restantes para gerar a corrente de seqüência negativa de compensação l2. O controlador central 200 pode consultar uma tabela de consulta armazenada na memória 222 ou a base de dados 226 no controlador central 200 para determinar os valores de reatância requeridos para executar a ação corretiva apropriada. A ação corretiva pode incluir instruir os outros fornos para aumentar ou diminuir energia ou corrente em uma ou mais fases.

[00111] O sinal de comando emitido pelo controlador central 200 para o controlador intermediário ou para os controladores de reator variável 128 pode incluir pontos de ajuste de energia ou de corrente de sobreposição para fases particulares e pode incluir uma duração da sobreposição. Em uma modalidade onde o controlador central 200 envia seu sinal de comando para um controlador intermediário e o sinal de comando especifica uma corrente de seqüência negativa particular l2 requerida a partir do forno, então o controlador intermediário pode armazenar uma configuração da tabela de consulta dentre os valores de reatância variável associados com correntes de seqüência negativa particulares l2, extração de energia e impedâncias de arco. A interpo-lação pode ser utilizada para determinar valores entre as entradas na tabela. O controlador intermediário pode então emitir os sinais de controle para os controladores de reator variável por fase 128 especificando a configuração de suas reatâncias variáveis associadas 118.

[00112] Agora é feita referência á Figura 12, a qual apresenta um método 500 para compensar desequilíbrio em uma ou mais cargas multifase. O método 500 começa na etapa 502, onde o controlador central 200 monitora as características de operação de uma ou mais cargas/fases. Em particular, o controlador central 200 monitora se as cargas/fases estão ou não desequilibradas além de um limite. O limite pode ser estabelecido para zero, significando que qualquer desequilíbrio será notado, mas na prática, o limite pode ser estabelecido de modo a permitir uma pequena quantidade de desequilíbrio sem ativar a compensação. Por exemplo, o limite pode ser estabelecido para cerca de 10%. O controlador central 200 também pode monitorar se o valor ou configuração do reator variável 118 de qualquer fase em uma ou mais cargas alcançou ou não uma configuração máxima ou mínima.

[00113] Na etapa 504, o controlador central 200 determina se a ação corretiva é requerida ou não por avaliar se o desequilíbrio em uma ou mais cargas excedeu um limite. Ele pode adicionalmente identificar a carga particular que causou o desequilíbrio geral - isto é, a carga desequilibrada. Ele também avalia se a reatância do reator variável 118 associado com a carga desequilibrada alcançou um valor máximo ou mínimo. Se estas condições tiverem ocorrido, então, o controlador central 200 reconhece que a compensação é requerida para equilibrar de novo o consumo de energia e o método continua para a etapa 506. Se estas condições não existirem, isto é, se o sistema como um todo estiver equilibrado ou se o reator variável associado 118 não alcançou um valor máximo ou mínimo, então o método retorna para a etapa 502 para continuar a monitorar a situação.

[00114] Na etapa 506, o controlador central 200 determina a extensão até a qual ele deve executar ação corretiva para compensar o desequilíbrio detectado. Em uma modalidade de uma única carga multifase, ele determina a magnitude do desequilíbrio de uma fase e determina os ajustes que devem ser feitos junto às outras fases para compensar e equilibrar o sistema. Em uma modalidade com vários for- nos, ele determina a corrente de seqüência negativa l2 para o forno desequilibrado de modo a identificar a extensão até a qual compensação da a corrente de seqüência negativa é requerida a partir de outras cargas de modo a equilibrar o sistema como um todo.

[00115] Na etapa 508, o controlador central 200 determina as alterações de energia e/ou corrente requeridas dentro dos outros fornos (diferentes do forno experimentando dificuldade) para compensar o desequilíbrio. Por exemplo, e como descrito a título de exemplo abaixo em conexão com as Figuras 4 até 6, em um cenário com várias cargas, o controlador central 200 pode determinar as correntes de seqüência negativa necessárias em cada fase para cancelar as correntes de seqüência negativa que podem ser atribuídas para a carga desequilibrada. O controlador central 200 pode então alocar as correntes de seqüência negativa por fase requeridas para cada uma das cargas e calcular os ajustes por fase requeridos em cada carga para introduzir desequilíbrio suficiente para produzir a corrente de seqüência negativa.

[00116] O controlador central 200 pode empregar uma série de regras ou algoritmos para determinar como as outras cargas podem compensar o desequilíbrio. Em algumas modalidades, o desequilíbrio requerido pode ser distribuído igualmente entre os outros fornos. Em outras modalidades, regras mais complicadas podem se aplicar para determinar a distribuição relativa do desequilíbrio requerido.

[00117] Em uma modalidade, o controlador central 200 pode armazenar uma tabela de consulta em uma base de dados 226 ou na memória 222. A tabela de consulta pode especificar, para condições particulares de desequilíbrio, os ajustes de energia e/ou de corrente correspondentes em cada fase das outras cargas para contra-balancear o desequilíbrio. O controlador central 200 pode adicionalmente aplicar interpolação para os valores que se situam entre duas entradas na ta- bela de consulta.

[00118] Uma vez que o controlador central 200 tenha determinado os ajustes relativos de energia e/ou corrente requeridos para cada fase nas outras cargas para compensar o desequilíbrio, então na etapa 510, ele emite comandos de sobreposição para os controladores de reator variável 128 associados com as outras fases/cargas. Ele pode, por exemplo, enviar um sinal de controle especificando um novo ponto de ajuste de energia ou de corrente específico da carga. Alternativamente, ele pode enviar um sinal de controle especificando um incremento pelo qual o ponto de ajuste de energia ou de corrente existente deve ser aumentado. O comando de sobreposição também pode incluir uma duração da sobreposição. A duração da sobreposição pode ser um valor predeterminado armazenado no controlador central 200. A duração da sobreposição pode ser dependente da situação e pode ser especificada pela tabela de consulta.

