FR2678952A1 - Supply device and process for an electromechanical plant and especially for a plant for continuous metallurgical treatment of a metal strip - Google Patents

Supply device and process for an electromechanical plant and especially for a plant for continuous metallurgical treatment of a metal strip Download PDF

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Abstract

This supply device of the type comprising a normal supply system (1) connected to the input of an inverter-rectifier (2) whose output supplies a direct current to at least one frequency changer (4) for supplying a motor (5) for driving the plant at variable speed and an emergency supply system comprising an alternator (6) used in combination with the normal supply system through an emergency-normal inverter (7) for supplying the control and command apparatus linked with the movement of the motor and operating at constant normal frequency, in the event of failure of the normal supply system, is characterised in that it additionally comprises energy storage means (11) connected in parallel to the output of the supply inverter (2) of the said at least one supply frequency modifier for supplying the drive motor and an inverter-rectifier (9) connected to the output of the emergency-normal inverter (7) and used in combination with energy storage means (10) for supplying the control and command apparatus.

Description

La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique. The present invention relates to a device and a method for supplying an electromechanical installation and in particular to a continuous metallurgical treatment installation of a metal strip.

On connait déjà dans l'état de la technique des dispositifs d'alimentation de ce type qui comportent un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'au moins un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur entraîné par exemple par un moteur thermique, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours, pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal. There are already known in the state of the art power supply devices of this type which include a normal power supply network connected to the input of a rectifier-inverter whose output feeds in direct current at least one frequency converter. supplying at least one variable speed drive motor of the installation and a backup supply network comprising an alternator driven for example by a heat engine, associated with the normal supply network through a normal inverter - backup, to supply control and command devices linked to the movement of the drive motor and operating at a constant normal frequency, in the event of a failure of the normal supply network.

Cependant, ces différents dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients. However, these different devices have a number of drawbacks.

En effet, les différents composants utilisés dans les circuits électriques de ces dispositifs ont, par construction, un fonctionnement fiable dans un intervalle de tension d'alimentation de plus ou moins 10% par rapport à une tension d'alimentation nominale. Indeed, the various components used in the electrical circuits of these devices have, by construction, reliable operation in a supply voltage range of plus or minus 10% relative to a nominal supply voltage.

Lorsque la tension d'alimentation baisse de plus de 10%, ces baisses de tension peuvent provoquer, en fonction de leur durée, des phénomènes de décrochage qui conduisent à des arrêts d'urgence de l'installation. When the supply voltage drops by more than 10%, these voltage drops can cause, depending on their duration, stall phenomena which lead to emergency stops of the installation.

Ainsi, on a remarqué qu'une durée d'une baisse de tension par exemple de quelques millisecondes, provoquait le décrochage des équipements de puissance à thyristors et qu'une baisse de tension de quelques dizaines de millisecondes provoquait la retombée de relais et de contacteurs d'alimentation de l'installation.  Thus, it has been noted that a duration of a voltage drop, for example of a few milliseconds, causes the stall of the thyristor power equipment and that a voltage drop of a few tens of milliseconds causes the relapse of relays and contactors system supply.

La conséquence de ces baisses de tension est donc une mise à l'arrêt de toute installation qui provoque en particulier, pour chaque moteur de l'installation, un arrêt non synchronisé et donc non maîtrisé par des freins mécaniques. The consequence of these voltage drops is therefore a shutdown of any installation which causes in particular, for each engine of the installation, an unsynchronized stop and therefore not controlled by mechanical brakes.

Selon les vitesses de déplacement, le réglage et l'état des freins, les différents moteurs ne s'arrêtent pas en même temps et il en résulte au niveau des produits traités, comme par exemple une bande ou un fil d'acier en déplacement, des contraintes non contrôlées qui dans certains cas, provoquent la rupture du produit. Depending on the travel speeds, the setting and the condition of the brakes, the different motors do not stop at the same time and this results in the level of the treated products, such as for example a moving steel strip or wire, uncontrolled stresses which in some cases cause the product to break.

