Régulateur de four électrique à arc polyphasé Les régulateurs classiques de fours électriques à arc polyphasés ont pour consigne soit de maintenir constant le courant des électrode, soit de maintenir constante l'impédance des arcs. Le premier mode de réglage, dans; le cas d'un four triphasé, a le désavan tage<B>de</B> ne pas assurer l'indépendance des réglages individuels des diverses électrodes. lors d'une pertur bation dans une phase.
En effet, par exemple lors d'une rupture d'arc dans une phase, le courant des deux autres phases diminue, ce qui oblige les régula- teurs correspondants à réduire momentanément la longueur des ares correspondants jusqu'au rétablisse ment dans la phase perturbée du courant nominal. Il peut alors se produire une carburation da bain du fait que les deux électrodes ont tendance à toucher le bain.
De plus, le réglage de courant assure, pour un facteur de puissance constant, une variation die puissance absorbée par le four, proportionnelle aux variations de tension du réseau.
En revanche, le secondmode de réglage présente l'avantage d'assurer l'indépendance totale des régla ges individuels des électrodes, puisque sa consigne est donnée par le rapport de la tension d'arc et du courant d'électrode.
Une modification de l'impédance d'un arc n'influence pas les mesures d'impédance des deux autres régulateurs. Cependant ce mode de ré glage a le désavantage de faire varier la puissance absorbée par 1e four, proportionnellement au carré des variations de tension du réseau pour un facteur de puissance constant. Cette dernière particularité du réglage d'impédance est spécialement gênante lors que les variations,
du réseau sont importantes et que la fourniture d'énergie électrique est limitée par con trat.
L'invention vise à réaliser un régulateur présen tant l'avantage du réglage d'impédance en ce qui con- cerne l'indépendance des électrodes et permettant d'obtenir des variations de puissance, en fonction des variations dé tension du réseau, égales. ou inférieures à celles qui se produisent dans le cas d'un réglage de courant.
Elle a pour objet un régulateur de four électrique à arc polyphasé agissant sur la position des électrodes de ce four qui est caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque électrode, un dispositif mesu rant l'écart entre le courant de cette électrode et une grandeur de référence, un dispositif mesurant l'écart entre la tension simple mesurée entre la phase cor respondant à cette électrode et la sole du four,
et la tension simple mesurée entre la même phase et un neutre artificiel réalisé au moyen du réseau d'alimen- tation du four, et un dispositif comparant ces écarts et commandant l'électrode.
Le dessin. annexé représente, à titres d'exemples, quelques formes d'exécution du régulateur selon l'in vention.
La fig. 1 est le schéma d'une première forme d'exécution, et la fig. 2 est le schéma d'une seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est un diagramme explicatif.
La fig. 4 est le .schéma d'une troisième forme d'exécution.
Les fig. 5 et 6 sont des diagrammes explicatifs.. La fig. 7 est le schéma & 'une quatrième forme d'exécution.
La fig. 8 est un autre diagramme explicatif. Dans l'exemple selon la fig. 1, le courant de cha cune des électrodes du four, qui est mesuré par un transformateur de courant 1, est redressé par un pont de redresseurs 2 et circule dans une résistance de charge 3.
Un stabilisateur de courant ou de ten sion 4 qui fournit, une grandeur de référence débite par l'intermédiaire d'un pont de redresseurs 5 sur une résistance de charge 6.
De plus, en série avec le pont 2, est connecté un pont 7 alimenté par un trans formateur 8, dont le primaire mesure la tension sim ple entre la phase correspondant à ladite électrode et un neutre artificiel réalisé au moyen de trois im pédances égales 9. En série avec le pont 5 est con- necté un pont 10 alimenté par un transformateur 11, dont le primaire mesure la tension simple entre la même phase et la sole du four.