[00119] Cada um dos controladores de reator variável 128 associado com cada fase nas outras cargas recebe seu comando de sobreposição na etapa 512 e por conseqüência ajusta sua operação. Isto, por exemplo, pode incluir ajustar um ponto de ajuste de energia ou corrente específico (ou específico da fase). Na etapa 514, os controladores de reator variável 128 ajustam seu reator variável associado 118 por cumprir com as configurações de sobreposição especificadas pelo comando de sobreposição. Por conseqüência, os valores dos vários reatores variáveis 118 são alterados e a energia e/ou corrente extraída por cada uma das outras fases/cargas é variada. Os controladores de reator variável 128 mantêm os pontos de ajuste de energia e/ou de corrente específicos da carga ajustados até que a duração da sobreposição expire. Na etapa 516, os controladores de reator variável 128 determinam se a duração da sobreposição expirou ou não. Se sim, então, na etapa 518, eles restabelecem seus pontos de ajuste de energia e/ou de corrente específicos da carga para remover o componente de sobreposição e retornam para a operação normalmente. O método 500 então retorna para a etapa 502, onde o controlador central 200 continua sua função de monitoramento.

[00120] Em uma modalidade alternativa, na etapa 518, o controlador central 200 reavalia o desequilíbrio das cargas e determina se a carga problemática retornou ou não para a operação normal, por exemplo, se o problema de desequilíbrio foi resolvido ou não. Se sim, ele então cancela os comandos de sobreposição e retorna para a etapa 502. Se não, ele então pode estender o período de sobreposição, modificar os comandos de sobreposição de acordo com instruções adicionais na tabela de consulta, ou cancelar a sobreposição e alertar um operador sobre o problema.

[00121] Em geral, é desejável manter a duração da sobreposição relativamente curta, de modo a deixar cada forma manter seu ponto de ajuste, se possível. Além disso, aumento no ponto de ajuste de energia podem ser além da capacidade classificada de certos componentes da fonte de alimentação e devem ser limitados em duração, de modo que os pontos de ajuste aumentados não excedam a curva de capacidade de sobrecarga do equipamento. Tais curvas de capacidade tipicamente apresentam uma capacidade à curto prazo maior do que a potência nominal contínua, sem dano ao equipamento. Assim, uma duração mais curta da sobrecarga permite um aumento maior do ponto de ajuste. Por exemplo, uma curva de sobrecarga pode permitir um aumento de 200% acima de seu valor nominal durante alguns segundos mas somente 110% acima de seu valor nominal para durações de até cinco minutos. As durações permitidas da sobreposição para cada magnitude de sobreposição podem ser calculadas e armazenadas em uma tabela de consulta na base de dados 226.

[00122] Uma sobreposição de pontos de ajuste pode terminar como resultado da duração espirando ou de correção do desvio que deu origem à sobreposição. Uma vez que a sobreposição está terminada, o ponto de ajuste pode ser permitido de retornar para seu nível original. Este retorno pode ser permitido em uma taxa predeterminada, de modo a diminuir gradualmente e evitar uma grande alteração nos valores de energia. Por exemplo, o ponto de ajuste pode ser permitido reduzir ou aumentar até seu nível original em uma taxa de cerca de 1% por segundo.

[00123] Em uma modalidade do método 500, a etapa 504 também pode incluir monitorar um grau de desvio e o período de tempo durante o qual o desvio se estende, para uma dada característica de operação, tal como energia ou corrente. Por exemplo, se a característica de operação monitorada se desviar de seu ponto de ajuste mais do que um desvio predeterminado (isto é, exceder a um limite), o controlador central 200 pode determinar que ação corretiva é requerida. O grau de desvio predeterminado também pode estar ligado com um período de tempo aceitado para a duração.

[00124] O grau e o período de desvio permitidos antes do controlador central 200 determinar que ação corretiva é requerido variam inversamente em relação um ao outro. Por exemplo, quanto maior o grau de desvio, menor o período de tempo permitido para este desvio. Inversamente, um pequeno grau de desvio pode ser permitido persistir durante um período de tempo relativamente longo. Por exemplo, um desvio de 20% pode somente ser permitido para uma fração de segundo antes de se executar a ação corretiva, ao passo que um desvio de menos do que 5% pode ser permitido para vários segundos ou alguns minutos.

[00125] De acordo com uma modalidade, a intercompensação entre os fornos pode ser executada como se segue. O controlador central 200 monitora o número de fornos em operação e monitora o ponto de ajuste e a energia, corrente e desequilíbrio real em cada forma. O controlador central 200 determina se qualquer uma das características de operação dos fornos se desviou de seu ponto de ajuste mais do que uma quantidade predeterminada e se o controlador de reatância variável local 128 não corrigiu o desvio. O controlador central 200 pode determinar isto por monitorar as configurações do reator variável do forno relevante para determinar se as configurações atingiram um valor limite, de modo que elas não sejam mais ajustáveis. Alternativamente, o controlador central 200 pode monitorar o período de tempo do desvio. Um desvio mais longo, por exemplo, do que cinco ciclos, pode ser uma indicação de que o controlador de reator variável encontrou um limite de ajuste e está inapto a fazer ajustes adicionais como requerido para a compensação necessária.

