FR2533791A1 - Dispositif de chauffage electrique industriel a commande electronique et procede s'y rapportant - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE INDUSTRIEL COMPREND AU MOINS UN PANNEAU RADIANT 1 PORTANT AU MOINS UNE RESISTANCE DE CHAUFFAGE 4. IL EST CONNECTE A UNE UNITE A SEMI-CONDUCTEUR DE PUISSANCE 30 COMMANDANT L'ALIMENTATION DE LA RESISTANCE 4, CETTE UNITE ETANT PILOTEE PAR DES MOYENS ELECTRONIQUES DE REGULATION DE LA TEMPERATURE. CHAQUE UNITE A SEMI-CONDUCTEUR DE PUISSANCE EST DIRECTEMENT PLACEE SUR LE PANNEAU RADIANT ET ELLE EST CONNECTEE A UN MEME DISPOSITIF ELECTRONIQUE CENTRAL DE PILOTAGE 31 DISTANT DES PANNEAUX RADIANTS 1. UTILISATION NOTAMMENT POUR LE CHAUFFAGE DES FOURS DE TRAITEMENT THERMIQUES OU DES INSTALLATIONS DE SECHAGE DE PEINTURE.

Description

La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique

industriel, notamment pour four et autre enceinte de traitement thermique ou installa tion de séchage, du genre comportant des panneaux radiants, chauffés eux-mêmes par des résistances élec-

triques, ces dernières étant alimentées par l'intermé-

diaire d'éléments à semi-conducteurs, tels que des thy-

ristors. L'invention concerne également un procédé pour

la mise en oeuvre du dispositif précité.

On sait que les dispositifs modernes de chauf-

fage électrique industriels tels que foursde traitement thermique, fours de recuit, installations de séchage de

peinture O sont constitués de panneaux radiants élé-

mentaires composés chacun le plus souvent d'un bloc

réfractaire sur lequel sont montés les éléments chauf-

fants constitués le-plus souvent par des résistances électriques, L'assemblage de ces panneaux au moyen d'une

armature métallique constitue le mur chauffant ou l'en-

ceinte dans laquelle les pièces à chauffer seront placées

ou défileront.

L'installation comporte N zones de chauffage,

n étant au plus égal au nombre de panneaux radiants.

Ces installations peuvent comporter pour la commande du courant dans les résistances de chauffage de chaque panneau radiant une unité à semiconducteur de puissance constituée en général par des thyristors de puissance pilotés par une chaîne de régulation en fonction par exemple de l'écart de température existant entre une valeur de consigne et la valeur effectivement mesurée dans l'enceinte chauffante par des capteurs de température.

Ces thyristors et leur dispositif électroni-

que de commande sont généralement mis en place dans des coffrets spécifiques le plus souvent rassemblés en tableaux de distribution dans un local spécialisé et

reliés aux résistances correspondantes par l'intermé-

diaire de câbles électriques de puissance Compte tenu

de l'environnement souvent difficile de ce type d'instal-

lations dans lesquelles on manipule des objets lourds ou des pièces nombreuses, ces câbles sont souvent enterrés dans des caniveaux de distribution réalisés spécialement à cet effet Il résulte de ces dispositions que les longueurs de câbles de puissance mises en oeuvre sont en

général importantes et que le coût de telles installa-

tions est élevé.

Pour d'autres applications, par exemple pour

des installations de recuit de soudure dans la construc-

tion de plates-formes off-shore, ou dans l'assemblage

sur place des gazoducs, de telles installations de chauf-

fage doivent être mises en place sur le terrain Cette demande de l'industrie a conduit a la réalisation de véhicules importants et complexes puisqu'ils contiennent l'ensemble des moyens de commande du courant, ceci entraînant l'inconvénient précédemment mentionné de prévoir des longueurs très importantes pour les câbles

de puissance reliant le véhicule aux panneaux radiants.

