FR2498390A1 - Load voltage reactor control - has transformer primary tap connected to reactor and anti-parallel thyristors with junction tied to source - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte au domaine de lå technique des courants forts et, plus précisément, concerne un dispositif de réglage de tension et de réactance dans des réseaux électriques. The invention relates to the field of high current technology and, more specifically, relates to a device for regulating voltage and reactance in electrical networks.
L'invention peut être utilisée lors de l'exploitation de réseaux électriques de consommateurs industriels. The invention can be used during the operation of electrical networks of industrial consumers.
Un des domaines importants où l'invention trouve son application sont les systèmes d'alimentation en énergie électrique à charges alternatives brusques, par exemple les fours électriques. One of the important fields in which the invention finds its application are power supply systems with abrupt alternating charges, for example electric ovens.
On sait que la nécessité du réglage de la tension dans les réseaux électriques est déterminée par les exigences des consommateurs dont les possibilités techniques limitent les valeurs des écarts de cette tension. Lors de changements relativement lents de la charge, le maintien du niveau exigé de la tension est, normalement, réalisé chez les consommateurs par des commutations par bonds de prises de transformateurs à l'aide de commutateurs électromécaniques.Néanmoins, lors d'un tel réglage, la zone d' in- sensibilité, déterminée par la valeur du palier de réglage, est fréquemment trop élevée, et pour certains consommateurs les fluctuations et les écarts de la tension dans les limites de la zone d'insensibilité peuvent dépasser les limites admissibles, Lors de la réduction de la zone d'insensibilité, on observe une augmentation du nombre des paliers de réglage, ce qui complique considérablement la construction des dispositifs pour le réglage de la tension. We know that the need to adjust the voltage in electrical networks is determined by the requirements of consumers whose technical possibilities limit the values of the deviations of this voltage. In relatively slow changes of the load, the maintenance of the required level of the voltage is normally achieved in consumers by hopping switching of transformer taps using electromechanical switches. , the insensitivity zone, determined by the value of the adjustment stage, is frequently too high, and for certain consumers the fluctuations and deviations of the voltage within the limits of the insensitivity zone may exceed the admissible limits, When the insensitivity zone is reduced, there is an increase in the number of adjustment steps, which considerably complicates the construction of the devices for adjusting the tension.
En outre, la présence d'une zone d'insensibilité diminue les pertes de tension admissibles dans le réseau, ce qui exige une augmentation de la section des fils pour assurer des écarts normalisés de la tension chez les consommateurs. In addition, the presence of an insensitivity zone reduces the admissible voltage losses in the network, which requires an increase in the cross-section of the wires to ensure standardized differences in voltage among consumers.
On connait des dispositifs de réglage de tension sous charge (voir par exemple le certificat d'auteur de l'URSS nO 237233), comportant un transformateur, équipé d'un organe de réglage de tension.sous charge, et des soupapes à semi-conducteurs commandées dans le circuit du commutateur de prises. Parmi les défauts caractérisant de pareils dispositifs, il convient avant tout de souligner la présence de mécanises de commutation des branchements, le réglage par paliers de la tension et la faible vitesse d' actionnement. There are known voltage adjustment devices under load (see for example the USSR author's certificate No. 237233), comprising a transformer, equipped with a voltage adjustment device under load, and semi-automatic valves. conductors controlled in the tap switch circuit. Among the faults characterizing such devices, it is necessary above all to underline the presence of mechanizations of commutation of the connections, the adjustment by stages of the tension and the low speed of actuation.
Ainsi, par exemple, dans les dispositifs d'alimentation de fours à arc électrique, outre le réglage de la tension de l'arc, il faut en plus limiter les courants des courts-circuits d'exploitation. Ceci est obtenu par connexion en série d'une inductance avec le transformateur, tandis que les commutations des prises du transformateur sont réalisées par paliers par l'intermédiaire d'un commutateur électro-mécanique. Thus, for example, in the supply devices of electric arc furnaces, in addition to adjusting the voltage of the arc, it is also necessary to limit the currents of the operating short-circuits. This is obtained by connecting an inductance in series with the transformer, while the switching of the transformer taps is carried out in stages via an electro-mechanical switch.