[00126] Se o controlador central determinar que ação corretiva é requerida, ele distribui o desvio para outros fornos operantes, baseado na característica de operação real destes fornos. O controlador central 200 então emite um comando de sobreposição de ponto de ajuste para os outros fornos e especifica uma duração da sobreposição. Se uma segunda alteração de ponto de ajuste se tornar requerida durante a duração de sobreposição, uma sobreposição de ponto de ajuste adicional pode ser emitida para os fornos restantes que estão dentro de uma faixa de controle dos reatores variáveis associados com estes fornos. Isto é ilustrado na Tabela 1 abaixo, onde a energia de forno do forno F4 cai de 70 megawatts para 30 megawatts no tempo tO, seguida por uma queda de energia no forno F3 de 100 megawatts para 90 megawatts no tempo t1.

Tabela 1 - Compensação de Energia com o Passar do Tempo A energia do forno F4 cai de 70 para 30 seguida por uma queda de energia de F3 de 100 para 90.

[00127] Agora será feita referência às Figuras 8, 9 e 10, as quais graficamente apresentam diagramas fasoriais para uma modalidade ilustrativa de acordo com a presente invenção. Na modalidade ilustrativa, o sistema de controle de energia 100 (figura4) inclui quatro cargas trifásicas: os fornos F1, F2, F3 e F4. O arco elétrico na fase A do forno F1 foi extinto.

[00128] A Figura 8 apresenta quatro diagramas fasoriais 250, 252, 254, 256, baseados na extração de correntes pelo Forno F1. O primeiro diagrama fasorial 250 apresenta os componentes de corrente a-b-c das três fases da carga trifásica, onde uma das fases reduziu. Em particular, o primeiro diagrama fasorial 250 apresenta um componente de corrente B 258 e um componente de corrente C 260. Nenhum componente de corrente da fase A é visível devido à perda do arco na fase A.

[00129] Um conjunto de vetores trifásicos pode ser decomposto em três conjuntos de vetores equilibrados: o conjunto de sequência positiva, o conjunto de sequência zero e o conjunto de sequência negativa. Todos os fasoriais dentro do conjunto de seqüência positiva possuem a mesma magnitude, como possuem todos os fasoriais dentro do conjunto de seqüência negativa e do conjunto de sequência zero. Um sistema perfeitamente equilibrado irá ter um conjunto de seqüência positiva que combina com o diagrama fasorial de corrente a-b-c. Um sis- tema desequilibrado irá ter um conjunto de seqüência negativa e/ou um conjunto de seqüência zero com fasoriais de magnitude que não é zero. Para um sistema com três fios tal como no exemplo, nenhuma corrente de seqüência zero pode fluir, de modo que o conjunto de seqüência zero para todas as condições pode ter magnitude zero.

[00130] Na Figura 8, o terceiro diagrama fasorial 254 apresenta o conjunto de seqüência positiva de fasoriais para o caso onde o arco elétrico na fase A foi perdido. O quarto diagrama fasorial 256 apresenta o conjunto de seqüência negativa. O conjunto de seqüência positiva inclui os fasoriais de seqüência positiva para a fase A 262, a fase B 264 e a fase C 266. De forma similar o conjunto de seqüência negativa inclui os fasoriais de seqüência negativa para a fase A 268, fase B 270 e fase C 272. Será observado que a soma do terceiro diagrama fasorial 254 com o quarto diagrama fasorial 256 irá resultar no primeiro diagrama fasorial 250, desde que o fasorial de seqüência positiva para a fase A 262 irá cancelar o fasorial de seqüência negativa para a fase A 268.

[00131] O sistema de controle de energia 100 reconhece que a energia caiu no Forno F1 e que o controlador de reator 128 (figura 4) para o Forno F1 estava inapto a corrigir a queda na energia e a condição de desequilíbrio. A energia geral extraída pelos quatro fornos cai pela quantidade que o Forno F1 fica aquém de seu ponto de ajuste de energia e a condição de desequilíbrio no Forno F1 causa uma condição de desequilíbrio geral na energia extraída pelos quatro fornos. Por conseqüência, o sistema de controle de energia 100 instrui os controladores de reator 128 para os Fornos F2, F3 e F4 para ajustar os reatores variáveis 118 (figura 4) para os Fornos 2, F3 e F4, para aumentar a energia extraída por estes fornos e introduzir uma medida de desequilíbrio de fase para contra-balancear o desequilíbrio causado pelo Forno F1.

[00132] A Figura 9 apresenta quatro diagramas fasoriais 280, 282, 284, 286, baseados na corrente nos Fornos F2, F3 e F4, após os controladores de reator 128 ajustarem os reatores variáveis 118. O primeiro diagrama de fase 280 apresenta fasoriais para a fase A 288, fase B 290 e fase C 292. Os fasoriais 288, 290, 292 possuem magnitudes diferentes e não estão 120 graus fora de fase um com o outro - isto é, eles não estão equilibrados.

[00133] O terceiro diagrama fasorial 284 apresenta os fasoriais de seqüência positiva para a fase A 294, fase B 296 e fase C, e o quarto diagrama fasorial 286 apresenta os fasoriais de seqüência negativa para a fase A 300, fase B 302 e fase C 304. A magnitude dos fasoriais de seqüência negativa 300, 302, 304 no quarto diagrama fasorial 286 é indicativa da quantidade de desequilíbrio introduzido junto a cada um dos Fornos F2, F3 e F4 através do ajuste de seus reatores variáveis 118.

[00134] A Figura 10 apresenta quatro diagramas fasoriais 310, 312, 314, 316 para a soma geral de correntes extraídas para todos os quatro Fornos F1, F2, F3 e F4. será apreciado que a soma de correntes está equilibrada, como indicado pela ausência de quaisquer fasoriais de seqüência negativa no quarto diagrama fasorial 316 e pela combinação entre o primeiro diagrama fasorial 310 e o terceiro diagrama fasorial 314.

[00135] As duas tabelas seguintes adicionalmente ilustram o exemplo descrito acima. A primeira tabela, Tabela 2, apresenta os valores de certas variáveis no caso onde não existe sistema de estabilização de energia. A segunda tabela, Tabela 3, apresenta os valores destas variáveis após os ajustes pelo sistema de controle de energia 100 (figura 4).