Par ailleurs, la chaîne de régulation du dispo-

sitif central de pilotage comporte un certain nombre de circuits: correction de soudure froide, convertisseurs analogiques-digitaux (A/D) destinés à convertir les

signaux analogiques reçus des capteurs en signaux numé-

riques pouvant être traités ensuite par un ordinateur ou un microprocesseur L'ordinateur fait l'acquisition de

ces mesures ainsi que celles des températures de consi-

gne puis à partir de l'algorithme de calcul effectue le calcul d'une valeur de régulation R spécifique à chaque

zone de chauffage.

A la sortie de l'unité de calcul ces valeurs de régulation R sont reconverties en signaux analogiques

par un convertisseur D/A, puis ces signaux sont appli-

qués à des circuits d'interface avant de commander

l'allumage ou l'extinction des thyristors.

En multipliant ainsi le nombre des éléments dans les chaînes de régulation on augmente sensiblement leur coût, on augmente leur temps de réponse, on réduit éventuellement leur degré de précision mais surtout on augmente très sensiblement les risques de pannes et/ou

d'erreur et on réduit d'autant la fiabilité des instal-

lations D'autre part la longueur de la chaîne de régu-

lation et le nombre des éléments qui interviennent entraînent une certaine rigidité dans le fonctionnement

des installations, ce qui limite sérieusement leur apti-

tude à traiter des fabrications diverses par exemple

taille de pièces différentes, répartition et échelonne-

ment des cycles de température Les possibilités d'ex-

ploitation des utilisateurs sont donc limitées et il en résulte pour ceuxci une très grande dépendance vis-à-vis

des constructeurs de fours ou systèmes de chauffage.

Le but de la présente invention est de'remédier, aux inconvénients précités en présentant un dispositif de chauffage électrique par panneaux radiants et un procédé de mise en oeuvre qui rendent ces installations plus économiques, plus fiables et plus souples dans leur mise

en oeuvre par l'utilisateur.

Suivant l'invention, le dispositif de chauffage électrique industriel comprenant au moins un panneau radiant-qui porte au moins une résistance de chauffage, ce panneau étant connecté,à une unité à semi-conducteurs de puissance commandant l'alimentation de la résistance, cette unité étant pilotée par des moyens électroniques de régulation de température est caractérise en ce que

chaque unité à semi-conducteur de puissance est direc-

tement placée sur le panneau radiant et en ce qu'elle est connectée à un même dispositif électronique central

de pilotage distant des panneaux radiants.

La mise en place des semi-conducteurs de puissance dans l'environnement immédiat de la résistance de chauffage, ce qui va à l'encontre de la pratique habituelle en ce domaine, permet le raccordement direct des panneaux radiants à un câble de puissance les reliant successivement autorisant ainsi la suppression à la fois des tableaux de distribution, des câbles de liaison des semi-conducteurs de puissance aux panneaux

radiants et éventuellement des infrastructures néces-

saires telles que caniveaux.

Selon une version préférée de réalisation de l'invention, la résistance de chauffage est connectée

directement aux bornes de l'unité de commande à semi-

conducteurs mais placée du côté opposé à celle-ci par

rapport au panneau radiant.

L'utilisation des câbles de liaison telle qu'elle existait précédemment est ainsi totalement supprimée. Selon un autre aspect de l'invention, l'unité

de commande à semi-conducteurs est avantageusement cons-

tituée par des thyristors montés tête-bêche auxquels

sont associés sur le panneau radiant leurs relais stati-

ques de commande.

De cette façon la partie commande de puissance

est totalement intégrée au panneau qui constitue un élé-

ment modulaire, complet et distinct du dispositif élec-

tronique central de pilotage.

Selon une autre particularité de l'invention, le dispositif électronique central de pilotage des unités à semi-conducteur comprend une unité de calcul telle qu'un microprocesseur ou un ordinateur dont l'entrée est reliée à des moyens fournissant des signaux indicatifs de la température des diverses résistances de chauffage ou un signal arbitrairement choisi et dont la sortie délivrant les signaux de commande est directement connectée aux moyens de commande des semi-conducteurs

de puissance des panneaux correspondants.