Les ruptures par exemple de bandes, sont coûteuses en perte de production et se traduisent dans le cas d'une installation métallurgique de traitement en continu, par des arrêts complets de celle-ci pendant plusieurs jours. The ruptures, for example of bands, are costly in loss of production and result in the case of a metallurgical installation for continuous treatment, by complete shutdowns thereof for several days.

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif et un procédé d'alimentation qui soient fiables et qui permettent de maîtriser un arrêt d'urgence de ces moteurs en toute sécurité. The object of the invention is therefore to solve these problems by proposing a device and a supply method which are reliable and which make it possible to master an emergency stop of these motors in complete safety.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de stockage d'énergie connectés en parallèle à la sortie de l'onduleur d'alimentation dudit au moins un variateur de fréquence d'alimentation du moteur d'entraînement et un redresseur-onduleur connecté à la sortie de l'inverseur normal-secours et associé à des moyens de stockage d'énergie, pour alimenter les appareils de contrôle et de commande. To this end, the subject of the invention is a device for feeding an electromechanical installation and in particular a continuous metallurgical treatment installation for a metal strip, of the type comprising a normal supply network connected to the input of a rectifier-inverter whose output supplies direct current to at least one frequency converter supplying a drive motor with variable speed of the installation and a back-up supply network comprising an alternator, associated with the normal supply network through a normal-backup inverter to supply monitoring and control devices linked to the movement of the drive motor and operating at constant normal frequency, in the event of failure of the normal supply network, characterized in that it further comprises energy storage means connected in parallel to the output of the supply inverter of said at least one frequency inverter power supply of the drive motor and a rectifier-inverter connected to the output of the normal-backup inverter and associated with energy storage means, to supply the control and command devices.

En outre, les moyens de stockage d'énergie d'alimentation du moteur d'entraînement sont raccordés à la sortie de l'inverseur normal-secours à travers des moyens de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci. In addition, the power storage means for supplying the drive motor are connected to the output of the normal-backup inverter through charging and charge control means thereof.

Par ailleurs, un organe anti-retour tel qu'une diode, est connecté entre la sortie de l'onduleur et les moyens de stockage d'énergie d'alimentation du moteur. Furthermore, a non-return device such as a diode is connected between the output of the inverter and the means for storing energy supplying the motor.

Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'au moins un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, on maintient sous tension continue, la sortie du redresseur-onduleur d'alimentation du variateur de fréquence et au moins un onduleur fournissant une énergie d'alimentation aux appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur et fonctionnant en fréquence normale constante. According to another aspect, the invention also relates to a method for supplying an electromechanical installation and in particular to an installation for continuous metallurgical treatment of a metal strip, of the type comprising a normal supply network connected to the input of a rectifier-inverter, the output of which supplies direct current to at least one frequency converter supplying at least one drive motor with variable speed of the installation and a back-up supply network comprising an alternator, associated with the normal supply network through a normal-backup inverter to supply control and command devices linked to the movement of the drive motor and operating at constant normal frequency, in the event of a failure of the supply network normal supply, characterized in that in the event of failure of the normal supply network, the output of the rectifier-inverter of a supply of the frequency converter and at least one inverter supplying supply energy to the monitoring and control devices linked to the movement of the motor and operating at constant normal frequency.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, qui représente un schéma synoptique d'un dispositif d'alimentation selon l'invention. The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawing, which represents a block diagram of a supply device according to the invention.

Ainsi qu'on peut le voir sur cette figure, un dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique selon l'invention, comporte un réseau d'alimentation normal désigné par la référence générale 1 sur cette figure. As can be seen in this figure, a supply device for an electromechanical installation according to the invention comprises a normal supply network designated by the general reference 1 in this figure.

Le dispositif d'alimentation selon l'invention peut être utilisé par exemple pour alimenter une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, comportant un ou plusieurs moteurs d'entraînement de celle-ci. The supply device according to the invention can be used for example to supply a metallurgical treatment installation continuously with a metal strip, comprising one or more motors for driving the latter.

