CA1253217A - Generateur thermo-inductif pour la production de fluide chaud - Google Patents
Generateur thermo-inductif pour la production de fluide chaudInfo
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- CA1253217A CA1253217A CA000502839A CA502839A CA1253217A CA 1253217 A CA1253217 A CA 1253217A CA 000502839 A CA000502839 A CA 000502839A CA 502839 A CA502839 A CA 502839A CA 1253217 A CA1253217 A CA 1253217A
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Abstract
La présente divulgation décrit un générateur thermo-inductif pour la production de fluide chaud. La générateur est du type transformateur à enroulement secondaire tubulaire en court-circuit parcouru par le fluide à chauffer, caractérisé en ce que ledit enroulement secondaire tubulaire comprend une pluralité de n circuits élémentaires tubulaires hydrauliquement reliés, lesdits circuits élémentaires comprenant des moyens de couplage électrique, et en ce que les différents circuits élémentaires sont mis électriquement en service par des thyristors pilotés électroniquement de façon séquentielle.
Description
1'~53~1~7 .
La pré~ente invention concerne un générateur thermo-irductif pour la production de fluids chaud.
On conna~t par le document britannique n 2 105 159A un générateur thermo-inductif du type transformateur comportant un circuit magnétique, un enroulement primaire, alimenté en courant électrique et un enroule-ment ~econdaire tubulaire parcouru par un ~luide à chauffor, ledit enroulement secondaire tubulaire étant mis électriquement en court-cir-cult.
Dans ce documsnt, il est fait mention d'une commande par thyris-tors, mais la solution présentée implique :
- que la régulation soit faite au primalre du trans~ormateur du fait du court-circuitage complet de la spire de l'enroulement secondaire de chauffe, - que la tension au primaire soit faible et compatible avec ce que peuvent supporter les thyristors, d'où une limitation de la pulssancs des appareils, - de faire la régulation par variation de l'angle de phase si l'on veut une régulation continue de zero à la puissance maximale sans avoir de pointes d'intensité à l'enclenohement. Cette solution donne un mauvais aosinus ~ dans la zone des faibles puissances appelées d'où un mauvals rendement. En effet, le cosinus ~ est d'autant meilleur que la puissance sst forte.
Dans le cas d'un primaire haute tension, on peut aussi faire la régulation à l'aide d'un régleur en charge au primaire, mais c'est une solution onéreuse.
On peut enfln travailler par "trains d'onde~" avec un contacteur ou un disJon¢teur de manoeuvre agissant par "tout ou rien" mais on a dans ce cas un appel de puissance très élevé à chaque enclenchement, ce qui donne des ~urintensités sur le réseau d'alimentation.
Enfin, l'utllisation connue d'unltés monophasées couplées en tri-phasé conduit, là encore, à un coût plus élevé que celui d'un oircuit magnétique triphasé.
Le but de la solution proposée est donc d'obtenir un appareil dont le coût ~oit inférieur à celui dss ensembles de chauffage connus, telles .
~4~
i'Z5~
par exemple les chaudière~ électriques à électrodes qui nécessitent en plus un transformateur cl'i301ement.
Et de plus, de permettre l'obtention d'une rsgulation par paliers su~isamment fins depuis le zéro de puissance ~usqu'à la puissance maxi-male avec des appels de courants supportables pour le réseau d'alimenta-tion.
L'invention a ain~i pour ob~et un générateur thermo-inducti~ pour la production de fluide chaudt du type transformateur en court-circuit comprenant un circuit magnétique, un enroulement primaire alimenté en courant électrique et un enroulement secondaire tubulaire mls électri-quement en court-circuit et parcouru par un ~luide à chauffer, caracté-risé en ce que ledit enroulement secondaire tubulaire-comprend une plu-ralité de n circuits élémentaires tubulaires hyclrauliquement reliés, lesdits circuit3 élémentaires tubulaires comprenant des moysns de cou-plages électriques, et en ce que le~ différents circuit3 élémentaires sont mis électriquement en service par de~ thyristors commandés par des moyen~ électroniques.