En supprimant ainsi les multiples interfaces entre la partie régulation et la partie puissance, les causes de pannes sont réduites et par suite la fiabilité accrue; le coût de l'installation est parallèlement réduit en même temps que les possibilités-d'intervention de l'utilisateur sur la plage de fonctionnement de son installation et ses caractéristiques sont largement

étendues.

Pour mettre en oeuvre le procédé de chauffage électrique selon l'invention on compare en permanence dans l'ordinateur -ou le microprocesseur une valeur de régulation R attachée à chaque panneau à une valeur C variable cycliquement de zéro à une valeur maximale N, incrémentée à une fréquence F, la plage d'évolution de R étant dans tous les cas comprise entre O et N, un signal binaire O étant délivré lorsque R est inférieur à C et un signal binaire 1 lorsque R est supérieur à C, lesdits signaux binaires générant ensuite une tension nulle pour le signal binaire O et une tension positive -par exemple 15 volts pour le signal binaire 1, ces tensions étant ensuite appliquées directement aux relais statiques de commande des thyristors pour la délivrance de trains d'ondes de courant à la résistance

de chauffage.

Cette valeur R peut être soit calculée par l'unité de calcul à partir des signaux indicatifs de la température des résistances de chauffage, soit

choisie arbitrairement.

D'autres particularités de l'invention résul-

teront encore de la description qui va-suivre.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exem-

ples non limitatifs: la figure 1 est une vue de dessus d'un panneau radiant avec arrachements partiels; la figure 2 est une vue de côté de ce même panneau; la figure 3 est un schéma électrique général d'une installation conforme à la présente invention; la figure 4 est le schéma électrique des unités de commande à thyristors munies de leurs relais statiques, la figure 5 représente schématiquement les séquences opératoires dans le cadre du procédé selon l'invention;

les figures 6 A, 6 B et 6 C illustrent les possi-

bilités de réglage des trains d'ondes de courant par la variation de la valeur maximale N de C et de la fréquence F d'incrémentation; la figure 7 représente les trains d'ondes de courant appliqués à la résistance de chauffage en

fonction des signaux délivrés par l'ordinateur.

Dans la réalisation de la figure 1, le panneau radiant 1 constitue l'élément modulaire de base pour la réalisation de la paroi A de l'enceinte d'un four de traitement thermique ou d'une installation de séchage par exemple de peinture matérialisée par les pointillés

2 a et 2 b.

Dans la réalisation considérée, le panneau

radiant 1 a la forme générale d'un bloc 3 parallélépi-

pédique réalisé en matériau réfractaire de préférence

fibreux qui constitue l'isolement thermique de l'ins-

tallation. Une résistance 4 découpée en bandes en zig-zag, est appliquée par sa face la plus large sur la face du bloc 3 formant la paroi 2 a située vers l'enceinte chauffante A et a ses extrémités 5 repliées sur les faces latérales du bloc 3 Cette résistance comporte deux pattes 6 a, 6 b, présentant des perçages 7 a, 7 b

pour sa connexion à des conducteurs d'alimentation 23.

Du côté opposé à l'enceinte A, la face exté-

rieure du panneau 1 porte une carcasse métallique 15 e constituée par deux plaques 15 a, 15 b séparées par des entretoises 18 et qui supporte l'unité à semi-conducteurs

de puissance 39 et ses annexes, fixées sur la plaque 15 b.

Cette unité comprend essentiellement deux thyristors 8, montés tête-bêche et comprimés fortement, de manière connue, entre deux éléments de radiateur à ailettes 9

qui assurent leur refroidissement.

Afin de limiter leur échauffement, les deux thyristors sont surdimensionnés A titre d'exemple on utilise des thyristors de calibre nominal 500 A pour un fonctionnement normal'à 130 A Les radiateurs 9 doivent de même avoir une surface de refroidissement suffisante pour que la température des thyristors 8 ne dépasse pas 110 'C La force d'appui des radiateurs 9

est par exemple de l'ordre de 1 tonne Un montage méca-

nique avec des rondelles Bel Ieville, non figuré, permet de maintenir la force d'appui constante, même en cas

de variation de température de l'ensemble.