La présence d'une inductance connectée en série au transformateur du four entraine une baisse de la puissance de l'arc en régime de combustion, tandis que l'eff i- cacité de la limitation des courants des courts-circuits d'exploitation est insuffisante, car la plupart des courtscircuits ont lieu lors de la fusion du métal, quand on a établi une tension maximale à l'aide du commutateur. The presence of an inductor connected in series to the furnace transformer leads to a reduction in the power of the arc in combustion mode, while the effectiveness of limiting the currents of the operating short-circuits is insufficient. , because most short circuits occur when the metal melts, when a maximum voltage has been established using the switch.
Etant donné l'absence d'un réglage rapide par phase de la tension et de la réactance du four à arc électrique, la fluctuation et le déséquilibre de la tension dans le réseau sont élevés. Due to the absence of a rapid phase adjustment of the voltage and the reactance of the electric arc furnace, the fluctuation and the imbalance of the voltage in the network are high.
Dans les réseaux électriques caractérisés par des charges alternatives brusques, l'utilisation des dispositifs à commutateurs mécaniques est inefficace, car ils ne peuvent assurer un réglage rapide. C'est pourquoi la commutation des prises du transformateur de puissance est réalisée à l'aide de thyristors. Ainsi, on connait des dispositifs pour la commutation sous charge d'un transformateur ou d'une bobine d'inductance (voir, par exemple, le brevet français nO 2023988, publié le 25 Septembre 1970, dans lesquels le changement du coefficient de transformation et, par conséquent, de la tension chez le consommateur est réalisé à l'aide de soupapes commandées.Les dispositifs de ce type se différencient en général l'un de l'autre par le nombre de soupapes commandées dans le dispositif de commutation, la quantité de prises du primaire du transformateur et les schémas de commande. Cependant, dans les dispositifs cités, le réglage de la tension est réalisé par paliers. En outre, la quantité des soupapes commandées dépend du nombre de paliers de réglage et, selon la tension inverse, ces soupapes doivent correspondre à la tension nominale de l'enroulement primaire. In electrical networks characterized by sudden alternating loads, the use of mechanical switch devices is ineffective because they cannot ensure rapid adjustment. This is why the switching of the power transformer sockets is carried out using thyristors. Thus, devices are known for switching under load of a transformer or an inductor (see, for example, French patent No. 2023988, published on September 25, 1970, in which the change of the transformation coefficient and , therefore, consumer voltage is achieved by means of controlled valves. Devices of this type are generally different from each other by the number of valves controlled in the switching device, the quantity of transformer primary sockets and control diagrams. However, in the aforementioned devices, the voltage is adjusted in stages. In addition, the quantity of valves controlled depends on the number of adjustment stages and, depending on the reverse voltage , these valves must correspond to the nominal voltage of the primary winding.
Les dispositifs du type indiqué sont compliqués, du fait qu'outre la grande quantité de soupapes, on doit y prévoir des moyens de protection des soupapes commandées lors des courts-circuits. The devices of the type indicated are complicated, since in addition to the large quantity of valves, means of protection of the valves controlled during short circuits must be provided there.
De la sorte, il existe un besoin urgent en ce qui concerne la mise au point de moyens efficaces à actionnement rapide pour le réglage progressif de la tension et de la réactance dans les systèmes d'alimentation en énergie électrique à charges alternatives brusques. In this way, there is an urgent need with regard to the development of efficient means with rapid actuation for the progressive regulation of the voltage and of the reactance in the electrical energy supply systems with abrupt alternating charges.