Selon une réalisation pré~érée les n circuits élémentaires sont répartis sur trois colonnes d'un circuit magnétique triphasé.
Les circuits élémentaires tubulaires peuvent êtrs reliés hydrauli-quement et électrlquement en série, en parallèle ou en série parallèle.
On va maintenant décrite un exemple de réalisatior. particulier de l'invention en se référant au dessin ci-~oint dan~ lequel :
La ~igure 1 montre une vue générale cl'un générateur thermo-induc-ti~ selon l'invention.
La figure 2 montre le même générateur que celui de la ~igure 1 mais vu du côté de l'alimentation des sorties haute tension.
La figure 3 donne une réalisation de montage de l'enroulement secondaire montrant les couplages hydrauliques et électriques.
La figure 4 est un schéma électrlque et hydraulique corre3pondant à la figure 3.
La figure 5 représente le schéma électrique équivalent à la ~igure 4.
La figure 6 représente le schéma électronique de régulation et de commande des thyristors pour un montage comprsnant quatre gradins de i'~S~
régulation.
Les figures 7 et 8 sont des dia8rammes de fonctiornement.
L'invention peut être décrite de la fason suivante, à l'aide de~
figures 1 à 8.
Sur un circuit magnétique triphasé 1 (fig.2) sont montés concen-triquement sur chacun des trois noyaux un enroulement primaire 2 con~ti-tué de fils électriques et raccordé au réseau haute tension par des bornes embrochables 3 et un enroulement secondaire 4 ~fig.1) formé de tubes montés hydrauliquement en série, en parallèle ou _n combinaison des deux.
La figure 1 illustre le montage, par noyau, de quatre tubes 5, 6, 7 et 8 en parallèle.
Les tube~ débouchent dans des collecteurs intermédiaires 9 à 14 puis dans des colleoteurs généraux 15 et 16 (fig.3).
Lesdits tubes sont, au moins en partie, isolés électriquement des ¢ollecteurs par des manchons 17 ? suivant le couplage électrique choisi.
La figure 3 montre bien le montage hydraulique en parallèle, sur chaque colonne, des quatre circuits élémentaires tubulalres 5, 6, 7 et 8 et également de l'ensemble de chaque colorne, en parallèle sur les colleoteurs généraux 15 et 16. De cette fagon, on assure un débit suffi-sant aveo une vitesse fonction de l'installation sans pertes de charge trop importantes.
Le couplage électrique est réalisé par des barrettes 18 à 29, des manchons isolants 17 at des groupes de thyristors tête-bêche 30, 31, 32 et 33.
La figure 4 permet de mieux voir le circuit électrique. Sur ce schéma, on voit bien les mises sn séries, par groupe de deux, au moyen des barrettss 18 à 23, des circuits élémentairss tubulaires ~ st 7 d'une part et 5 et 6 d'autre part pour chaque colonne.
Sur ce schéma, le circuit hydraulique aboutit à un échangeur de chaleur comprenant un primaire 34 et un secondaire 35. Une pompe 36 assurs la circulation.
La figure 5 représente le schéma éleotrique équivalent de la ~igure 4, les mêmes références représentant les mêmes éléments.
Le groupe de thyristors 30 comprend les thyristors 30A et 30B, le 3'~
~, groupe 31 les thyristors 31A et 31B, le groupe 32 les thy-ristors 32A et 32B et le groupe 33, les thyristors 33A et 33B.
L,a figure 6 donne le schéma électronique de régu-lation et de commande des thyristors correspondant à lafigure 5, et donc pour le générateur thermo-inductif repré-senté sur les figures précédentes.
Sur cette figure, on a figuré par huit carrés, les huit thyristors 30A et 33B. Ces thyristors sont com-mandés par des modulateurs 40, 41, 42 et 43.
Les ordres sont donnés par un séquenceur 44 qui possède quatre sorties, une par modulateur selon un prin-cipe connu.