La partie électrique des panneaux 1 comporte encore un circuit écrêteur des surtensions 10 et un fusible de puissance 11 Le circuit de commande 12 des thyristors reçoivent les signaux de régulation de la

température à partir d'un dispositif électronique cen-

tral de pilotage 31 (figure 3) qui sera décrit plus loin. Sur la face externe de la résistance 4, est

soudé un capteur de température 13 tel qu'un thermo-

couple qui est connecté par une ligne 14 au dispositif

central 3 i.

A la carcasse 15 sont encore soudés deux flas-

ques l 9 reliés entre eux par une entretoise tubulaire 20, destinée à faciliter la mise en place et-le retrait des

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panneaux radiants lors du montage mais également en cas

de défaillance de l'unité à semi-conducteurs.

Les flasques 19 présentent des perçages 21 permettant leur liaison avec les flasques homologuesde support des panneaux radiants l adjacents On peut ainsi réa-

liser avec une armature métallique extérieure non repré-

sentée une paroi modulaire chauffante dont chaque panneau l est amovible et dont la paroi extérieure 2 b, opposée à la paroi chauffante 2 a est accessible pour le câblage des

panneaux radiants.

L'isolement thermique entre les panneaux adjacents est complété en glissant simplement entre eux des feuilles d'isolant fibreux, d'épaisseur adéquate,

repliées et formant joint.

L'alimentation en puissance du panneau radiant l est assurée par un câble de puissance unique 30 (figure 3) qui court le long de la paroi 2 b de l'enceinte de chauffage et sur lequel sont branchés pour chaque panneau radiant l le conducteur 23 a d'alimentation de la résistance 4, et le conducteur 22 d'alimentation de l'unité à semi-conducteurs formée par les thyristors 8, le conducteur 23 b étant branché entre le fusible de protection

11 de ces derniers et l'autre borne de la résistance 4.

Le câble unique 30 qui assure l'alimentation en puissance est avantageusement du type triphasé et il dessert l'ensemble des panneaux radiants 1, constituant des zones de chauffage distinctes Zl Zn réparties le long de l'enceinte A. Les panneaux radiants i sont alternativement raccordés avec une rotation des phases (voir figure 3) sur le câble 30 pour des raisons d'équilibrage de charge

bien connues.

A la figure 3 on a représenté le schéma géné-

ral d'une installation conforme à la présente invention comportant ainsi N zones de chauffage correspondant aux n

panneaux radiants 1 mis en oeuvre dont seuls les pan-

neaux extrêmes 1 i et N ont été représentés avec leurs unités de commande à thyristors 39 leurs résistances de chauffage 4 et leurs thermo-couples 13 reliés à des câbles 14. Côté régulation, l'installation comporte un dispositif électronique central de pilotage, commun à tous les panneaux radiants 11 à 1 N et qui comprend

essentiellement une unité de calcul, telle qu'un ordi-

nateur ou un microprocesseur 31, représenté schématique-

ment avec son processeur et ses périphériques 32, le bus des données 33, le bus des adresses 34, les circuits d'acquisition de mesures 35 et le circuit de validation d'adresse 36 pour les N zones de chauffage La liaison entre les panneaux radiants 1 des N zones Z 1 à Zn et l'unité de calcul 31 est assurée à l'entrée par les

conducteurs 14 branchés entre les capteurs de tempéra-

ture 13 et le circuit d'acquisition de données 35 et d'autre part, à la sortie par les liaisons de commande 38 transmettant les signaux de sortie de l'unité de calcul 31 du circuit de validation d'adresse 36 aux

unités de commande à thyristors 39.