On connait un dispositif de réglage de la tension et de la puissance réactive dans des réseaux électriques (voir le certificat d'auteur d'URSS nO 599311, publié le 25 Mars 1978, Cl. int. H 02 J 3/18, délivré à L.V. Yarnykh et V.G. Rudnitsky, auteurs de la présente invention), assurant le réglage progressif de la tension et l'élimination automatique des fluctuations de la tension. A device is known for regulating the voltage and the reactive power in electrical networks (see the USSR author's certificate No. 599311, published March 25, 1978, Int. H 02 J 3/18, issued to LV Yarnykh and VG Rudnitsky, authors of the present invention), ensuring the progressive regulation of the tension and the automatic elimination of the fluctuations of the tension.
Ce dispositif comporte un transformateur, dont l'enroulement primaire et l'enroulement de réglage sont connectés en série, ainsi qu'un élément réactif (un condensateur) et un bloc de soupapes commandées. Les soupapes commandées sont raccordées par l'une de leurs sorties à l'extrémité de l'enroulement de réglage, et par l'autre, à la sortie du réseau à laquelle est connectée simultanément une des sorties du condensateur dont la deuxième sortie est connectée à la sortie commune de l'enroulement primaire et de l'enroulement de réglage. This device comprises a transformer, the primary winding and the regulation winding of which are connected in series, as well as a reactive element (a condenser) and a block of controlled valves. The controlled valves are connected by one of their outputs to the end of the adjustment winding, and by the other, to the output of the network to which is connected simultaneously one of the outputs of the condenser whose second output is connected at the common output of the primary winding and the control winding.
Lors de charges faibles, le transformateur fonctionne avec un rapport de transformation minimal, du fait que les soupapes commandées sont complètement ouvertes, le condensateur se trouvant connecté en série avec l'enroule- ment de réglage dont toutes les spires sont mises en circuit. At low loads, the transformer operates with a minimum transformation ratio, owing to the fact that the controlled valves are completely open, the capacitor being connected in series with the adjustment winding, all the turns of which are connected.
Avec l'augmentation de la charge et la baisse de la tension sur le secondaire du transformateur, l'angle de connexion des soupapes commandées diminue, ce qui fait que, pour un cas limite lors d'une charge maximale, les soupapes sont complètement fermées et l'enroulement de réglage est mis hors circuit, tandis que le condensateur se trouve connecté en série à l'enroulement primaire du transformateur. De ce fait, la hausse de la tension secondaire est due non seulement à l'augmentation du rapport de transformation, mais aussi à la compensation de la chute de tension sur le condensateur longitudinalement connecté. Les régimes intermédiaires sont assurés par un changement par phases progressif de l'angle de connexion des soupapes commandées de Oo à 1800.L'élimination des fluctuations de la tension sur l'enroulement secondaire du transformateur lors de charge alternative brusque est obtenue par un changement du degré de la compensation capacitive longitudinale et par un réglage rapide de l'angle de connexion des soupapes commandées. With the increase of the load and the decrease of the voltage on the secondary of the transformer, the connection angle of the controlled valves decreases, which means that, for a borderline case during maximum load, the valves are completely closed and the control winding is switched off, while the capacitor is connected in series to the primary winding of the transformer. Therefore, the increase in the secondary voltage is due not only to the increase in the transformation ratio, but also to the compensation for the voltage drop on the longitudinally connected capacitor. Intermediate speeds are ensured by a gradual change in phase of the connection angle of the controlled valves from Oo to 1800. The elimination of voltage fluctuations on the secondary winding of the transformer during sudden alternating load is obtained by a change the degree of longitudinal capacitive compensation and by rapid adjustment of the connection angle of the controlled valves.