Les informations liées à l'utilisation sont col-lectées par un régula-teur 45 qui compare la température affichée avec celle mesurée par l'intermédiaire d'une son-de.
La figure 7 donne le diayramme ob-tenu pour 80%
de la puissance et la figure 8 pour 20%.
Les zones 61 et 71 donnent la durée d'un cycle dans 10s deux cas de figure.
Sur ces deux figures, les courbes repérées a, b, c et d représentent respectivement le temps de conduc-tion respectif des groupes de thyristors 30, 31, 32 et 33 par rapport à cette durée de cycle (61 pour la figure 7 et 71 pour la figure 8) prise pour unité. La courbe P de ces deux figures, qui est la somme des courbes précéden-tes, représente donc le niveau de puissance dans chacun des deux cas de figure. Sur la figure 7, on voit que le niveau de puissance est un peu supérieur à 75%, exactement 80%, ce qui correspond au temps de conduction de chacun des groupes 30 à 33 de thyristors. Sur la figure 8, ce niveau est de 20%.
Le fonctionnement de l'ensemble peut être décrit 1;~5 ~a -de la fa~on suivante:
A partir du réseau d'alimentation non représen-té, un courant électrique est injecté dans l'enroulement primaire, courant qui génère un champ qui, par l'intermé-diaire du circuit magnétique, va générer à son tour un cou-rant dans les tubes de l'enroulement secondaire.
Les spires de cet enroulement qui sont court-circuitées vont s'echauffer et par suite chauffer le flui-de qui parcourt les tubes et les collecteurs.
Ce fonctionnement est équivalent à celui d'un transformateur dont le secondaire est chargé par des ré-sistances.
L'allumage de tout ou partie des thyristors per-met à volonté de mettre en service une ou plusieurs por-tions d'enroulement secondaire et permet ainsi une régu-lation, les ordres étant donnés par l'ensemble électroni-que décrit en relation avec la figure 6.
La pré~ente invention concerne un générateur thermo-irductif pour la production de fluids chaud.
On conna~t par le document britannique n 2 105 159A un générateur thermo-inductif du type transformateur comportant un circuit magnétique, un enroulement primaire, alimenté en courant électrique et un enroule-ment ~econdaire tubulaire parcouru par un ~luide à chauffor, ledit enroulement secondaire tubulaire étant mis électriquement en court-cir-cult.
Dans ce documsnt, il est fait mention d'une commande par thyris-tors, mais la solution présentée implique :
- que la régulation soit faite au primalre du trans~ormateur du fait du court-circuitage complet de la spire de l'enroulement secondaire de chauffe, - que la tension au primaire soit faible et compatible avec ce que peuvent supporter les thyristors, d'où une limitation de la pulssancs des appareils, - de faire la régulation par variation de l'angle de phase si l'on veut une régulation continue de zero à la puissance maximale sans avoir de pointes d'intensité à l'enclenohement. Cette solution donne un mauvais aosinus ~ dans la zone des faibles puissances appelées d'où un mauvals rendement. En effet, le cosinus ~ est d'autant meilleur que la puissance sst forte.
Dans le cas d'un primaire haute tension, on peut aussi faire la régulation à l'aide d'un régleur en charge au primaire, mais c'est une solution onéreuse.
On peut enfln travailler par "trains d'onde~" avec un contacteur ou un disJon¢teur de manoeuvre agissant par "tout ou rien" mais on a dans ce cas un appel de puissance très élevé à chaque enclenchement, ce qui donne des ~urintensités sur le réseau d'alimentation.
Enfin, l'utllisation connue d'unltés monophasées couplées en tri-phasé conduit, là encore, à un coût plus élevé que celui d'un oircuit magnétique triphasé.
Le but de la solution proposée est donc d'obtenir un appareil dont le coût ~oit inférieur à celui dss ensembles de chauffage connus, telles .
~4~
i'Z5~
par exemple les chaudière~ électriques à électrodes qui nécessitent en plus un transformateur cl'i301ement.