Chaque unité de commande à thyristors 39 'telle que représentée à la figure 4 comporte un étage de puissance et un étage de contrôle monté sur circuit imprimé. L'étage de puissance comprendessentiellementlesdeux thyristors 8 montés tête-bêche protégés par le fusible commun il placé dans le circuit-d'alimentation 22 Les thyristors 8 comportent une gâchette 44 reliée par chacun d'eux à un relais statique 45 par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant 46 Ces relais statiques 45 sont tels qu'ils peuvent être commandés par un signal de bas niveau, tel que celui délivré par un

ordinateur et ils comprennent une diode électro-

luminescente 47 qui commande un photo-transistor 48 par un couplage optoélectronique réalisant ainsi une coupure galvanique totale entre les circuits de l'unité

de calcul 31 et les circuits puissance.

Le circuit d'alimentation des diodes électro- luminescentes 47 comporte une masse 49 qui est reliée à la masse de l'unité de calcul 31, la liaison avec l'étage central de pilotage étant ainsi effectuée-par un seul

conducteur 38.

On va maintenant décrire le procédé pour

piloter les semi-conducteurs de puissance selon l'inven-

tion en référence à la figure 5 qui représente schémati-

quement les séquences opératoires en vue de l'explica-

tion du procédé.

Les signaux analogiques représentant les températures des N zones de chauffage Z Zn émis par

les capteurs 51 ( 51 a, 51 b, 51 n) -tels que les thermo-

couples 13 sont transmis à des circuits d'isolement, de linéarisation et de compensation de soudure froide 52 avant d'être-transformés en signaux numériques par les

convertisseurs analogiques/numériques 53.

L'ensemble de ces circuits forme principalement

les circuits d'acquisition de données 35 (voir figure 3).

Les valeurs ainsi établies sont entrées et stockées dans des registres 54 et sont rafraîchies à

chaque scrutation des capteurs de mesure.

Des valeurs correspondant aux températures de consigne, c'est-à-dire aux températures que l'on veut obtenir sur les résistances de chacune des zones sont entrées à l'aide du clavier de l'unité de calcul 31 dans le registre 55 Ces températures peuvent être différentes ou identiques pour tout ou partie des n

zones du four ou du tunnel de séchage.

Les paramètres K de l'algorithme de calcul sont entrés dans le registre 56 Cet algorithme est de la forme générale: Rt lRt +(K 1 e +K 2 f edt+ 3 dt) +)l E Rt représentant une v&er de régulation à un instant t descrutation dudispositif de mesure pur une zone donnée, e la différencie entre la valeur de consigne et la valeur de la température mesurée au temps t, PV la différence entre les mesures de la température aux temps t et (t-1)OK 1, K 2, K 3 constituent les paramètres de l'algorithme

et KE est un coefficient d'échelle dont l'intérêt sera exposé plus loin.

Les instants de scrutation sont définis par une horloge interne au dispositif 62, de fréquence

réglable qui pilote dans le temps l'ensemble des opéra-

tions. Les signaux des registres 54, 55, 56 sont

ensuite transmis à chaque scrutation à l'unité de traite-

ment 57 qui délivre la valeur R de régulation Cette

valeur est entrée et stockée dans un registre 59.

Dans un autre mode de fonctionnement du dispo-

sitif, un registre 58 permet d'entrér des valeurs de R arbitrairement choisies, c'est-à-dire sans référence avec la température des résistances de chauffage 4 Ces valeurs sont directement entrées dans le registre 58 à l'aide du clavier de l'ordinateur Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de chauffage délivre une puissance fixe,

fraction ou totalité de sa puissance maximale, unique-

ment fonction de la valeur R appliquée Quel que soit le mode d'établissement de R, calculé ou choisi, les étapes

ultérieures du procédé sont ensuite identiques -

Le procédé met ensuite en oeuvre un ensemble de compteurs de zone 60 pilotés par l'horloge interne 62 de fréquence F réglable, dont la plage d'évolution de O à une-valeur N est réglable (Lorsque le compteur atteint la valeur N préfixée, il est remis à 0, puis

recommence son cycle).

Les valeurs de N choisies sont entrées à l'aide du clavier de l'ordinateur et mémorisées dans

un registre 61 pour être transmises au Compteur 60.