Les principaux défauts du dispositif précité sont la nécessité de la commutation forcée des soupapes commandées dans les régimes intermédiaires pour éliminer les surtensions de commutation, de même que la possibilité d'apparition de régimes d'auto-excitation et de résonances sur les harmoniques supérieurs. De plus, la limitation des courants de court-circuit est impossible, tandis que lors d'une connexion longitudinale du condensateur a lieu même, une augmentation importante de ceux-ci due à la compensation capacitive de la réactance du réseau. The main faults of the aforementioned device are the need for forced switching of the controlled valves in the intermediate regimes to eliminate switching overvoltages, as well as the possibility of the appearance of self-excitation regimes and resonances on the higher harmonics. In addition, the limitation of short-circuit currents is impossible, while during a longitudinal connection of the capacitor even takes place, a significant increase in these due to the capacitive compensation of the reactance of the network.
L'invention vise à fournir un dispositif de réglage de la tension et de la réactance dans les réseaux électriques qui, grâce à une utilisation plus efficace de son élément réactif, assure une amélioration des régimes nominaux et troublés du réseau électrique et du consommateur, et notamment la hausse de la qualité du réglage progressif de la tension et la limitation des courants de court-circuit. The invention aims to provide a device for regulating the voltage and the reactance in electrical networks which, thanks to a more efficient use of its reactive element, ensures an improvement in the nominal and disturbed regimes of the electrical network and of the consumer, and in particular the increase in the quality of the progressive adjustment of the voltage and the limitation of the short-circuit currents.
Ce problème est résolu du fait que le dispositif de réglage de la tension et de la réactance dans le réseau électrique, comprenant un transformateur dont 1' enroule- ment primaire comporte une prise, un élément bipolaire réactif connecté à la source d'alimentation et électriquement relié à l'enroulement primaire du transformateur, un groupe de soupapes commandées connectées tête-bêche dont une sortie commune est connectée avec l'élément bipolaire réactif, à la source d'alimentation, tandis que l'autre sortie commune est électriquement reliée à l'enroulement primaire du transformateur, est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'en qualité d'élément bipolaire réactif, on utilise une inductance dont la liaison électrique avec l'enroulement primaire du transformateur est réalisée par connexion de sa sortie à l'une des extrémités de l'enrou- lement primaire, tandis que la liaison électrique entre le groupe de soupapes commandées connectées tete-bêche et l'enroulement primaire du transformateur est obtenue en connectant l'autre sortie commune à la prise de l'enroulement primaire du transformateur. This problem is solved by the fact that the device for adjusting the voltage and the reactance in the electrical network, comprising a transformer, the primary winding of which comprises a plug, a reactive bipolar element connected to the power source and electrically. connected to the primary winding of the transformer, a group of controlled valves connected head to tail, one common outlet of which is connected with the reactive bipolar element, to the power source, while the other common outlet is electrically connected to the primary winding of the transformer is characterized, according to the invention, in that as reactive bipolar element, an inductor is used, the electrical connection of which with the primary winding of the transformer is achieved by connection of its output to the 'of one end of the primary winding, while the electrical connection between the group of controlled valves connected head-to-tail and the primary winding of the transformer rmateur is obtained by connecting the other common output to the socket of the primary winding of the transformer.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de sa réalisation avec référence à la figure unique du dessin annexé, où est représenté le schéma de principe du dispositif suivant l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows of an example of its embodiment with reference to the single figure of the appended drawing, where the block diagram of the device according to the invention is shown. .
Comme cela est indiqué sur le dessin, le dispositif revendiqué comporte un transformateur 1 avec un enroulement primaire 2 et un enroulement secondaire 3. As indicated in the drawing, the claimed device comprises a transformer 1 with a primary winding 2 and a secondary winding 3.
Le chiffre 4 indique la charge dans sa forme générale. The number 4 indicates the charge in its general form.