Tabela 2 - nenhuma estabilização de energia ou compensação de desequilíbrio Tabela 3 - estabilização de energia e compensação de desequilíbrio [00136] Nas Tabelas 2 e 3, a corrente na fase A do Forno F1 é zero em ambos casos e o primeiro Forno F1, está 100% desequilibrado. Em ambos casos, o ponto de ajuste de energia desejado para cada forno é 70 MW com um ponto de ajuste de energia total geral de 280 MW. No caso onde não existe estabilização de energia, os três outros Fomos F2, F3 e F4 estão total mente equilibrados e operam no ponto de ajuste de energia de 70 MW. O resultado geral para o sistema neste caso é uma queda de energia de cerca de 35 MW e um desequilíbrio de acima de 14%, [00137] No segundo caso, onde o sistema de controle de energia 100 causou ajustes a serem feitos junto às reatãncias variáveis 118 (figura 4) nos Fornos F2, F3 e F4, a energia geral extraída dos quatro fornos é mantida no ponto de ajuste total de 280 MW por se aumentar a extração de energia pelos Fornos F2, F3 e F4. Será aparente à partir da Tabela 3 que ajustes foram feitos junto aos reatores variáveis 118 nos Fornos F2, F3 e F4, de modo a ajustar a corrente extraída por cada fase destes fornos, desse modo aumentando a energia consumida e aumentando o desequilíbrio em casa forno. O desequilíbrio introduzido para os Fornos F2, F3 e F4 é aproximadamente 17,74% apesar do efeito ser para reduzir o desequilíbrio de fase geral visto pelo gerador de energia para menos do que 1%.

[00138] Apesar do reator variável 118 ter sido apresentado como incluindo um único par de interruptores tiristores, será apreciado que outras configurações poderiam ser utilizadas para o reator variável 118, tal como um interruptor tiristor com vários estágios, por exemplo. Alternativamente, outros tipos de interruptores de energia poderiam ser utilizados em vez dos tiristores.

[00139] É descrito abaixo um método de controle para uma carga de forno trifásico com três fios para alcançar a estabilização de energia tri-fásica e a minimização do desequilíbrio utilizando controle independente das reatâncias variáveis de linha. Se as tensões da fonte estiverem equilibradas, a estabilização de energia trifásica e a redução de corrente desequilibrada também irão resultar na redução de energia desequilibrada à medida que a energia por fase se torna mais igualada.

[00140] De modo que o método de controle possa ser executado, o seguinte método de cálculo anterior é feito fora de linha e os resultados são armazenados em uma tabela de consulta da base de dados 226 para referência. 1. Considere um conjunto de pontos de ajuste desejados; 2. Considere um conjunto de impedâncias possíveis do sistema em diferentes configurações (por exemplo, cada alteração da derivação do transformador do forno constitui uma alteração da impe-dância do sistema); 3. Considere o limite inferior e o limite superior conhecidos para as reatâncias variáveis; 4. Considere a faixa esperada da impedância da carga de forno em cada fase; 5. Para cada ponto de ajuste de energia e configuração de sistema e para cada conjunto de impedâncias de carga, calcule os valores para a reatância variável Xvar em cada fase que atende as equações 1 e 2, onde cada Xvar está dentro da faixa limitada pelo limite superior e inferior; 6. Se uma solução razoável não for encontrada na etapa 5 para atender ao ponto de ajuste desejado, estabeleça todos os Xvar para seu valor de limite superior ou inferior de modo a ir de encontro ao valor mais próximo do ponto de ajuste de energia desejado sem consideração ao valor de desequilíbrio; 7. Grave os valores Xvar obtidos em 5 ou 6 em uma tabela de consulta, de acordo com os valores de impedância; 8. Continue através do conjunto de impedâncias da carga até que a tabela de consulta esteja completa; 9. Repita as etapas 5 até 8 para todos os outros pontos de ajuste e configurações de sistema desejados; 10. Se a reatância variável for obtida através da aplicação dos tiristores, ao invés, ou em adição, calcular o Xvar, a quantidade do ângulo de comutação do tiristor correspondendo ao valor Xvar pode ser diretamente calculada e gravada.

[00141] Uma vez que as tabelas de consulta sejam criadas, o método seguinte é executado durante a operação do forno: 1. Medir a impedância da carga do forno para cada fase através da medição da corrente e tensão da carga 2. Obter o ponto de ajuste desejado 3. Obter a informação sobre a configuração do sistema 4. Encontrar a Tabela apropriada correspondendo ao ponto de ajuste e à configuração do sistema desejados 5. Para cada valor de impedância da carga, ler a quantidade correspondente de Xvar a partir da tabela de consulta. Se o valor de impedância da carga medido se situar entre os valores de índice da tabela, encontrar o valor correspondente de Xvar através da interpola-ção. 6. Estabeleça o valor dos reatores variáveis para o valor calculado. 7. Se os ângulos de comutação estiverem armazenados nas tabelas de consulta ao invés dos valores Xvar, os valores lidos são os ângulos de comutação. Se não, os valores Xvar são convertidos para os ângulos de comutação.

[00142] A Tabela 4 abaixo apresente um exemplo da aplicação do método acima para 10 casos diferentes de impedância da carga. A meta é manter o ponto de ajuste de energia de 54 MW e minimizar a corrente desequilibrada em uma carga de forno abastecida por um sistema trifásico com três fios. Estes resultados podem ser comparados com os casos apresentados na Tabela 5, onde a meta não envolve a compensação de desequilíbrio e os valores Xvar nas três fases eram iguais aos valores requeridos para manter o ponto de ajuste de energia trifásica. Neste caso, o limite inferior em relação à Xvar é 0 e a corrente desequilibrada é igual a I2 (nenhuma corrente de seqüência zero pode fluir).