Un comparateur 59 va ensuite effectuer à chaque pas d'incrémentation du compteur 60 qui correspond à une scrutation des températures des résistances de chauffage du dispositif, une comparaison entre la valeur de R calculée ou choisie pour chaque zone et la valeur C du compteur de zone (variable entre O et N) pour délivrer un signal binaire S.

Le coefficient d'échelle KE précédemment men-

tionné a pour objet, dans le cadre-d'une régulation de température donnée, de ramener la valeur calculée de R

dans la plage 0, N d'évolution du compteur 60 lui cor-

respondant. Un signal binaire O est délivré lorsque R est inférieur à C et un signal 1 lorsque R est supérieur à C. Ce signal l ou O est ensuite appliqué à un ensemble de circuits bascule mémoire générateur de tension 63, comportant également un circuit par zone Ces circuits

délivrent une tension réglable T, par exemple 15 volts.

Cette tension T délivrée sur les sorties

de l'ordinateur ou du microprocesseur est ensuite trans-

mise par le câble blindé 38 pour être appliquée aux diodes électroluminescentes 47 des relais statiques 45

de commande des gâchettes des thyristors de puissance 8.

L'unité de calcul 31 dispose d'une masse

reliée à la masse 49 des relais statiques 45.

Le fonctionnement du comparateur 59 est exposé ci-après en relation avec les possibilités de réglage

des compteurs 60 dans le cas du chauffage d'un four.

(voir figures 6 A, 6 B, 6 C et 7).

La valeur de régulation R d'une zone varie dans le temps en fonction de divers paramètres tels que taille et forme des pièces à chauffer, pertes du four, date d'introduction de la ou des pièces, introduction de nouvelles pièces, éventuellement vitesse de défilement des pièces, positions à l'intérieur du cycle de chauffage

Sur chacune des trois figures 6, on a repré-

senté: d'une part une courbe d'évolution indentique de R dans le temps; d'autre part, à titre d'exemple, les cycles successifs d'évolution du compteur 60 correspondant à 3 réglages différents des valeurs maximales de N et de la fréquence F. a) Nl, F 1 (figure 6 A) b) N 2 (N 2 >N 1), F 2 = F 1 (figure 6 B)

c) N 3 (N 3 =N 1), F 3 = (F 3 >F 1,F 2) (figure 6 C)-

Les valeurs correspondantes des signaux binai-

res S,1 et O délivrés par le comparateur 59 sont repré-

sentées en dessous de chacun des diagrammes (R, C).

La comparaison des diagrammes des figures 6 A et 6 B pour lesquels la durée des incréments F 1,F 2 est la

même mais les durées de cycle différentes (N 2 >Ni) mon-

trent bien que les temps t 1,tq, pendant lesquels un signal binaire l est délivré et les temps t 0,to,, pendant lesquels un signal binaire O est délivré sont différents. En comparant les diagrammes des figures 6 B et 6 C pour lesquels, la durée des incréments F 2,F 3 est différente de même que les durées de cycle (N 3 <N 2) on constate de la même manière que les temps t 1 et t O sont différents Comme cela a été exposé ci-dessus, ce sont ces signaux S de valeur binaire 1 et O de durée t 1 et to appliqués à la suite aux circuits mémoires générateuis de tension qui pilotent les temps d'allumage et de coupure des thyristors donc les trains d'ondes de courant qui

seront envoyés dans les résistances de chauffage 4.

On voit ainsi que par le réglage de N et de F, la durée de ces trains d'ondes et leur interruption pourra être déterminée avec la plus grande souplesse

par l'utilisateur.

La figure 7 illustre le fonctionnement des thyristors 8 sous l'influence des signaux de tension T délivrés par l'ordinateur 31 Lorsqu'un signal de ten-

sion T -par exemple 15 volts est délivré par les cir-

cuits bascules mémoires générateursde tension 63 aux relais statiques 45, ceux-ci appliquent la tension d'amorçage aux thyristors 8 Toutefois, de manière connue, ceux-ci ne s'amorceront que lors du passage à O

de la tension qui est appliquée à leurs bornes 22.