Et de plus, de permettre l'obtention d'une rsgulation par paliers su~isamment fins depuis le zéro de puissance ~usqu'à la puissance maxi-male avec des appels de courants supportables pour le réseau d'alimenta-tion.
L'invention a ain~i pour ob~et un générateur thermo-inducti~ pour la production de fluide chaudt du type transformateur en court-circuit comprenant un circuit magnétique, un enroulement primaire alimenté en courant électrique et un enroulement secondaire tubulaire mls électri-quement en court-circuit et parcouru par un ~luide à chauffer, caracté-risé en ce que ledit enroulement secondaire tubulaire-comprend une plu-ralité de n circuits élémentaires tubulaires hyclrauliquement reliés, lesdits circuit3 élémentaires tubulaires comprenant des moysns de cou-plages électriques, et en ce que le~ différents circuit3 élémentaires sont mis électriquement en service par de~ thyristors commandés par des moyen~ électroniques.
Selon une réalisation pré~érée les n circuits élémentaires sont répartis sur trois colonnes d'un circuit magnétique triphasé.
Les circuits élémentaires tubulaires peuvent êtrs reliés hydrauli-quement et électrlquement en série, en parallèle ou en série parallèle.
On va maintenant décrite un exemple de réalisatior. particulier de l'invention en se référant au dessin ci-~oint dan~ lequel :
La ~igure 1 montre une vue générale cl'un générateur thermo-induc-ti~ selon l'invention.
La figure 2 montre le même générateur que celui de la ~igure 1 mais vu du côté de l'alimentation des sorties haute tension.
La figure 3 donne une réalisation de montage de l'enroulement secondaire montrant les couplages hydrauliques et électriques.
La figure 4 est un schéma électrlque et hydraulique corre3pondant à la figure 3.
La figure 5 représente le schéma électrique équivalent à la ~igure 4.
La figure 6 représente le schéma électronique de régulation et de commande des thyristors pour un montage comprsnant quatre gradins de i'~S~
régulation.
Les figures 7 et 8 sont des dia8rammes de fonctiornement.
L'invention peut être décrite de la fason suivante, à l'aide de~
figures 1 à 8.
Sur un circuit magnétique triphasé 1 (fig.2) sont montés concen-triquement sur chacun des trois noyaux un enroulement primaire 2 con~ti-tué de fils électriques et raccordé au réseau haute tension par des bornes embrochables 3 et un enroulement secondaire 4 ~fig.1) formé de tubes montés hydrauliquement en série, en parallèle ou _n combinaison des deux.
La figure 1 illustre le montage, par noyau, de quatre tubes 5, 6, 7 et 8 en parallèle.
Les tube~ débouchent dans des collecteurs intermédiaires 9 à 14 puis dans des colleoteurs généraux 15 et 16 (fig.3).
Lesdits tubes sont, au moins en partie, isolés électriquement des ¢ollecteurs par des manchons 17 ? suivant le couplage électrique choisi.
La figure 3 montre bien le montage hydraulique en parallèle, sur chaque colonne, des quatre circuits élémentaires tubulalres 5, 6, 7 et 8 et également de l'ensemble de chaque colorne, en parallèle sur les colleoteurs généraux 15 et 16. De cette fagon, on assure un débit suffi-sant aveo une vitesse fonction de l'installation sans pertes de charge trop importantes.
Le couplage électrique est réalisé par des barrettes 18 à 29, des manchons isolants 17 at des groupes de thyristors tête-bêche 30, 31, 32 et 33.
La figure 4 permet de mieux voir le circuit électrique. Sur ce schéma, on voit bien les mises sn séries, par groupe de deux, au moyen des barrettss 18 à 23, des circuits élémentairss tubulaires ~ st 7 d'une part et 5 et 6 d'autre part pour chaque colonne.
Sur ce schéma, le circuit hydraulique aboutit à un échangeur de chaleur comprenant un primaire 34 et un secondaire 35. Une pompe 36 assurs la circulation.
La figure 5 représente le schéma éleotrique équivalent de la ~igure 4, les mêmes références représentant les mêmes éléments.