[00143] Nos casos 1, 2, 4, 5 e 7 na Tabela 4, o ponto de ajuste de energia pode ser mantido, enquanto o desequilíbrio é reduzido para quase zero. Nos casos 3, 6 e 8, o ponto de ajuste de energia pode ser mantido, mas o desequilíbrio não é zero apesar de ainda inferior do que no caso sem a compensação de desequilíbrio. Isto é devido ao limite inferior ser alcançado no Xvar em pelo menos uma das fases.

[00144] Nos casos 9 e 10 todos os valores Xvar são estabelecidos para zero para maximizar a energia e levar a mesma para o mais próximo do valor de ponto de ajuste. Entretanto, isto é feito por negligenciar a magnitude da corrente desequilibrada à medida que manter o nível de energia tem maior prioridade. A redução na corrente desequilibrada é evidente à partir da comparação da Tabela 5 com a 4.

Tabela 4: Com Compensação De Desequilíbrio {Equilíbrio De Energia Por Fase) (1a parte) Tabela 4; (2a parte) Tabela 5: Sem Compensação De Desequilíbrio {Sem Equilíbrio De Energia Por Fase) (1a parte) Tabela 5: (2a parte) [00145] É descrito abaixo um método de controle para estabilização de corrente e minimização de desequilíbrio de carga de forno trifásico com três fios utilizando controle independente de reatâncias variáveis em linha. A estabilização de corrente é definida como controlar o componente de seqüência positiva da corrente.

[00146] O seguinte cálculo anterior é feito enquanto o sistema de forno está fora de linha e as tabelas de consulta resultantes são armazenadas na memória do sistema de controle para referência. 1. Considere um conjunto de pontos de ajuste de corrente desejados lsp. 2. Considere um conjunto de impedâncias possíveis do sistema em diferentes configurações (por exemplo, cada alteração de derivação do transformador do forno constitui uma alteração de impe-dância do sistema) 3. Considere o limite superior e limite inferior conhecidos para a reatância variável 4. Considere a faixa esperada de impedâncias da carga do forno em cada fase 5. Para cada ponto de ajuste de corrente e configuração de sistema, e para cada conjunto de impedâncias da carga, calcule o valor para Xvar em cada fase que atenda às condições abaixo: l'"il - Up |/2| = valor mínimo onde cada Xvar está dentro da faixa limitada pelos limites superior e inferior. 6. Se uma solução razoável não for encontrada na etapa 5 para ir de encontro ao ponto de ajuste de corrente desejado, estabeleça todos os valores Xvar para seu valor de limite superior ou inferior de modo a ir de encontro ao valor mais próximo do ponto de ajuste de corrente desejado, sem consideração ao valor de desequilíbrio. 7. Grave os valores Xvar obtidos em 5 ou 6 em uma tabela de consulta. 8. Continue através do conjunto de impedâncias da carga até que a tabela de consultas esteja completa. 9. Repita as etapas 5 até 8 para todos os pontos de ajustes e configurações de sistema desejados. 10. Se a reatância variável for obtida através da aplicação dos tiristores, ao invés, ou em adição calcular o valor Xvar, a quantidade do ângulo de comutação do tiristor correspondente pode ser diretamente calculada e gravada.

[00147] Uma vez que as tabelas de consulta sejam criadas, o método seguinte é executado durante a operação do forno: 1. Medir a impedância da carga do forno para cada fase através da medição da corrente e tensão da carga 2. Obter o ponto de ajuste desejado 3. Obter a informação sobre a configuração do sistema 4. Encontrar a Tabela de consulta apropriada correspondendo ao ponto de ajuste de corrente e à configuração do sistema desejados 5. Para cada valor de impedância da carga, ler a quantidade correspondente de Xvar a partir da tabela de consulta. Se o valor de impedância da carga medido se situar entre os valores de índice da tabela de consulta, encontrar o valor correspondente de Xvar através da interpolação. 6. Estabeleça o valor dos reatores variáveis para o valor calculado. 7. Se os ângulos de comutação estiverem armazenados nas tabelas de consulta ao invés dos Xvar, os valores lidos são os ângulos de comutação diretamente. Se não, os valores de reatância são convertidos para os ângulos de comutação.

[00148] A Tabela 6 apresenta um exemplo da aplicação do método acima para 10 casos diferentes de impedâncía de carga. A meta é manter o ponto de ajuste de corrente de 1030+/-5 A e minimizar a corrente desequilibrada em uma carga de forno abastecida por um sistema trifásico com três fios operando à partir de uma fonte de 34,5 kV. Estes resultados podem ser comparados com a Tabela 7, onde a meta não envolvia a compensação de desequilíbrio. Neste caso, o limite inferior em relação a Xvar é 0 e a corrente desequilibrada é igual a I2 (nenhuma corrente de seqüência zero por fluir).

[00149] Nos casos 1 até 5 e 7 na Tabela 6, o ponto de ajuste de corrente pode ser mantido, enquanto o desequilíbrio é reduzido para quase zero. Nos casos 6 e 8, o ponto de ajuste pode ser mantido, mas o desequilíbrio não é zero (apesar de que inferior ao caso de sem compensação), isto é porque o limite inferior é alcançado em Xvar em pelo menos uma das fases.

[00150] Nos casos 9 e 10, todos os valores Xvar são estabelecidos para zero para maximizar a corrente e levara mesma para o mais próximo do valor de ponto de ajuste. Entretanto, isto ê feito ao custo de negligenciar a magnitude da corrente desequilibrada, à medida que manter o nível de corrente tinha tido uma maior prioridade. Como é evidente à partir de uma comparação da Tabela 6 com a 7, a compensação utilizando os reatores variáveis permite uma estabilização de corrente substancial mente aperfeiçoada e valores de desequilíbrio dentro do nível normal mente aceitável de 10%.