De même, leur extinction ne se produira qu'à ce même passage à O de la tension même si la tension d'amorçage a disparu dans le cours de la demialternance

précédente.

Pendant leur allumage, chacun des thyristors 8 concourt ainsi au passage de demi-alternances de courant consécutives qui forment les trains d'onde 70 de courant

appliqués à la résistance 4.

Certains avantages du dispositif de chauffage

selon l'invention ressortent clairement de la descrip-

tion qui précède En effet ainsi que cela a été déjà mentionné, les réalisations connues comportent à la sortie du calculateur des circuits d'interface y compris

des convertisseurs numériques/analogiques dont la multi-

plicité réduit de manière sensible la fiabilité de l'installation Dans le dispositif selon l'invention, la

liaison entre l'ordinateur et les unités à semi-

conducteurs est réalisée sans aucun circuit intermédiaire

réduisant sensiblement ces risques de pannes.

Par ailleurs, la principale qualité d'une régu-

lation étant sa finesse on a vu en référence aux diagram-

mes de la figure 6 et à la figure 7 que le double réglage des variables N et F du compteur permettait d'envoyer sur les résistances des trains d'onde 70 composés à volonté, c'est-à-dire par exemple quelques alternances

de courant, suivis de quelques alternances de coupure.

Cette possibilité de réglage de la puissance délivrée par le réglage de la durée maximale N du cycle offre une autre possibilité de fonctionnement du four

tout à fait impossible à réaliser avec autant de simpli-

cité et de souplesse dans les dispositifs existants.

Il arrive en effet que pour le chauffage de recuit de grosses pièces telles que des pièces de chaudronnerie nucléaire ou des cylindres de laminoirs en fonte à forte inertie thermique donc très sensibles aux chocs thermiques, il faille commencer le chauffage à allure réduite par exemple à 20 % de la'puissance du four, puis

accroître cette puissance progressivement dans le temps.

Le dispositif de l'invention permet d'obtenir ce résultat simplement en choisissant une valeur de N très supérieure à la valeur de régulation R On aura dans ce cas un temps de passage du courant t court suivi

d'un temps de coupure t O long (voir figure 6) qui corres-

pondra bien à l'application d'un pourcentage faible de la puissance maximale de l'installation On voit aisément qu'en abaissant ensuite progressivement N, t 1 va rester constant mais t va diminuer jusqu'à l'application de la pleine puissance à la pièce à chauffer La régulation fine interviendra ensuite avec la variation de la valeur de régulation R Dans ce cas le dispositif fonctionne en limiteur de puissance ce qui ne peut être obtenu avec les dispositifs connus qu'en agissant de manière beaucoup

plus complexe et coûteuse sur les paramètres de l'algo-

rithme de la régulation.

On notera aussi que les réglages des valeurs N et F, de même qu'éventuellement la modification des paramètres K de l'algorithme s'opèrent au clavier de l'ordinateur et qu'ils sont donc aisément accessibles à l'utilisateur lui autorisant ainsi une large gamme de

conduitesde four.

A l'inverse, les dispositifs actuels de com-

mande de four sont pour les raisons déjà indiquées beau- coup plus figés et lorsque des conduites de four sortant des objectifs

premiers d'une installation sont à mettre en oeuvre, l'utilisateur est obligé d'en référer au

constructeur voire à mettre en oeuvre un matériel spécial.

On notera enfin que les moyens prévus par

l'invention permettent d'assurer la commande des résis-

tances 4 aussi bien avec un ordinateur performant qu'avec

un mini-ordinateur à 8 bits Seule la vitesse d'exécu-

tion sera changée A titre d'exemple, le temps mis pour réguler la température d'une zone avec un mini-ordinateur

16 bits est de 1 milliseconde.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et on peut y

apporter des variantes d'exécution Ainsi les résistan-

ces de chauffage en bandes 4 pourraient être remplacées par des résistanceshélicoldales ou en ondes De même les

relais statiques à diodes électroluminescentes et photo-

* transistors pourraient être remplacés par des relais miniatures classiques à très faible consommation de courant.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de chauffage électrique indus-

triel comprenant au-moins un panneau radiant ( 1) qui

porte au moins une résistance de chauffage ( 4), ce pan-

neau étant connecté à une unité à semi-conducteur de

puissance ( 39) commandant l'alimentation de la résis-

tance, cette unité étant pilotée par des moyens élec-

troniques de régulation de la température, caractérisé en ce que chaque unité à semi-conducteurs de puissance est directement placée sur le panneau radiant( 1) et en ce qu'elle est connectée à un même dispositif électronique

central de pilotage ( 31), distant des panneaux radiants.