Le groupe de thyristors 30 comprend les thyristors 30A et 30B, le 3'~
~, groupe 31 les thyristors 31A et 31B, le groupe 32 les thy-ristors 32A et 32B et le groupe 33, les thyristors 33A et 33B.
L,a figure 6 donne le schéma électronique de régu-lation et de commande des thyristors correspondant à lafigure 5, et donc pour le générateur thermo-inductif repré-senté sur les figures précédentes.
Sur cette figure, on a figuré par huit carrés, les huit thyristors 30A et 33B. Ces thyristors sont com-mandés par des modulateurs 40, 41, 42 et 43.
Les ordres sont donnés par un séquenceur 44 qui possède quatre sorties, une par modulateur selon un prin-cipe connu.
Les informations liées à l'utilisation sont col-lectées par un régula-teur 45 qui compare la température affichée avec celle mesurée par l'intermédiaire d'une son-de.
La figure 7 donne le diayramme ob-tenu pour 80%
de la puissance et la figure 8 pour 20%.
Les zones 61 et 71 donnent la durée d'un cycle dans 10s deux cas de figure.
Sur ces deux figures, les courbes repérées a, b, c et d représentent respectivement le temps de conduc-tion respectif des groupes de thyristors 30, 31, 32 et 33 par rapport à cette durée de cycle (61 pour la figure 7 et 71 pour la figure 8) prise pour unité. La courbe P de ces deux figures, qui est la somme des courbes précéden-tes, représente donc le niveau de puissance dans chacun des deux cas de figure. Sur la figure 7, on voit que le niveau de puissance est un peu supérieur à 75%, exactement 80%, ce qui correspond au temps de conduction de chacun des groupes 30 à 33 de thyristors. Sur la figure 8, ce niveau est de 20%.
Le fonctionnement de l'ensemble peut être décrit 1;~5 ~a -de la fa~on suivante:
A partir du réseau d'alimentation non représen-té, un courant électrique est injecté dans l'enroulement primaire, courant qui génère un champ qui, par l'intermé-diaire du circuit magnétique, va générer à son tour un cou-rant dans les tubes de l'enroulement secondaire.
Les spires de cet enroulement qui sont court-circuitées vont s'echauffer et par suite chauffer le flui-de qui parcourt les tubes et les collecteurs.
Ce fonctionnement est équivalent à celui d'un transformateur dont le secondaire est chargé par des ré-sistances.
L'allumage de tout ou partie des thyristors per-met à volonté de mettre en service une ou plusieurs por-tions d'enroulement secondaire et permet ainsi une régu-lation, les ordres étant donnés par l'ensemble électroni-que décrit en relation avec la figure 6.
Claims (9)
1. Générateur thermo-inductif pour la produc-tion de fluide chaud du type transformateur en court-circuit, comprenant un circuit magnétique, un enroulement primaire alimenté en courant électrique et un enroulement secondaire tubulaire mis électriquement en court-circuit et parcouru par un fluide à chauffer, caractérisé en ce que ledit enroulement secondaire tubulaire comprend une pluralité de n circuits élémentaires tubulaires hydrauliquement reliés, lesdits circuits élémentaires tubulaires comprenant des moyens de couplage électrique, et en ce que les différents circuits élémentaires sont mis électriquement en service par des thyristors commandés par des moyens électroniques.
2. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 1, dans lequel les n circuits élémentaires sont répartis sur trois colonnes d'un circuit magnétique triphasé.
3. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 2, dans lequel les n circuits élémentaires sont hydrauliquement reliés en série.
4. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 2, dans lequel les n circuits élémentaires sont hydrauliquement reliés, en parallèle par l'intermédiaire de collecteurs d'arrivée et de sortie.
5. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 2, dans lequel les n circuits élémentaires sont hydrauliquement reliés en série-parallèle par l'intermé-diaire de collecteurs d'arrivée et de sortie.
6. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 4, dans lequel des manchons électriques isolants sont adéquatement placés entre les collecteurs et les circuits élémentaires tubulaires selon le couplage élec-trique choisi.
7. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 5, dans lequel des manchons électriques isolants sont adéquatement placés entre les collecteurs et les circuits élémentaires tubulaires selon le couplage élec-trique choisi.
8. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de commande électroniques des thyristors comportent un régulateur, un séquenceur et des modulateurs.
9. Générateur thermo-inductif selon la reven-dication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de commande électroniques des thyristors comportent un régulateur, un séquenceur et des modulateurs.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8502934 | 1985-02-28 | ||
| FR8502934A FR2578135B1 (fr) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Generateur thermo-inductif pour la production de fluide chaud |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1253217A true CA1253217A (fr) | 1989-04-25 |
Family
ID=9316724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000502839A Expired CA1253217A (fr) | 1985-02-28 | 1986-02-27 | Generateur thermo-inductif pour la production de fluide chaud |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0193843B1 (fr) |
| AT (1) | ATE46602T1 (fr) |
| CA (1) | CA1253217A (fr) |
| DE (1) | DE3665804D1 (fr) |
| FR (1) | FR2578135B1 (fr) |
| NO (1) | NO166749C (fr) |
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|---|---|---|---|---|
| CA1253556A (fr) * | 1986-10-01 | 1989-05-02 | Richard J. Marceau | Un chauffe-fluide comprenant un noyau magnetique non conducteur ayant un enroulement primaire de fils conducteurs d'electricite |
| FR2638912B1 (fr) * | 1988-11-10 | 1994-11-18 | France Transfo Sa | Generateur de puissance electrique reglable et son utilisation pour la production d'un fluide chaud |
| US8071914B2 (en) | 2007-12-26 | 2011-12-06 | Noboru Oshima | Heating apparatus |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR527697A (fr) * | 1920-11-26 | 1921-10-28 | Societe Noel Aine Pellegrini & Cie | Transformateur pour chauffage électrique |
| FR590103A (fr) * | 1923-12-10 | 1925-06-11 | Réchauffeur éléctrique pour liquides, vapeurs et gaz | |
| US2644881A (en) * | 1948-12-20 | 1953-07-07 | Schorg Carl Christian | Inductively heated electrical contact furnace with preheater |
| DE819882C (de) * | 1949-07-26 | 1951-11-05 | Carl Dipl-Ing Schoerg | Induktiv beheizter Durchflusserhitzer |
| US3936625A (en) * | 1974-03-25 | 1976-02-03 | Pollutant Separation, Inc. | Electromagnetic induction heating apparatus |
| US4092509A (en) * | 1975-05-12 | 1978-05-30 | Mitchell Mclaren P | Induction heating appliance circuit that produces relatively high frequency signals directly from a relatively low frequency AC power input |
| IT1165994B (it) * | 1979-09-18 | 1987-04-29 | Alessandro Manneschi | Circuito oscillatorio di scr di potenza ad alta frequenza per il riscaldamento induttivo applicabile a fonditrici ed altro |
-
1985
- 1985-02-28 FR FR8502934A patent/FR2578135B1/fr not_active Expired
-
1986
- 1986-02-25 EP EP86102411A patent/EP0193843B1/fr not_active Expired
- 1986-02-25 DE DE8686102411T patent/DE3665804D1/de not_active Expired
- 1986-02-25 AT AT86102411T patent/ATE46602T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-02-26 NO NO860716A patent/NO166749C/no not_active IP Right Cessation
- 1986-02-27 CA CA000502839A patent/CA1253217A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO166749B (no) | 1991-05-21 |
| NO166749C (no) | 1991-08-28 |
| ATE46602T1 (de) | 1989-10-15 |
| FR2578135B1 (fr) | 1988-05-13 |
| NO860716L (no) | 1986-08-29 |
| EP0193843A1 (fr) | 1986-09-10 |
| EP0193843B1 (fr) | 1989-09-20 |
| DE3665804D1 (en) | 1989-10-26 |
| FR2578135A1 (fr) | 1986-08-29 |
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