Tabela 6: Estabilização de Corrente e Minimizaçâo de Desequilíbrio com Compensação (1a parte) Tabela 6: (2a parte) Tabela 7: Sem Compensação {1a parte) Tabela 7: (2a parte) [00151] É descrito abaixo um método de controle para estabilização de energia por fase de forno trífásico com três fios com pontos de ajuste diferentes utilizando controle independente das várias reatâncias variáveis em linha. Se as tensões da fonte forem equilibradas» a estabilização de energia por fase com pontos de ajuste diferentes significaria a estabilização de energia trífásíca junto com manter a corrente desequilibrada em um valor fixo.

[00152] O seguinte cálculo anterior é feito fora de linha e os resultados são armazenados na memória do sistema de controle para referência. 1. Considere um conjunto de pontos de ajuste de energia por fase desejados; 2. Considere um conjunto de impedâncias possíveis do sistema em diferentes configurações (por exemplo, cada alteração da derivação do transformador do forno constitui uma alteração da impe-dância do sistema); 3. Considere o limite inferior e o limite superior conhecidos para as reatâncias variáveis; 4. Considere a faixa esperada da impedância da carga de forno em cada fase; 5. Para cada ponto de ajuste de energia trifásica (a soma dos três pontos de energia trifásica) e configuração de sistema e para cada conjunto de impedâncias de carga, calcule os valores para Xvar em cada fase que atende a equação 1 e minimize o desvio em cada energia de fase para seu ponto de ajuste de energia correspondente, onde cada Xvar está dentro da faixa limitada pelos limites superior e inferior; 6. Se uma solução razoável não for encontrada na etapa 5 para atender ao ponto de ajuste de energia trifásica desejado, estabeleça todos os valores Xvar para seus valores de limite superior ou inferior de modo a ir de encontro ao valor mais próximo do ponto de ajuste de energia trifásica desejado sem consideração à estabilização de energia por fase; 7. Grave os valores Xvar obtidos em 5 ou 6 em uma tabela de consulta; 8. Continue através do conjunto de impedâncias da carga até que a tabela de consulta esteja completa; 9. Repita as etapas 5 até 8 para todos os outros pontos de ajuste e configurações de sistema desejados; 10. Se a reatância variável for obtida através da aplicação dos tiristores, ao invés, ou em adição, calcular o valor Xvar, a quanti- dade do ângulo de comutação do tiristor pode ser diretamente calculada e grava.

[00153] Uma vez que as tabelas de consulta estejam criadas, o método seguinte é executado durante a operação do forno: 1. Medir a impedância da carga do forno para cada fase através da medição da corrente e tensão da carga 2. Obter os pontos de ajuste de energia desejado para cada fase 3. Obter a informação sobre a configuração do sistema 4. Encontrar a Tabela de consulta apropriada correspondendo aos pontos de ajuste de energia por fase e à configuração do sistema 5. Para cada valor de impedância da carga, ler a quantidade correspondente de Xvar a partir da tabela de consulta. Se o valor de impedância da carga medido se situar entre os valores de índice da tabela de consulta, encontrar o valor correspondente de Xvar através da interpolação. 6. Estabeleça o valor dos reatores variáveis para o valor calculado. 7. Se os ângulos de comutação estiverem armazenados nas tabelas de consulta ao invés dos valores Xvar, os valores lidos são os ângulos de comutação diretamente. Se não, os valores de reatância são convertidos para os ângulos de comutação.

[00154] A Tabela 8 abaixo apresenta um exemplo da aplicação do método acima para 10 casos diferentes de impedância de carga. A meta é manter os pontos de ajustes de energia por fase de 18,18 e 20 MW (56 MW trifásico) para uma carga de forno abastecida por um sistema trifásico com três fios. Neste caso, o limite inferior em relação a Xvar é 0.

[00155] Em todos os casos, com a exceção do caso 10, o ponto de ajuste de energia trifásica é mantido. Em todos os casos, com exceção dos casos 3, 8 e 10, os pontos de ajuste de energia por fase são alcançados. Observe também que para estes casos, todos os valores de corrente de seqüência negativa (I2) se tornam igual a 67 A. nos casos 3 e 8, os pontos de ajuste de energia por fase não podem ser mantidos porque o limite inferior é alcançado em Xvar em pelo menos uma das fases. No caso 10, todos os valores Xvar são estabelecidos para zero para maximizar a energia e levar a mesma para mais próximo do valor de ponto de ajuste. Entretanto, isto é feito por negligenciar ir de encontro aos pontos de ajuste de energia por fase, à medida que manter o nível de energia trifásica tenha maior prioridade.

Tabela 8: Estabilização de energia por fase com pontos de ajuste desiguais (1a parte) Tabela 8: (2a parte) [00156] Ê descrito abaixo um método de controle para a estabilização de corrente por fase de carga de forno trifásico com três fios com pontos de ajuste de corrente desiguais utilizando controle independente de reatâncias variáveis em linha, A estabilização de corrente é definida como controlar o componente de seqüência positiva da corrente.