L'enroulement primaire 2 a une prise 5. La source d'alimentation est indiquée par 6. A la source 6 d'alimentation est connectée, par l'une de ses sorties, une inductance 7 dont l'autre sortie est connectée à l'extrémité de l'enroulement primaire 2. A la source 6 d'alimentation est aussi connectée une des sorties communes d'un groupe de soupapes commandées 8, 9 connectées tete-beche, l'autre sortie commune de celles-ci étant connectée à la prise 5 de l'enroulement primaire. The primary winding 2 has a socket 5. The power source is indicated by 6. To the power source 6 is connected, by one of its outputs, an inductor 7 whose other output is connected to the end of the primary winding 2. To the power source 6 is also connected one of the common outputs of a group of controlled valves 8, 9 connected head-to-mouth, the other common output of these being connected to the socket 5 of the primary winding.
Les électrodes de commande des soupapes 8, 9 peuvent être connectées au dispositif de commande (par exemple par impulsions à déplacement dans le temps) qui, en fonction du courant, de la tension ou de la résistance de l'arc, change l'angle de connexion des soupapes commandées. The control electrodes of the valves 8, 9 can be connected to the control device (for example by time-displacement pulses) which, depending on the current, the voltage or the resistance of the arc, changes the angle connection of the controlled valves.
dans les limites de O à 1800 degrés électriques.within the limits of O to 1800 electrical degrees.
En régime de charges minimales, le transformateur 2 fonctionne avec un rapport de transformation minimal, car les soupapes commandées 8, 9 sont complètement fermées et toutes les spires de l'enroulement primaire 2 sont branchées. En outre, sur l'inductance 7 connectée en série avec l'enroulement primaire 2, apparat une perte de tension supplémentaire, ce qui provoque une baisse supplémentaire de la tension sur l'enroulement secondaire 3 du transfor mateur -
Avec une augmentation de la charge et une baisse de la tension sur l'enroulement secondaire 3 du transformateur, l'angle de connexion des soupapes commandées 8, 9, augmente, ce qui engendre une hausse du rapport de transformation 1 et une réduction des pertes de tension sur l'inductance 7.Under minimum load conditions, the transformer 2 operates with a minimum transformation ratio, because the controlled valves 8, 9 are completely closed and all the turns of the primary winding 2 are connected. In addition, on the inductor 7 connected in series with the primary winding 2, there appears an additional loss of voltage, which causes an additional drop in the voltage on the secondary winding 3 of the transformer -
With an increase in the load and a decrease in the voltage on the secondary winding 3 of the transformer, the connection angle of the controlled valves 8, 9 increases, which generates an increase in the transformation ratio 1 and a reduction in losses voltage across the inductor 7.
En régime de charges maximales, les soupapes commandées 8, 9 sont complètement ouvertes et le transformateur 1 fonctionne avec un rapport de transformation maximal. Under maximum load conditions, the controlled valves 8, 9 are fully open and the transformer 1 operates with a maximum transformation ratio.
Le dispositif suivant l'invention peut etre utilisé avec le plus d'efficacité dans les réseaux électriques d'alimentation de fours à arc électrique d'aciérie d'une capacité de 3 à 40 tonnes. C'est pourquoi le fonctionnement du dispositif est ultérieurement décrit pour un exemple d'application dans ce domaine. The device according to the invention can be used with the most efficiency in the electrical supply networks of steel arc furnaces with a capacity of 3 to 40 tonnes. This is why the operation of the device is described below for an example of application in this field.