La tension totale aux bornes des résistances 3 et 6 constitue l'écart de ré glage ; il est nul lorsque les courants circulant dans ces deux résistances sont égaux ; en revanche, il est positif lorsque le courant,total fourni par les ponts de redresseurs 5 et 10 est supérieur au courant total fourni par les ponts de redresseurs 2 et 7. Dans le cas contraire, il est négatif.
La polarité de l'écart dé termine le sens de déplacement de l'électrode. Lors que les deux tensions simples mesurées par les trans formateurs 8 et 11 sont égales (charge du four symé trique ou équilibrée) et par conséquent lorsque les courants fournis par les ponts 7 et 10 sont les, mêmes, l'écart de réglage est nul si le courant d'électrode est égal à la valeur de consigne fournie par le stabi lisateur 4.
Le régulateur réagit alors comme un régu lateur de courant et la puissance absorbée par le four varie proportionnellement aux variations dé tension du réseau.
En, revanche, si la tension du réseau est constante et si le point neutre du four se déplace, c'est-à-dire si la tension mesurée par le transformateur i l est différente de celle mesurée par le transformateur 8, les courants fournis par les ponts 7 et 5 sont égaux,
de sorte que l'écart de réglage dépend du déséqui libre entre les courants fournis par les ponts 2 et 10 mesurant respectivement le courant d'électrode et la tension entre cette électrode et la sole. Le régulateur réagit alors comme un régulateur d'impédance, dont les avantages ont été mentionnés ci-dessus.
Dans le cas de la fig. 2, l'écart de réglage est proportionnel à la. différence des effets des courants circulant dans deux bobines 12 et 13 du régulateur.
Le courant circulant dans la bobine 12 est propor tionnel au courant d'électrode, tandis que le courant circulant d'ans la bobine 13 constitue la grandeur de référence fournie par un amplificateur magnétique,
stabilisé par rapport aux variations de tension du réseau alternatif d'alimentation au moyen d'un enrou lement de prémagnétisation 14 et d'un. élément 15 à caractéristique non linéaire.
Le courant de référence est influencé par l'écart des ampères-tours fournis par deux enroulements de commande 16 et 17 ali mentés respectivement par la tension entre ladite électrode et la sole du four et la tension entre cette électrode et un neutre artificiel réalisé au moyen des trois impédances égales 9.
En cas d'égalité des ampères-tours fournis par les enroulements 16 et 17, c'est-à-dire lorsque la tension entre électrode et sole est égale à la tension simple dix réseau, le courant circulant dans l'enroulement 13 est constant, quelles que soient les variations de ten sion du réseau et le réglage s'effectue à courant cons- tant.
En revanche, lorsque la tension du réseau d'ali mentation reste constante, mais si le point neutre du four se déplace, le courant circulant dans l'enrou lement 13 ne sera influencé que par le courant cir culant d'ans l'enroulement 16 qui est proportionnel à la tension entre électrode et sole, de sorte que le réglage s'effectue alors à impédance constante.
Pour réaliser un régulateur permettant d'obtenir des variations de puissance, en fonction des varia tions de tension du réseau, inférieures à celles qui se produisent dans le cas d'un réglage de courant, il suffit de doubler l'effet de la mesure de cette tension et de doubler également l'effet de la grandeur de référence. Par ,exemple, dans le cas de la fig. 1,
les courants fournis par les ponts de redresseurs 7 et 5 seront doublés par rapport aux courants fournis par les ponts 2 et 10. Lorsque les tensions U et U' sont égales (charge du four équilibrée),
le système est en équilibre lorsque la somme du courant proportionnel à la tension simple du réseau et du courant propor tionnel au courant d'électrode est égale à la somme du courant de référence fourni par l'élément 4 et le pont de redresseurs 5 et du courant fourni par le pont 10. Dans ce cas, l'équation du réglage corres pond à la droite 19 de la fig. 3.
Dans le cas de l'exemple de la fig. 2, il suffit de doubler la valeur de consigne du stabilisateur magné tique alimentant l'enroulement 13 et de doubler les ampères-tours démagnétisants de l'enroulement de commande 17.