1. Considere um conjunto de pontos de ajuste de corrente por fase desejados lspA. lspB e lspC 2. Considere um conjunto de impedâncias possíveis do sistema em diferentes configurações (por exemplo, cada alteração de derivação do transformador do forno constitui uma alteração de impe-dância do sistema) 3. Considere o limite superior e limite inferior conhecidos para a reatância variável 4. Considere a faixa esperada de impedâncias da carga do forno em cada fase 5. Para cada conjunto de pontos de ajustes de corrente tri-fásica e configuração de sistema, e para cada conjunto de impedâncias de carga, calcular o valor para Xvar em cada fase que atenda às seguintes equações: onde cada Xvar está dentro da faixa limitada pelos limites superior e inferior. 6. Se uma solução razoável não for encontrada na etapa 5 para ir de encontro aos pontos de ajuste de corrente trifásica desejados, estabeleça todos os valores Xvar para seus valores de limite superior ou inferior de modo a ir de encontro ao valor mais próximo do ponto de ajuste de corrente médio trifásico desejado. (lspA + Ispb + lspc)/3. 7. Grave os valores Xvar obtidos em 5 ou 6 em uma tabela de consulta. 8. Continue através do conjunto de impedâncias da carga até que a tabela de consultas esteja completa. 9. Repita as etapas 5 até 8 para todos os pontos de ajustes e configurações de sistema desejados. 10. Se a reatância variável for obtida através da aplicação dos tiristores, ao invés, ou em adição, calcular o valor Xvar, a quantidade do ângulo de comutação do tiristor pode ser diretamente calculada e gravada.

[00157] Uma vez que as tabelas de consulta sejam criadas, o método seguinte é executado durante a operação do forno: 1. Medir a impedância da carga do forno para cada fase através da medição da corrente e tensão da carga 2. Obter o ponto de ajuste de corrente desejado para cada fase 3. Obter a informação sobre a configuração do sistema 4. Encontrar a Tabela de consulta apropriada correspondendo aos pontos de ajuste de corrente por fase e configuração de sistema desejados 5. Para cada valor de impedância da carga, ler a quantidade correspondente de valor Xvar a partir da tabela de consulta. Se o valor de impedância da carga medido se situar entre os valores de índice da tabela de consulta, encontrar o valor Xvar correspondente através da interpolação. 6. Estabeleça o valor dos reatores variáveis para o valor calculado. 7. Se os ângulos de comutação estiverem armazenados nas tabelas de consulta ao invés dos Xvar, os valores lidos são os ângulos de comutação diretamente. Se não, os valores de reatância são convertidos para os ângulos de comutação.

[00158] A Tabela 9 abaixo apresenta um exemplo da aplicação do método acima para 10 casos diferentes de impedância de cara. A meta é manter os pontos de ajustes de corrente por fase de 1065,1065 e 1172 A para as fases A, B e C respectivamente, para uma carga de forno abastecida por um sistema trifásico com três fios. Neste caso, o limite inferior em relação a Xvar é 0.

[00159] Em todos os casos, com a exceção dos casos 6, 8, 9 e 10, os pontos de ajuste de corrente por fase são alcançados. Para estes casos, todos os valores I2 se tornam 72 A e todos os valores 11 se tornam 1099 A. Nos casos 6 e 8, os pontos de ajuste de corrente por fase não podem ser mantidos porque o limite inferior é alcançado em Xvar em pelo menos uma das fases. Entretanto, o ponto de ajuste trifásico médio (ou corrente de seqüência positiva) de 1099 A é alcançado.

[00160] Nos casos 9 e 10, todos os valores Xvar são estabelecidos para zero para maximizar a corrente trifásica média e levar a mesma para mais próxima do valor de pontos de ajuste. Entretanto, isto é feito por se negligenciar o requerimento de ir de encontro aos pontos de ajuste de corrente por fase, à medida que manter o nível de corrente trifásica possui maior prioridade.

Tabela 9: Estabilização de corrente por fase com pontos de ajuste desiguais (1a parte) Tabela 9: (2a parte) [00161] Referindo-se às Figuras 14 e 15, uma versão generalizada dos métodos de controle acima é descrita. A Figura 14 é um fluxograma de um método para compensação em um forno elétrico multífase. A Figura 15 é um fluxograma de um método para gerar tabelas de consulta para uso no método de compensação.

[00162] O método de compensação ilustrado na Figura 14 é designado pelo número de referência 1400 e começa na etapa 1405, na qual a impedância da carga é medida para cada fase. Na etapa 1410, um ponto de ajuste para cada fase é determinado. O ponto de ajuste pode ser um ponto de ajuste de energia, de corrente, de desequilíbrio, ou outro ponto de ajuste relevante para os propósitos de estabilidade e controle do forno. Na etapa 1415, a configuração dos sistema de controle é determinada.

[00163] Na etapa 1420 o controlador central 200 utiliza a impedância medida para cada fase, o ponto de ajuste e a configuração de sistema para consultar os valores de reatância variável apropriados em uma tabela de consulta. Por conseqüência, os valores de reatância variável são determinados em função das características de impedância em todas as fases. Na etapa 1425, os reatores variáveis são configurados para cada fase para o respectivo valor de reatância variável determinado à partir da tabela de consulta na etapa 1420. O método 1400 é executado, ou está sob supervisão, do controlador 200 para cada forno 101.

[00164] O método para gerar uma tabela de consulta ilustrado na Figura 15 é designado pelo número de referência 1500 e começa na etapa 1505, na qual um conjunto desejado de pontos de ajuste é determinado. Na etapa 1510, um conjunto de possíveis configurações de sistema é determinado. Na etapa 1515, os limites superior e inferior em relação aos reatores variáveis são determinados. Na etapa 1520, a faixa de variação esperada na impedância de carga é determinada para cada fase.

[00165] Na etapa 1525, o valor de reatância variável para cada fase é calculado para um dado ponto de ajuste, configuração de sistema e impedância de carga. Na etapa 1530, o controlador central 200 verifica se o valor de reatância variável para cada fase calculado na etapa 1525 é razoável. Se ele não for razoável, por exemplo, devido ao mesmo estar fora dos limites de performance do reator variável, o valor de reatância variável é estabelecido para seu valor limite inferior ou superior, à medida que apropriado, na etapa 1535. Se o valor de reatância calculado for razoável, ele agravado na tabela de consulta na etapa 1540. Opcionalmente, o valor de reatância variável pode ser utilizado para calcular e gravar os ângulos de comutação do tiristor correspondente, na etapa 1545.