2 Dispositif de chauffage selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que la résistance de chauffage ( 4) est connectée directement aux bornes de l'unité de commande à semi-conducteur ( 39) mais placée du côté

opposé à celle-ci par rapport au panneau radiant ( 1).

3 Dispositif de chauffage conforme à l'une

des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité

à semi-conducteurs ( 39) comprend des thyristors ( 8) montés tête-bêche, et associés sur le panneau radiant à des

moyens de commande ( 45) de leur gâchette.

4 Dispositif de-chauffage conforme à la reven-

dication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande de gâchette sont constitués par des relais statiques ( 45), assurant l'isolement galvanique entre les circuits à

courants faibles et les circuits de puissance.

Dispositif de chauffage conforme à l'une

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dis-

positif électronique central de pilotage des unités à

semi-conducteurs de puissance comprend une unité de cal-

cul telle que microprocesseur ou ordinateur ( 31) dont l'entrée est reliée à des moyens fournissant des signaux indicatifs de la température des diverses résistances de chauffageouàun signal arbitrairement choisi et dont la

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sortie délivrant les signaux de commande est directement connectée aux moyens ( 45) de commande des semi-conducteurs

de puissance ( 8) des panneaux correspondants.

6 Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la résistance de chauffage ( 4) est munie d'au moins un capteur de température ( 13) relié à un convertisseur analogique/numérique connecté à l'unité

de calcul ( 31).

7 Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur de température ( 13)

est constitué par un thermo-couple soudé sur la résis-

tance ( 4).

8 Procédé pour la régulation de l'alimenta-

tion de chaque résistance de chauffage ( 4) dans un dis-

positif conforme à l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce qu'on compare en permanence une valeur

de régulation R attachée à une zone de chauffage corres-

pondant au moins à un panneau radiant, à une valeur C variable cycliquement de O à une valeur maximale N, incrémentée à une fréquence F, la plage d'évolution de R étant dans tous les cas comprise entre O et N, un signal binaire O étant délivré lorsque R est inférieur à C et un signal binaire 1 lorsque R est supérieur à C, lesdits signaux binaires générant ensuite une tension nulle pour le signal binaire O et une tension positive -par exemple 15 volts pour le signal binaire 1, lesdites tensions étant ensuite appliquées directement pour la caimande

des relais statiques ( 45) déclenchant ou interrompant l'allu-

mage des thyristors ( 8) et la délivrance de trains d'ondes de courant ( 70) à la résistance électrique de

chauffage ( 14).

9 Procédé de chauffage électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on règle la valeur maximale N du nombre C des incréments, de même que la fréquence F d'incrémentation en fonction de la composition

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des trains d'onde de courant 70 que l'on veut obtenir dans,

la résistance de chauffage ( 4).

* 10 Procédé de chauffage électrique selon l'une

ou l'autre des revendications 8 ou-9, dans lequel la

valeur de régulation R de chaque zone de chauffage est

calculée à l'aide d'un algorithme dans lequel entrent.

au moins une variable dépendant du signal analogique délivré par le capteur de température et une seconde variable représentant la température de consigne de la zone considérée, caractérisé en ce qu'on règle les

coefficients K encore appelés paramètres de l'algo-

rithme appliqués aux différents termes de celui-ci en

fonction de la conduite du four souhaitée et un coeffi-

cient KE -coefficient d'échelle appliqué à la valeur calculée de l'algorithme afin de ramener la valeur de

régulation R dans une plage O à N choisie par ailleurs.