Le réseau d'alimentation normal est connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur 2 de type connu en soi dont la sortie délivre un signal continu sur la ligne désignée par la référence générale 3, cette sortie alimentant au moins un variateur de fréquence, désigné par la référence 4, d'alimentation d'un moteur à vitesse variable en fonction de la fréquence d'alimentation de sortie du variateur et désigné par la référence 5 sur cette figure. The normal supply network is connected to the input of a rectifier-inverter 2 of a type known per se, the output of which delivers a continuous signal on the line designated by the general reference 3, this output supplying at least one frequency converter. , designated by reference 4, for supplying a variable speed motor as a function of the output power supply frequency of the variator and designated by reference 5 in this figure.

Ce moteur est intégré dans l'installation pour faire fonctionner tout ou partie de celle-ci et peut être associé à d'autres moteurs ou machines d'entraînement en général. This motor is integrated into the installation to operate all or part of it and can be combined with other motors or drive machines in general.

Le dispositif d'alimentation selon l'invention comporte également un réseau d'alimentation de secours comprenant un alternateur 6 entraîné par exemple par un moteur thermique. Ce réseau d'alimentation de secours est associé au réseau d'alimentation normal 1 à travers un inverseur normal-secours désigné par la référence générale 7 sur cette figure. The power supply device according to the invention also comprises an emergency power supply network comprising an alternator 6 driven for example by a heat engine. This emergency supply network is associated with the normal supply network 1 through a normal-backup inverter designated by the general reference 7 in this figure.

La sortie 8 de cet inverseur normal-secours est destinée à alimenter les appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du ou de chaque moteur d'entraînement en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, ces appareils fonctionnant en fréquence normale constante. The output 8 of this normal-backup inverter is intended to supply the monitoring and control devices linked to the movement of the or each drive motor in the event of a failure of the normal supply network, these devices operating at constant normal frequency.

Plus particulièrement, l'alimentation de ces appareils de contrôle et de commande est assurée par l'intermédiaire d'un redresseur-onduleur 9 associé à des moyens de stockage d'énergie 10, constitués par exemple par tout accumulateur de type classique. More particularly, the supply of these control and command devices is ensured by means of a rectifier-inverter 9 associated with energy storage means 10, constituted for example by any accumulator of conventional type.

De plus, la sortie 8 de l'inverseur normalsecours 7 est reliée à des moyens de stockage d'énergie 11, par exemple constitués par des accumulateurs de type classique, à travers des moyens de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci, désignés par la référence générale 12. Ces moyens de stockage d'énergie 11 sont connectés en parallèle à la sortie du redresseur-onduleur 2 d'alimentation du variateur de fréquence 4, c'est à dire à la sortie 3 de ce redresseur-onduleur à travers un organe anti-retour 13, contrôlant la circulation de courant entre les moyens de stockage Il et la variateur 4. In addition, the output 8 of the normal back-up inverter 7 is connected to energy storage means 11, for example constituted by accumulators of conventional type, through means for charging and controlling the charge thereof. , designated by the general reference 12. These energy storage means 11 are connected in parallel to the output of the rectifier-inverter 2 supplying the frequency converter 4, that is to say at the output 3 of this rectifier- inverter through a non-return device 13, controlling the flow of current between the storage means II and the variator 4.

Cet organe peut être constitué par exemple par une diode.This body can be constituted for example by a diode.

On conçoit donc que le dispositif d'alimentation selon l'invention permet d'assurer un fonctionnement en arrêt d'urgence des différents moteurs de l'installation, lors d'une défaillance du réseau normal d'alimentation dans la mesure où les différents organes de commande et de contrôle liés au mouvement des moteurs, constitués par exemple par des automates programmables, des calculateurs, des circuits de freins ou autres circuits de sécurité, sont alimentés à travers le redresseur-onduleur 9 par les moyens de stockage d'énergie 10, tandis que le ou chaque variateur de fréquence 4 d'alimentation de ce ou de chaque moteur est alimenté en permanence par les moyens de stockage d'énergie 11 à travers la diode anti-retour 13, ces différents moyens de stockage d'énergie étant alimentés en secours par l'alternateur 6. It can therefore be understood that the supply device according to the invention makes it possible to ensure emergency stop operation of the various motors of the installation, during a failure of the normal supply network insofar as the various organs of command and control linked to the movement of the motors, constituted for example by programmable logic controllers, computers, brake circuits or other safety circuits, are supplied through the rectifier-inverter 9 by the energy storage means 10 , while the or each frequency converter 4 supplying this or each motor is permanently supplied by the energy storage means 11 through the non-return diode 13, these various energy storage means being powered by the alternator 6.

Ces moyens de stockage d'énergie constituent donc des tampons permettant de contrôler le mouvement des moteurs lors de l'arrêt de ceux-ci.  These energy storage means therefore constitute buffers making it possible to control the movement of the motors when they stop.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal (1) connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur (2) dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence (4) d'alimentation d'au moins un moteur (5) d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur (6), associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours (7) pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (11) de stockage d'énergie connectés en parallèle à la sortie de l'onduleur (2) d'alimentation dudit au moins un variateur de fréquence d'alimentation du moteur d'entraînement et un redresseur-onduleur (9) connecté à la sortie de l'inverseur normal-secours (7), et associé à des moyens de stockage d'énergie (10), pour alimenter les appareils de contrôle et de commande. 1. Supply device for an electromechanical installation and in particular for a continuous metallurgical treatment installation of a metal strip, of the type comprising a normal supply network (1) connected to the input of a rectifier- inverter (2), the output of which supplies direct current to at least one frequency converter (4) supplying at least one motor (5) for variable speed drive of the installation and a supply network of emergency comprising an alternator (6), associated with the normal supply network through a normal-emergency inverter (7) for supplying control and command devices linked to the movement of the drive motor and operating at constant normal frequency, in case of failure of the normal supply network, characterized in that it further comprises energy storage means (11) connected in parallel to the output of the inverter (2) supplying said at least one variator from f supply frequency of the drive motor and a rectifier-inverter (9) connected to the output of the normal-backup inverter (7), and associated with energy storage means (10), to supply the devices control and command. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (11) de stockage d'énergie d'alimentation du variateur d'alimentation du moteur d'entraînement sont raccordés à la sortie de l'inverseur normal-secours (7) à travers des moyens (12) de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci. 2. Device according to claim 1, characterized in that the means (11) for storing supply energy of the supply variator of the drive motor are connected to the output of the normal-backup inverter (7) through means (12) for charging and controlling the charge thereof. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un organe anti-retour (13) est connecté entre la sortie de l'onduleur (2) et les moyens de stockage d'énergie (11), d'alimentation du variateur de fréquence d'alimentation du moteur.  3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a non-return member (13) is connected between the output of the inverter (2) and the energy storage means (11), supply of the motor supply frequency variator. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe anti-retour comporte une diode (13). 4. Device according to claim 3, characterized in that the non-return member comprises a diode (13). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de stockage d'énergie comprennent des accumulateurs. 5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy storage means comprise accumulators. 6. Procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal (1) connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur (2) dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence (4) d'alimentation d'au moins un moteur (5) d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur (6), associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours (7) pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, on maintient sous tension continue, la sortie du redresseur-onduleur (2) d'alimentation du variateur de fréquence et au moins un onduleur (9) fournissant une énergie d'alimentation aux appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur et fonctionnant en fréquence normale constante.  6. Method for feeding an electromechanical installation and in particular a continuous metallurgical treatment installation of a metal strip, of the type comprising a normal supply network (1) connected to the input of a rectifier- inverter (2), the output of which supplies direct current to at least one frequency converter (4) supplying at least one motor (5) for variable speed drive of the installation and a supply network of emergency comprising an alternator (6), associated with the normal supply network through a normal-emergency inverter (7) for supplying control and command devices linked to the movement of the drive motor and operating at constant normal frequency, in in the event of a failure of the normal supply network, characterized in that in the event of a failure of the normal supply network, the output of the rectifier-inverter (2) supplying the inverter is kept under continuous voltage equency and at least one inverter (9) supplying power to the monitoring and control devices linked to the movement of the motor and operating at constant normal frequency.
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