[00166] Na etapa 1550, o controlador central 200 verifica se os valores de reatância variável foram calculados para todas as combinações de parâmetros determinadas nas etapas 1505 até 1520. Se nem todas as combinações de parâmetros tiverem sido utilizadas para calcular os valores de reatância variável, o método retorna para a etapa 1525 para executar o restante dos cálculos e criar as tabelas de consulta, à medida que necessárias. O método 1500 é executado pelo controlador central 200 enquanto o sistema de forno está fora de linha. As tabelas de consulta geradas de acordo com o método 1500 são então utilizadas no método de compensação 1400.

[00167] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem se afastar do espírito ou das características essenciais da mesma. Certas adaptações e modificações da invenção serão óbvias para os versados na técnica. Portanto, as modalidades discutidas acima são consideradas como sendo ilustrativas e não restritivas, o escopo da invenção sendo indicado pelas reivindicações anexas ao invés do que pela descrição anterior, e todas as alterações que surjam dentro do significado e do alcance de equivalência das reivindicações são portanto pretendidas de serem abrangidas neste documento.

REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. Sistema de controle para controlar um forno elétrico mul-ti-fase (101, 101a, 101b) acoplado com uma fonte de alimentação mul-ti-fase (110), o sistema de controle (100,200) compreendendo: um reator variável (118, 118a, 118b) acoplado entre cada fase (112, 112a, 112b) do forno elétrico multi-fase (101, 101a, 101b) e a respectiva fase da fonte de alimentação multi-fase (110); dispositivo de monitoramento acoplado com cada reator variável para monitorar uma característica de operação de cada fase do forno elétrico e para determinar se a característica de operação de pelo menos uma fase se desvia de um respectivo ponto de ajuste; dispositivo de controle acoplado com cada reator variável (118, 118a, 118b para monitorar uma característica de operação de cada fase (112, 112a, 112b) do forno elétrico multi-fase (101, 101a, 101b) e para determinar se a característica de operação de pelo menos ums fase se desvia de um ponto de ajuste respectivo; e dispositivo de controle (128, 128a, 128b) acoplado a cada reator variável (118, 118a, 118b) e ao dispositivo de monitoramento; caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle (128, 128a, 128b) estabelece um valor de cada reator variável (118, 118a, 118b) de acordo com o ponto de ajuste da fase com a qual ele está acoplado, o dispositivo de controle (128, 128a, 128b) sendo configurado para estabelecer o valor de cada reator variável para atingir um respectivo ponto de ajuste baseado em características de operação de todas as fases em resposta à determinação pelo dispositivo de monitoramento que a característica de operação de pelo menos uma fase se desvia do respectivo ponto de ajuste.

2. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle possui acesso a uma memória contendo uma tabela de consulta e onde o dispositivo de controle estabelece os valores baseados na tabela de consulta.

3. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ponto de ajuste compreende um ponto de ajuste de energia e onde a característica de operação compreende consumo de energia.

4. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de monitoramento determina uma diferença entre o ponto de ajuste de energia para a pelo menos uma fase e o consumo de energia para a pelo menos uma fase e onde o dispositivo de controle inclui um componente de seleção de reatância para selecionar um valor ajustado baseado na diferença.

5. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ponto de ajuste compreende um ponto de ajuste de corrente e onde a característica de operação compreende consumo de corrente.

6. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos pontos de ajuste para uma das fases difere de outro dos pontos de ajuste para outra das fases.

7. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a característica de operação é uma característica de impedância.

8. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um controlador central (200) compreendendo o dispositivo de monitoramento e o dispositivo de controle.

9. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um controlador de reatância variável (128) acoplado com cada reator variável para estabelecer o valor do respectivo reator variável e um controlador central (200) compreendendo o dispositivo de monitoramento, o controlador cen-tral(200) sendo acoplado com cada controlador de reatância variável (128) e controlando cada controlador de reatância variável (1280.

10. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, onde o forno elétrico multi-fase (101, 101a, 101b) é um forno de arco elétrico trifásico.

11. Método para controlar um forno elétrico multi-fase, cada fase sendo acoplada com uma fonte de alimentação multi-fase (110) através de um reator variável associado (118, 118a, 118b) e possuindo um ponto de ajuste, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: determinar se a característica de operação de pelo menos uma fase se desvia do respectivo ponto de ajuste; e ajustar os valores de cada reator variável (118, 118a, 118b) de acordo com o ponto de ajuste da fase à qual ele está acoplado com base em características de operação de todas as fases quando for determinado que a característica de operação da pelo menos uma das fases se desvia do respectivo ponto de ajuste.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de ajustar inclui acessar uma tabela de consulta armazenando valor de reatância e ler os valores de reatância a partir da tabela de consulta baseado nas características de operação de todas as fases.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o ponto de ajuste compreende um ponto de ajuste de energia e onde a característica de operação compreende consumo de energia.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar inclui calcular uma diferença entre o ponto de ajuste de energia para a pelo menos uma fase e o consumo de energia para a pelo menos uma fase e inclui selecionar valores ajustados baseados na diferença.

15. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que de o ponto de ajuste compreende um ponto de ajuste de corrente e onde a característica de operação compreende consumo de corrente.

16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos pontos de ajustes para uma das fases difere de outro dos pontos de ajuste para outra das fases.

17. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a característica de operação é uma característica de impedância.

18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o forno elétrico multi-fase (101, 101a, 101b) é um forno de arco elétrico trifásico.