Un autre moyen d'obtenir la caractéristique de réglage mentionnée ci-dessus est d'introduire dans la mesure de la tension simple entre l'électrode et le neutre artificiel un élément à caractéristique non li néaire.
Dans le cas de la fig. 4, cet élément 18 est placé dans le circuit secondaire du transformateur 8. Cet élément pourrait aussi âtre placé dans le circuit pri maire de ce transformaxeur. Lorsque la charge du four est équilibrée et que la tension simple du réseau est à sa valeur nominale U,z, les courants fournis par les re- dresseurs 2, 7, 10 et 5 sont égaux.
Si la tension du réseau varie, il se produit un écart entre les courants fournis par les! redresseurs 7 et 10 du fait de la pré sence de l'élément 18 à caractéristique non linéaire. Cet écart s'additionne à la grandeur de référence de courant ou s'en retranche suivant que la tension du réseau diminue ou augmente par rapport à sa valeur nominale U,,. Si cet écart varie linéairement avec la tension du réseau, on obtient ainsi, comme le montre la caractéristique 19 de la fig. 3,
un courant réglé 1 qui décroit linéairement en fonction de la tension simple U' du réseau. Un dimensionnement convenable de l'élément 18 permet d'obtenir une caractéristique de réglage 19 tangente à l'hyperbole 20 correspon- dant à une puissance constante lorsque la tension et le courant d'électrode sont à leurs valeurs nominales Un et 1,,
<B>.</B> En revanche, si la tension du réseau est constante et si le point neutre du four se déplace, le régulateur se comporte comme un régulateur d'im- pédance puisque l'écart de réglage est fonction uni quement de l'écart entre les courants fournis par les redresseurs 2 et 10.
La fig. 5 montre comment se déplace la caractéristique du réglage d'impédance lorsque la tension simple U' du réseau diffère de sa valeur nominale U,L.
Pour obtenir la caractéristique de réglage 19 de la fig. 3 lorsque la charge du four est équilibrée, l'élément 18 de la fig. 4 doit être dimensionné de manière à obtenir la caractéristique statique 21 de la fig. 6, où U' représente la tension simple mesurée à partir d'un neutre artificiel et U,. la tension appli quée aux bornes du pont de redresseurs 7 de la fig. 4.
En choisissant l'élément 18 de manière à réaliser la caractéristique 22 de la fig. 6, on obtient un régla ge à puissance de phase constante. Cette caractéristi que peut être obtenue approximativement en donnant au transformateur 8 une courbe de saturation déter minée ou en utilisant plusieurs éléments à caractéris, tique non linéaire dont les coudes de saturation sont étagés.
L'équation de cette courbe est
EMI0003.0028
U", et I" sont les valeurs nominales de U et de I. Une autre possibilité d'obtenir un réglage à puis sance constante lorsque la charge du four est équili brée consiste à placer l'élément à caractéristique non linéaire 18 dans le circuit de mesure du courant d'électrode comme le montre la fig. 7.
Dans ce cas, l'addition de la tension proportionnelle à la tension simple U' et de la tension proportionnelle au courant d'électrode se fait dans le circuit secondaire à cou rant alternatif du transformateur 8 par l'intermédiaire d'une résistance 24. Pour obtenir un réglage à puis@- sance constante lorsque la charge du four est équili brée, il suffit que la tension Ui aux bornes de la résis tance 24 varie en fonction du courant d'électrode I, selon la caractéristique 25 de la fig. 8.
Cette carac téristique peut être obtenue approximativement en donnant au transformateur intermédiaire 23 un!e courbe de saturation déterminée ou en utilisant une série d'éléments à caractéristiques non linéaires. L'équation de la courbe 25 est
EMI0003.0053
La résistance 24 pourrait aussi être remplacée par un pont de redresseurs placé en série avec le pont 7.