Ainsi, en régime de combustion de l'arc, les sou papes commandées 8, 9 sont complètement ou partiellement (selon la tension exigée de l'arc) ouvertes, ce qui permet d'atteindre la puissance maximale de l'arc lors de la fusion du métal, grâce à l'élimination de la connexion longitudinale de l'inductance 7 et de sa mise en régime de connexion parallèle avec une partie de l'enroulement primaire. Lors de l'apparition d'un court-circuit dans le circuit secondaire du transformateur 1, la commande des soupapes, réalisée par exemple en fonction de la résistance de l'arc, se trouve immédiatement bloquée, les soupapes 8, 9 se ferment dès le premier passage du courant à zéro, et l'inductance 7 est mise en régime de connexion longitudinale.Avec cela, le courant de court-circuit est diminué, non seulement grâce à la connexion longitudinale de l'inductance, mais aussi grâce à la réduction de la tension secondaire obtenue par l'augmentation du nombre de spires de l'enroulement primaire 2. Etant donné qu'une connexion longitudinale de longue durée de l'inductance 7 n'est possible que lors du raffinage du métal, quand le courant de l'arc ne dépasse pas 0,5-0,7 de la valeur nominale, le degré de réaction de l'inductance peut être fortement augmenté par comparaison avec les solutions connues.Ceci permet d'effectuer une réduction supplémentaire des courants de court-circuit jusqu'à une grandeur ne dépassant pas 1,5-2 de la valeur multiple du courant nominal du transformateur et, par conséquent, d'augmenter considérablement la puissance de l'équipement du four, notamment du transformateur, selon les conditions de stabilité thermique. Thus, in arc combustion regime, the controlled pops 8, 9 are completely or partially (depending on the required arc voltage) open, which makes it possible to reach the maximum power of the arc during the melting of the metal, thanks to the elimination of the longitudinal connection of the inductor 7 and its setting in parallel connection mode with a part of the primary winding. When a short circuit appears in the secondary circuit of the transformer 1, the valve control, carried out for example as a function of the resistance of the arc, is immediately blocked, the valves 8, 9 close as soon as the first passage of the current to zero, and the inductor 7 is put into the longitudinal connection regime. With this, the short-circuit current is reduced, not only thanks to the longitudinal connection of the inductor, but also thanks to the reduction of the secondary voltage obtained by increasing the number of turns of the primary winding 2. Since a long-term longitudinal connection of the inductor 7 is only possible during the refining of the metal, when the current of the arc does not exceed 0.5-0.7 of the nominal value, the degree of reaction of the inductance can be greatly increased compared to known solutions. This allows for an additional reduction of the short currents -circuit to a great size r not exceeding 1.5-2 of the multiple value of the nominal current of the transformer and, consequently, of considerably increasing the power of the equipment of the furnace, in particular of the transformer, according to the conditions of thermal stability.
Les conditions du choix selon la tension des soupapes commandées sont facilitées, du fait que la tension maximale possible sur les soupapes commandées ne dépasse pas la chute de tension sur l'inductance 7 en régime de court-circuit, qui est de beaucoup inférieure au nominal. The conditions for choosing according to the voltage of the controlled valves are facilitated, since the maximum possible voltage on the controlled valves does not exceed the voltage drop on the inductor 7 in short-circuit regime, which is much lower than the nominal .
L'utilisation de la présente invention lors de l'exploitation de systèmes d'alimentation en énergie électrique de consommateurs industriels permet de réaliser un réglage progressif de la tension coté secondaire du trans formateur, de limiter le courant de court-circuit et, dans le cas d'une charge deséquilibrée lors d'un réglage par phase de la tension à l'aide de soupapes commandées, d'obtenir l'équilibrage de la tension sur l'enroulement secondaire du transformateur. The use of the present invention during the operation of electrical energy supply systems of industrial consumers makes it possible to achieve a progressive adjustment of the voltage on the secondary side of the transformer, to limit the short-circuit current and, in the in the event of an unbalanced load when adjusting the voltage by phase using controlled valves, to obtain voltage balancing on the secondary winding of the transformer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8100871A FR2498390A1 (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Load voltage reactor control - has transformer primary tap connected to reactor and anti-parallel thyristors with junction tied to source |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8100871A FR2498390A1 (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Load voltage reactor control - has transformer primary tap connected to reactor and anti-parallel thyristors with junction tied to source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2498390A1 true FR2498390A1 (en) | 1982-07-23 |
| FR2498390B1 FR2498390B1 (en) | 1984-12-28 |
Family
ID=9254277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8100871A Granted FR2498390A1 (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Load voltage reactor control - has transformer primary tap connected to reactor and anti-parallel thyristors with junction tied to source |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2498390A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |