FR2527020A1 - Installation magnetodynamique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE CHAUFFAGE ELECTROMAGNETIQUE. L'INSTALLATION CONFORME A L'INVENTION EST DU TYPE COMPORTANT NOTAMMENT AU MOINS UN INDUCTEUR 4 ET AU MOINS UN ELECTRO-AIMANT 5, AINSI QU'UN BLOC D'ALIMENTATION RELIE ELECTRIQUEMENT AUDIT ELECTRO-AIMANT 5 ET COMPRENANT UN PREMIER AUTOTRANSFORMATEUR 1 QUI EST BRANCHE SUR L'UNE DES TENSIONS LINEAIRES D'UN RESEAU POLYPHASE, UN DEUXIEME AUTO-TRANSFORMATEUR 2 BRANCHE SUR UNE AUTRE TENSION LINEAIRE DUDIT RESEAU, LES DEUX AUTOTRANSFORMATEURS PRESENTANT DES BORNES MULTIPLES POUR FOURNIR UNE TENSION PARTIELLE OU COMPLETE AUX CHARGES RELIEES A LEURS ENROULEMENTS 6, 7, ET EST CARATERISEE EN CE QUE LA LIAISON ELECTRIQUE ENTRE L'ELECTRO-AIMANT 5 ET LE BLOC D'ALIMENTATION EST OBTENUE EN RELIANT OPERATOIREMENT L'UNE DE SES BORNES A L'UNE DES BORNES DE L'ENROULEMENT 6 DU PREMIER AUTOTRANSFORMATEUR 1, TANDIS QUE SON AUTRE BORNE EST RELIEE A L'UNE DES BORNES DE L'ENROULEMENT 7 DU DEUXIEME AUTOTRANSFORMATEUR 2. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU RECHAUFFEMENT ET A LA COULEE DISCONTINUE DE METAUX DANS DES MOULES EN CONFORMITE AVEC LES EXIGENCES TECHNOLOGIQUES, SANS QUE LES COURANTS SOIENT DESEQUILIBRES DANS LE RESEAU D'ALIMENTATION.

Description

La présente invention est relative aux moyens de réchauffement électromagnétique et de déplacement de métal en fusion, utilisant des sources d'alimentation pourvues de moyens d'équilibrage, et a notamment pour objet une installation magnétodynamique.

L'invention est applicable avec le plus de succès au réchauffement et à la coulée discontinue de métaux dans des moules en conformité avec les exigences technologiques, sans que les courants soient déséquilibrés dans le réseau d'alimentation.

L'automatisation de la fonderie exige une large application de différents dispositifs de coulée et de doseurs de métaux en fusion (du type pneumatique, mécanique ou électromagnétique).

Les doseurs du type magnétodynamique, appelés aussi "installations magnétodynamiques (IMD)", sont considérés aujourd'hui comme les plus prometteurs du fait qu'ils satisfont le mieux aux conditions opératoires. Le fonctionnement de ces doseurs est basé sur l'interaction du courant et du flux magnétique dans leur zone active.

Lorsqu'il s'agit d'alimenter les installations magnétodynamiques en courant alternatif, le rendement de celles-ci est fonction, lors de la coulée de métal, non seulement des paramètres de travail du courant et du flux magnétique, mais aussi des phases initiales de ces courant et flux, d'où les normes très spéciales auxquelles doivent satisfaire les paramètres de l'énergie consommée par ces installations et, par conséquent, les schémas des blocs d'alimentation. A part les particularités ci-dessus, il convient de souligner que les installations magnétodynamiques sont, vis-à-vis du réseau polyphasé, des charges dissymétriques déséquilibrant les courants et les tensions de manière à nuire au fonctionnement de tous les éléments du réseau, sans épargner les installations elles-mêmes.

De ce fait, on s'est trouvé devant la nécessité de mettre au point une installation pouvant parer aux conséquences nuisibles causées par le fonctionnement du réseau en régime déséquilibré.

On connaît, par exemple, des installations magnétodynamiques du type comportant des systèmes électromagnétiques de l'inducteur et de l'électro-aimant, alimentés en tensions appropriées d'un réseau triphasé en direct ou bien par l'intermédiaire d'un bloc d'alimentation comprenant des transformateurs régulateurs, mais toujours en sorte que la tension appliquée au système de l'inducteur soit déphasée en avant de 1200 par rapport à celle qui attaque le système de l'électro-aimant. L'effet d'équilibrage des courants du secteur stobtient, dans ce cas, à l'aide d'éléments capacitifs réglables branchés sur les tensions linéaires dudit réseau.

Les dispositifs en question ne permettent cependant pas d'obtenir des caractéristiques qualitatives satisfaisantes de l'énergie électrique dans le réseau triphasé. Par exemple, lorsque l'installation magnétodynamique considérée fonctionne en régime de réchauffement du métal, quand le réseau ne fournît de l'énergie qu'au système de l'inducteur, le facteur de puissance à l'entrée du dispositif est égal à 0,5 (capacitif). Ce régime de fonctionnement du réseau est souvent indésirable.

L'installation considérée se caractérise d'autre part par une puissance installée élevée du fait que les courants de ses éléments équilibreurs et ceux de charge s'ajoutent les uns aux autres géométriquement.

On couinait aussi des installations dont le bloc d'alimentation colA1porte des transformateurs ou autotransformateurs sur lesquels sont branchés un condensateur réglable et deux charges qui sont, en particulier, un indicateur et un électro-aimant. Le rapport entre les pnases initiales des tensions sur les charges est choisi, dans cette installation, de façon à réduire à un minimum la puissance installée.Ceci exige que l'inducteur à facteur de puissance plus élevé soit alimenté en tension de réseau déphasée en arrière (de l'ordre de 1100). Mais on a déjà mentionné plus haut que pour rendre plus efficace le fonctionnement des installations magnétodynamiques, il faut que l'angle de déphasage des tensions attaquant les systèmes électromagnétiques se trouve au voisinage de 1200, la tension attaquant le système de l'inducteur étant déphasée en avant. C'est la raison pour laquelle les installations de ce type ne peuvent pas assurer l'obtention des paramètres technologiques nécessaires, parmi lesquels on peut citer, par exemple, le niveau désiré de la poussée électromagnétique.

On connaît une autre installation magnétodynamique (voir le livre "Simmetrtrovanie odnofaznykh i dvukhplechevykh elektrotekhnologicheskikh ustanovok", rédigé par A.K.

Shidlovsky et B.P. Borisov, K., Naukova dumka, 1977, p. 117), dont les systèmes de l'inducteur et de l'électro-aimant peuvent être branchés sur le réseau triphasé en direct ou bien par l'intermédiaire d'un bloc d'alimentation. En ce dernier cas, le bloc d'alimentation comporte un premier autotransformateur branché sur une tension linéaire du réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur branché sur une autre tension linéaire déphasée en avant par rapport à la première, et un condensateur réglable pour l'équilibrage des courants du réseau. Ce bloc d'alimentation comporte en outre un troisième autotransformateur destiné à alimenter l'électro-aimant. Tous les autotransformateurs sont pourvus de prises multiples servant à obtenir sur les charges des tensions partielle ou complète.Pour le premier autotransformateur, la charge est l'inducteur dont une prise de courant est reliée opératoirement à l'une des prises de l'enroulement dudit autotransformateur. Le condensateur réglable a une prise reliée opératoirement à l'une des prises de l'enroulement du deuxième autotransformateur. Dans cette installation magnétodynamique, le deuxième autotransformateur exerce la fonction d'un élément de déphasage (diviseur de tension électromagnétique) alimentant le condensateur réglable en tension présentant une phase initiale optimale au point de vue de l'équilibrage des courants du réseau et déterminée par les conditions d'équilibrage.Le premier et le troisième autotransformateur servent à alimenter l'inducteur et l'électro-aimant, respectivement, l'autotransformateur servant à alimenter l'électro-aimant ayant un bas coefficient d'utilisation du fait que le temps de coulée du métal dans le moule ne dépasse pas 10% du cycle total de fonctionnement de l'installation. Les problèmes d'alimentation et d'optimisation de l'équilibrage sont donc résolus, dans cette installation, séparément. D'autre part, les phases initiales des tensions, à l'entrée de ces installations magnétodynamiques, sont déterminées par les propriétés du réseau triphasé et, de ce fait, ne sont pas toujours optimales, ce qui nuit normalement à l'efficacité d'utilisation de l'énergie électrique, et, par conséquen-t, conduit à un fonctionnement peu efficace de l'installation toute entière.

Il convient en outre de noter que l'utilisation de deux autotransformateurs, respectivement, pour 1 'alimentation et l'équilibrage des courants du réseau triphasé conduit à l'augmentation de la puissance installée du dispositif.

Les rapports entre les puissances de l'inducteur, de l'électro-aimant et du condensateur réglable sont tels que les trois autotransformateurs sont pratiquement identiques en ce qui concerne leur puissance. C'est la raison pour laquelle on doit soit augmenter le nombre d'autotransformateurs d'alimentation, lorsqu'il s 'agit d'employer plus d'un inducteur et d'un électro-aimant, soit élever la puissance desdits autotransformateurs, ce qui conduit, à son tour, à une augmentation exagérée de la puissance installée du bloc d'alimentation.

L'invention vise donc une installation magnétodynamique dont les autotransformateurs pourraient exercer une fonction multiple tout en contribuant à l'efficacité de fonctionnement de cette installation.

Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une installation magnétodynamique, du type comportant au moins un inducteur, au moins un électro-aimant et un bloc d'alimentation relié électriquement, par l'intermédiaire d'un commutateur, à l'électro-aimant et comprenant un premier autotransformateur branché sur une tension linéaire d'un réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur branché sur une autre tension linéaire de ce réseau, qui est déphasée en avant par rapport à la première, et un condensateur réglable pour l'équilibrage des courants dudit réseau, les deux autotransformateurs présentant des bornes multiples pour fournir aux charges une tension partielle ou complète en provenance de l'enroulement de l'autotransformateur respectif, le premier autotransformateur ayant pour charge l'inducteur précité dont une borne est reliée opératoirement àl'une desdites bornes de cet autotransformateur, et 1 l'une des bornes du condensateur réglable étant reliée à l'une des bornes du deuxième autotransformateur, laquelle installation est caractérisée, selon l'invention, en ce que la liaison électrique entre l'électro-aimant et le bloc d'alimentation est obtenue en reliant opératoirement l'une de ses bornes à l'une des bornes du premier autotransformateur tandis que son autre borne est reliée opératoirement à l'une des bornes du deuxième autotransformateur.

Ce mode de branchement de l'électro-aimant permet d'utiliseMr les deux autotransformateurs en tant que source d'alimentation aussi bien que pour l'équilibrage des courants du réseau, qu'ils assurent alors en combinaison avec le condensateur réglable. On obtient ainsi la possibilité de contrôler la phase initiale de la tension alimentant l'électro-aimant et, par là même, de régler le rendement de l'installation au moyen de deux autotransformateurs seulement, ce qui permet de diminuer la puissance installée du bloc d'alimentation et de l'installation toute entière.En régime de rendement maximal, ce qui est particulièrement important en cas de coulée de métaux ferreux, la possibilité d'optimiser le rapport entre les phases initiales des tensions attaquant les charges permet de rendre plus rationnelle l'utilisation de l'énergie électrique, cet avantage étant dû à la réduction de la puissance consommée et à l'amélioration de ses paramètres et contribuant à l'efficacité de fonctionnement de l'installation.

En conformité avec un autre mode de réalisation de l'invention, le bloc d'alimentation peut comprendre un troisième autotransformateur branché sur encore une autre tension linéaire du réseau, déphasée en arrière par rapport à la première, lequel autotransformateur présente lui aussi des bornes multiples servant à fournir une tension partielle ou complète à un autre inducteur branché sur l'enroulement dudit autotransformateur.

Ce mode de réalisation a l'avantage de permettre une répartition plus uniforme de la charge entre les phases du réseau et, par là même, de diminuer encore plus la puissante installée de l'installation magnétodynamique.

Dans le cas où l'installation est munie de deux électro-aimants, il est rationnel qu'une capacité compensatrice soit branchée en parallèle par rapport à l'un desdits électro-aimants et à l'inducteur branché sur l'enroulement du premier autotransformateur.

Ce mode de réalisation permet d'améliorer les conditions d'équilibrage des courants du réseau et, par là même, d'élever le facteur de puissance à l'entrée de l'installation et de contribuer à la compensation de la puissance réactive du réseau.

Le problème exposé plus haut est d'autre part résolu à l'aide d'une installation magnétodynamique, du type comportant deux inducteurs reliés en parallèle l'un à l'autre, deux électro-aimants reliés eux aussi en parallèle l'1n à l'autre et un bloc d'alimentation relié électriquement auxdits électro-aimants par l'intermédiaire d'un commutateur, lequel bloc d'alimentation comprend un premier autotransformateur branché sur une première tension linéaire d'un réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur branché sur une autre tension linéaire dudit réseau, qui est déphasée en avant par rapport à la première, et un condensateur réglable destiné à mettre en équilibre les courants du réseau, les deux autotransformateurs présentant des bornes multiples pour fournir une tension partielle ou complète aux charges branchées sur les enroulements desdits autotransformateurs, les inducteurs ayant une borne commune reliée opératoirement à l'une des bornes du premier autotransformateur et le condensateur réglable ayant une borne reliée opératoirement à l'une des bornes du deuxième autotransformateur, laquelle installation est caractérisée, selon l'invention, en ce que la liaison électrique entre les électro-aimants et le bloc d'alimentation est obtenue en reliant opératoirement l'une de leurs bornes communes a l'une des bornes du premier autotransformateur, leur autre borne commune étant reliée à l'une des bornes du deuxième autotransformateur, l'autre borne commune des inducteurs et l'autre borne du condensateur réglable étant reliées chacune opératoirement à l'une des bornes du deuxième et du premier autotransformateur, respectivement.

Ce mode de réalisation a l'avantage de permettre un réglage supplémentaire de la phase initiale de la tension attaquant les inducteurs.

D'autre part, le condensateur réglable branché comme décrit permet de réduire la densité du courant dans les enroulements des autotransformateurs. L'installation conforme à ce mode de réalisation est une source de puissance réactive (les courants à l'entrée de l'installation sont en avance par rapport aux tensions de phase respectives) et permet de stabiliser les niveaux des tensions simples tout en améliorant la qualité de l'énergie électrique. En même temps, on arrive à conserver les conditions permettant l'échange calorifique maximal dans les canaux de l'installation revendiquée en présence d'une plus faible puissance installée des autotransformateurs.

Il est d'autre part possible que le bloc d'alimentation comporte un condensateur de compensation réglable connecté, d'une part, à l'extrémité de l'enroulement du deuxième autotransformateur, et d'autre part, à l'autre borne commune des inducteurs.

Le fait de recourir à ce condensateur de compensation permet de réduire additionnellement la puissance installée du deuxième autotransformateur.

Le problème précité est en outre résolu à l'aide d'une installation magnétodynamique, du type comportant deux inducteurs reliés en parallèle l'un à l'autre, deux électro-aimants reliés eux aussi en parallèle l'un à l'autre et un bloc d'alimentation comprenant un premier autotransformateur branché sur une tension linéaire d'un réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur branché sur une autre tension linéaire dudit réseau, qui est déphasée en avant par rapport à la première, un troisième autotransformateur mis sous une troisième tension linéaire dudit réseau, qui est déphasée en arrière par rapport à ladite première tension, et un condensateur réglable destiné à met-tre en équilibre les courants du réseau, tous les autotransformateurs présentant des bornes multiples pour fournir une tension partielle ou complète aux charges branchées sur les enroulements des autotransformateurs, le condensateur réglable ayant l'une de ses bornes reliée opératoirement à l'une des bornes du deuxième autotransformateur, les inducteurs ayant une borne commune reliée opératoirement à l'une des bornes du premier autotransformateur, les électro-aimants ayant eux aussi une borne commune reliée opératoirement à l'une des bornes du troisième autotransformateur et chacun des électro-aimants étant muni d'un commutateur, laquelle installation est caractérisée, selon l'invention, en ce que l'autre borne commune des électro-aimants et l'autre borne commune des inducteurs sont reliées chacune opératoirement à l'une des bornes du premier et du deuxième autotransformateur respectivement, et que l'autre borne du condensateur réglable est reliée opératoirement à l'une des bornes du premier autotransformateur.

Ce mode de réalisation a l'avantage de permettre d'élargir la gamme de réglage de la phase initiale et de l'importance de la tension attaquant les inducteurs et les électro-aimants, tout en conservant les conditions permettant l'échange calorifique maximal dans les canaux de l'installation magnétodynamique. Il est d'autre part possible que des condensateurs de compensation réglables soient branchés en parallèle par rapport aux inducteurs et aux électro-aimants.

Les condensateurs de compensation en question contribuent à réduire encore davantage la puissance installée de l'installation et permet d'améliorer le facteur de puissance du réseau d'alimentation.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront miux àlalumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente le circuit électrique d'une installation magnétodynamique conforme à l'invention;
- les figures 2, 3 et 4 représentent différents modes de réalisation de l'installation conforme à l'invention;
- la figure 5 est un diagramme topographique des tensions attaquant les éléments du circuit électrique de l'installation conforme à l'invention, illustrant le principe de fonctionnement de celle-ci.

Comme il ressort de la figure 1, l'installation magnétodynamique, objet de l'invention, comporte deux autotransformateurs 1 et 2, un condensateur réglable 3, un inducteur 4 et un électro-aimant 5. Les autotransformateurs 1, 2 et le condensateur 3 constituent un bloc d'alimentation de l'installation magnétodynamique, tandis que l'inducteur 4 et l'électro-aimant 5 constituent les charges de ce bloc d'alimentation.

L'installation magnétodynamique considérée est branchée sur un réseau polyphasé. Par exemple, la figure 1 illustre un exemple de branchement de cette installation à un réseau triphasé représenté sous forme de barres A,B et C.

L'enroulement 6 de l'autotransformateur 1 a ses bornes linéaires attaquées par une tension linéaire UCA et l'enroulement 7 de l'autotransformateur 2 est attaqué par une tension linéaire UBC qui est déphasée en avant par rapport à la tension UCA. Outre les bornes linéaires, les enroulements 6 et 7 ont des bornes auxiliaires représentant chacune une portion de l'enroulement respectif. La présence de ces bornes auxilIaires est une particularité avantageuse des autotransformateurs 1 et 2, car les charges peuvent alors être branchée sur deux bornes quelconques de chaque enroulement, y compris les bornes linéaires. Le condensateur réglable 3 est connecté à une borne linéaire de l'enroulement 6 et à l'une des bornes auxiliaires de l'enroulement 7, et ce, afin d'équilibrer les courants du réseau.Cet équilibrage des courants est effectué d'une manière connue en soi.

L'autotransformateur I sert, en premier lieu, à alimenter l'inducteur 4, connecté (voir les dessins) à l'une des bornes linéaires de l'enroulement 6 et à l'une de ses bornes auxiliaires. Les autres fonctions dudit autotransformateur vont être examinées plus loin. Les bornes de l'inducteur 4, de même que les bornes du condensateur réglable 3 et celles de l'électro-aimant 5, sont commutables et, en conformité avec le processus technologique, peuvent être connectées à l'une quelconque des bornes auxiliaires des enroulements 6 ou 7.

L'électro-amant 5 a ses bornes connectées aux bornes auxiliaires des enroulements. Un commutateur 8 est connecté en série avec l'électro-aimant 5, ce commutateur étant conforme aux besoins technologiques. L'électroaimant 5 est alimenté par la tension totale produite par les portions des enroulements 6 et 7. Il est à noter que l'autotransformateur 2 sert, en premier lieu, de déphaseur, mais, en l'occurrence, il remplit aussi d'autres fonctions, par exemple celle d'alimentation de l'électro-aimant 5, qu'il exerce avec l'autotransformateur 1.

Il convient de souligner que les phases initiales des tensions attaquant l'inducteur 4 et l'électro-aimant 5 doivent se correspondre d'une manière tout à fait déterminée.

Par exemple, dans le cas d'une installation magnétodynamique servant de préférence à la distribution par coulée de la fonte, cette correspondance se traduit par une différence entre les phases de la tension attaquant l'inducteur et celle de la tension attaquant l'électro-aimant, et varie de 60 à 180 degrés électriques. Dans l'installation conforme à la technique antérieure, cette correspondance est déterminée par la relation entre les phases des tensions linéaires du réseau intermédiaire et, de ce fait, ne peut varier que d'une manière discontinue par portions de 60 degrés électriques.Il s'ensuit que l'installation magnétodynamique conforme à l'invention a l'avantage de permettre un contrôle plus régulier de la correspondance en question et, par là même, de mieux satisfaire aux différents besoins technologi-ques lors de la coulée du métal, y compris en cas de fonctionnement réversible de l'installation.

L'installation magnétodynamique est adaptée pour le fonctionnement en deux régimes principaux : 1) réchauffement contrôlé du métal, lorsqu'on ne met sous tension que l'inducteur 4; 2) coulée du métal, lorsque la tension est appliquée à l'inducteur 4 et à l'électro-aimant S simultanément.

Pour mieux illustrer le fonctionnement de l'installation conforme à l'invention, la figure 5 donne un diagramme topographique des tensions présentes sur les charges du bloc d'alimentation et sur le condensateur réglable 3.

Lorsque l'installation magnétodynamique fonctionne en régime de réchauffement contrôlé du métal, la valeur de la puissance réactive Q3 , qui est conditionnée par le condensateur réglable 3, est déterminée par le module du vecteur caractérisant la puissance ondulatoire de l'inducteur 4, ctest-à-dire

où
est l'argument du vecteur caractérisant la
puissance ondulatoire de l'inducteur 4; est 4 est la phase initiale de la tension présente
l'inducteur 4; 4 4 est l'angle dv phase du courant traversant
l'inducteur 4.

En conformité avec la condition d'équilibrage des courants du réseau, l'argument du vecteur de la puissance ondulatoire du condensateur 3 doit différer de 1800 de l'argument du vecteur caractérisant la puissance ondulatoire de l'inducteur 4, ce qui exige que la phase initiale de la tension présente sur le condensateur 3 soit

Alois, en conformité avec le diagramme topographique de la figure 5, le rappprt de transformation de l'autotransformateur 2, pouvant remplir la condition (2), est déterminé suivant l'expression

Ici et plus loin, on -entend par "rapport de transformation de l'autotransformateur" le rapport entre la tension linéaire d'entrée de l'autotransformateur et la tension fournie par la portion de son enroulement comprise entre la borne auxiliaire, à laquelle est relié l'élément de charge, et la borne linéaire de l'autotransformateur considéré, laquelle tension correspond au début du vecteur de la tension linéaire alimentant ledit auto transformateur.

Lorsque l'installation magnétodynamique fonctionne en régime de coulée du métal, l'électro-aimant 5 est connecté, par l'intermédiaire du commutateur 8, à la borne auxiliaire, qui assure à l'électro-aimant 5 la tension de valeur et de phase initiale nécessaires, ce qui s'obtient grâce au rapport de transformation de l'autotransformateur2:

où:
est 5 es la phase initiale de la tension attaquant
l'électro-aimant 5, phase nécessaire pour
l'obtention du rendement désiré du processus
technologique. Cette phase est déterminée selon
la courbe caractérisant la manière dont la
poussée électromagnétique dépend de l'angle de
déphasage entre les tensions attaquant les
systèmes électromagnétiques de l'inducteur et
l'électro-aimant de chaque installation
particulière.

Le module et l'argument du vecteur résultant de la puissance ondulatoire de l'inducteur 4 et de l'électroaimant 5 sont alors déterminés par l'expression

La valeur de la puissance réactive du condensateur 6 (Q3 = NE ) et la phase initiale indispensable (en conformité avec la condition d'équilibrage) de la tension en ce régime de fonctionnement sera

ce qui est obtenu à l'aide de la borne auxiliaire respective de l'autotransformateur 2 dont le rapport de transformation
K23 résulte de l'expression (3).

Lorsque l'installation magnétodynamique fonctionne en régime de coulée contrôlée du métal, le rapport de transformation K25 doit varier dans le temps en conformité avec la loi de réglage du rendement, tandis que la valeur de la puissance du condensateur 3 et la phase initiale de la tension présente dans ce condensateur doivent être réglées en conformité avec la variation du vecteur N # et de son argument 2 , ce qui est obtenu grâce à la variation du rapport de transformation K23
La gamme de réglage du rendement de l'installation peut être élargie considérablement en connectant les bornes de l'électro-aimant aux différentes bornes auxiliaires des autotransformateurs 1 et 2.Dans ce cas, les enroulements 6 et 7 sont traversés par les courants correspondant à la somme géométrique des courants de l'inducteur 4, de l'électro-aimant 5 et du condensateur d'équilibrage 3 et dont la valeur est admissible pour ce régime de fonctionnement. Il est à noter qu'en présence d'une large gamme de réglage, on peut se retrouver devant la nécessité de commuter la borne du condensateur 3, reliée à la borne linéaire de l'enroulement 6, en la connectant aux autres bornes de cet enroulement.En désignant les rapports de transformation des autotransformateurs 1 et 2, respectivement, k1 = UCAJUcgA et k2 = UBC/Us1C , on obtient le module et l'argument du vecteur de la tension présente sur l'électro-aimant 5 (condensateur 3)

La valeur + CtB' étant prédéterminée et le rapport de transformation étant ' k1, la valeur du rapport k2 est déterminée par l'expression

La ligne C1B1 du diagramme topographique (voir la figure 5) correspond au vecteur de la tension attaquant l'4lectro-aimant 5 ou présent sur le condensateur 3 lorsqu'ils sont connectés aux bornes auxiliaires des deux autotransformateurs.

Il s'ensuit que les autotransformateurs 1 et 2 exercent en l'occurrence les fonctions d'alimentation des charges respectives et de réglage des phases initiales des tensions attaquant ces charges.

La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'installation revendiquée. Il s'agit ici d'une installation servant à la coulée de métal -dans deux moules simultanément.

Comme représenté sur la figure 2, cette installation comporte, outre les autotransformateurs 1, 2 et le condensateur réglable 3, un autre autofrsnsfoemateur9 9 branché sur la tension UAB , deux inducteurs 10 et Il et deux électro-aimants 12 et 13. L'inducteur 10 et l'électroaimant 12 sont branchés de la même manière que dans la variante précédente, l'électro-aimant 13 est connecté au bloc d'alimentation par l'intermédiaire d'un commutateur 14 et l'inducteur Il est relié à l'une des bornes communes des autotransformateurs 9 et 1 et à l'une des bornes auxiliaires de l'autotransformateur 9. La liaison opératoire entre l'inducteur 11 et l'autotransformateur 9 est obtenue de la même manière que la liaison entre l'inducteur 10 et l'autotransformateur 1, c'est-à-dire de manière à pouvoir commuter d'une borne à l'autre.

Comme mentionné ci-dessus, les phases initiales des tensions attaquant les inducteurs 10 et Il et celles des tensions attaquant les électro-aimants 12 et 13, respectivement, doivent être établies d'une manière tout à fait déter mariée. C 'est la raison pour laqu le choix des bornes auxiliaires des autotransformateurs 1, 2 et 9 pour la connexion des charges respectives est effectué en conformité avec les besoins technologiques, tout déséquilibre des courants du réseau étant éliminé à l'aide du condensateur 3 qu'on relie aux bornes auxiliaires respectives de l'autotransformateur 2.

Lorsqu'on a besoin de couler du métal dans des moules plus nombreux, le nombre d'inducteurs et le nombre d'électro-aimants peuvent être augmentés après avoir augmenté la puissance installée des autotransformateurs.

En conformité avec un autre mode de réalisation, des condensateurs de compensation réglables 15 et 16 (voir la figure 2) peuvent être branchés en parallèle sur l'inducteur 10 et srlr l'électro-aimant 13. Le rôle de ces condensateurs de compensa.ion consiste à compenser la puissance réactive des charges respectives, ce qui contribue à diminuer la puissance installée des autotransformateurs aussi bien que du condensateur réglable.

Lorsque l'installation conforme à ce mode de réalisation fonctionne en régime de réchauffement du métal, on ne met sous tension que les inducteurs 10 et 11. Les valeurs et les phases des tensions alimentant les inducteurs 10 et Il sont choisies de manière à assurer la vitesse voulue de réchauffement. C'est- la raison pour laquelle les débuts des enroulements des inducteurs 10 et Il sont accordés en sorte que la différence entre les phases initiales des tensions attaquant ces inducteurs soit de 600.

Ceci assure un échange calorifique suffisamment intense entre les parois des canaux et le bain.

Le vecteur résultant de la puissance ondulatoire du réseau triphasé est déterminé, en ce régime de fonctionnement, par la somme des vecteurs caractérisant les puissances ondulatoires des inducteurs 10 et Il

On se sert des expressions (2) et (3) pour trouver les valeurs nécessaires des paramètres du condensateur 3 (Q = Ng ) et, respectivement, le rapport de transformation de l'autotransformateur 2.

Lorsque l'installation fonctionne en régime de coulée du métal, les électro-aimants 12 et 13 sont connectés par l'intermédiaire des commutateurs 8 et 14 aux bornes respectives (y compris les bornes linéaires) des autotransformateurs 1 et 2. Dans ce cas, le vecteur résultant de la puissance ondulatoire est égal à la somme des vecteurs des puissances ondulatoires des inducteurs 10 et Il et des électro-aimants 12 et 13

Ce vecteur doit être compensé à l'aide du condensateur 3. La phase initiale de la tension présente au condensateur 3 est déterminée par l'expression (2) ou (6) et le rapport de transformation de l'autotransformateur 2 est déterminé par l'expression (3).Il est à noter que le vecteur Nl change de valeur et de phase en fonction de la correspondance caractérisant les puissances des inducteurs 10 et Il et des électro-aimants 12 et 13, ce qui peut conduire à la nécessité de connecter la borne du condensateur 3, qui a été reliée à la borne linéaire des autotransformateurs 1 à 9, à l'une des bornes auxiliaires de l'autotransformateur 1. Dans ce cas, la valeur et la phase initiale de la tension présente sur le condensateur 3 est déterminée selon les expressions(7) et (8) et la valeur nécessaire du rapport de transformation k2 selon l'expression (9).

Pour éviter cette opération, diminuer la puissance du condensateur 3 et élever le facteur de puissance à l'entrée du bloc d'alimentation de l'installation, on peut recourir à des condensateurs réglables 15 et 16. La puissance de ces condensateurs est choisie de manière à assurer la compensation des puissances ondulatoires des inducteurs 10 et 11 et est déterminée par les relations
N10 + N12 + N3 = N11 (12) N11 + N13 + N16 = N2 # (13)
. . .

N1#+ N2 #+ N15 = 0 (14)
Lorsqu'on n'a besoin de remplir qu'un seule moule, il est plus rationnel de parvenir à ce résultat (installation conforme à la figure 2) à l'aide de l'électro-aimant 13, car on bénéficie alors d'une plus faible puissance installée des condensateurs réglables.

Un autre mode de réalisation de l'installation magnétodynamique est caractérisé en ce que l'installation est munie de deux inducteurs branchés en parallèle l'un à l'autre et deux électro-aimants branchés eux aussi en parallèle l'un à l'autre. Ce mode de réalisation est surtout à recommander dans le cas où il s'agit d'obtenir des pièces de fonderie dont le poids dépasse 10-20 kg, ce qui exige des creusets d'une plus grande capacité. Le réchauffement du métal dans les creusets devient commode avec plusieurs inducteurs. Cette installation permet toujours de couler deux pièces simultanément.

Comme représenté dans la figure 3, les inducteurs 17 et 18, qui sont branchés en parallèle, ont leurs bornes reliées aux enroulements des autotransformateurs 1 et 2, les électro-aimants 19 et 20 ont, eux aussi, leurs bornes reliées aux enroulements des mêmes autotransformateurs par l'intermédiaire de commutateurs 21 et 22 à condition que les relations entre les phases initiales des tensions attaquant les inducteurs et les électro-aimants soient celles indi quées plus haut. Un condensateur réglable 23 est connecté aux enroulements des autotransformateurs 1 et 2 de manière à pouvoir commuter les bornes auxiliaires de ceux-ci.

Selon un autre mode de réalisation (voir la figure 3), un condensateur 24 est branché de manière à relier la borne commune des inducteurs 16 et 17 qui sont connectés à l'autotransformateur 2 et la borne linéaire commune des autotransformateurs. Ce condensateur contribue à diminuer davantage la puissance installée de l'autotransformateur 2.

Lorsque l'installation conforme à ce mode de réalisation fonctionne en régime de réchauffement du métal, c'est-à-dire lorsqu'aux bornes auxiliaires des auto-transformateurs 1 et 2 ne sont connectés que les inducteurs 17 et 18, le choix de ces bornes auxiliaires ou des rapports de transformation k1 et k2 est fonction de la gamme de réglage de la valeur de la tension attaquant les inducteurs ainsi que de la condition d'équilibrage. Le calcul des valeurs et des phases initiales des tensions sur les inducteurs 17 et18etsur le condensateur réglable 23 est alors opéré suivant les expressions (7), (8) et (9).La condition d'équilibrage est déterminée, vis-à-vis de ce régime de fonctionnement, par l'équation
N17 + N18 + N23 = 0 (15)
Alors,l'une ou les deux bornes du condensateur réglable 23 qui est relié aux enroulements 6 et 7 des autotransformateurs 1 et 2 peuvent être connectées aux bornes linéaires desdits autotransformateurs 1 et 2, ce qui permet d'obtenir les conditions optimales de réalisation de l'expression (15) et de simplifier le circuit de commande au cas où les rapports de transformation k1 et k2 sont choisis de manière à assurer le maintien à un niveau constant de la phase initiale de la tension attaquant les inducteurs 17 et 18.

Pour faire fonctionner l'installation en régime de coulée du métal, on relie les électro-aimants 19 et 20 aux bornes respectives des autotransformateurs 1 et 2 par l'intermédiaire et à l'aide des commutateurs 21 et 22. La valeur et la phase initiale de la tension attaquant les électro-aimants doivent satisfaire, tout comme dans les cas précédents, aux besoins technologiques, et sont obtenues par les rapports de transformation correspondants qu'on détermine, tout comme dans les cas précédents, suivant les expressions (7), (8) et (9).La puissance et la phase initiale de la tension présente sur le condensateur réglable 23 sont déterminées par le vecteur résultant de la puissance ondulatoire de la condition (15) b = N17 + N18 + N23 = 0 (16)
Pour le condensateur 23, les rapports de transformation peuvent être choisis de manière à satisfaire à la condition (16) et, en même temps, à minimiser la densité du courant dans l'enroulement 6.La minimisation de la densité de courant dans l'enroulement 7 est opérée par le condensateur réglable 24, l'une de ses bornes demeurant, à cette fin, tout le temps connectée à l'une des bornes linéaires de l'auto-transformateur 2, tandis que son autre borne est reliée à l'une ou à l'autre borne auxiliaire dudit autotransformateur, qu'elle joint aux bornes des inducteurs 17 et 18. Dans des cas particuliers, les bornes commutables de n'importe quel élément du circuit peuvent être connectées aux bornes linéaires respectives de l'un ou des deux autotransformateurs.Lorsqu'il s'agit de couler du métal dans un seul moule, on peut faire fonctionner l'un quelconque des électro-aimants (19 ou 20) par l'intermédiaire de son commutateur respectif (21 ou 22). Aucune particularité de principe n'est introduite dans le circuit de la figure 3 par le régime de fonctionnement en question, ce qui rend l'installation conforme à ce mode de réalisation technologiquement plus souple que sa variante représentée sur la figure 2.

Lorsqu'on a besoin d'élargir la gamme de réglage du rendement de l'installation magnétodynamique, il est rationnel de faire appel au mode de réalisation donné dans la figure 4.

En conformité avec ce mode de réalisation, l'installation comporte des autotransformateurs 1, 2 et 9 sensiblement analogues à ceux qui sont représentés sur la figure 2, des inducteurs 17 et 18 branchés en parallèle l'un à l'autre, des électro-aimants 19 et 20 qui sont eux aussi branchés en parallèle l'un à l'autre, et des commutateurs 21 et 22, un condensateur réglable 23 et des condensateurs de compensation 25 et 26. Les inducteurs 17 et 18, de même que le condensateur 23, sont connectés aux autotransformateurs d'une manière analogue à celle ressortant de la figure 3. Les électro-aimants 19 et 20 sont connectés par l'intermédiaire des commutateurs 21 et 22 à des bornes auxiliaires des autotransformateurs 1 et 9 de manière à conserver la relation entre les phases initiales de tension, mentionnée plus haut.Les condensateurs de compensation réglables 25 et 26 sont connectés aux bornes communes des inducteurs et des électro-aimants, respectivement.

L'installation conforme au mode de réalisation représenté sur la figure 4 peut fonctionner avec un seul ou bien avec les deux électro-aimants. Dans des cas particuliers, le condensateur 26 peut se composer de deux groupes de condensateurs, dont chacun est connecté directement à l'un des électro-aimants.

Dans ce cas, les conditions déterminant le choix des valeurs et des phases initiales des tensions attaquant les éléments constituants, connectés aux bornes auxiliaires des autotransformateurs 1 et 2, demeurent les mêmes, tandis que pour les électro-aimants 19 et 20 et pour le condensateur 26, le module du vecteur de la tension et son argument doivent être déterminés (voir la figure 5, ligne C2A') par les rapports de transformation de l'autotransformateur 1

et de l'autotransformateur

selon les expressions

Comme il ressort de la figure 4, on peut obtenir n'importe quelles relations entre les phases des tensions attaquant les inducteurs, les électro-aimants et présentes sur les condensateurs, ce qui rend l'installation très commode vis-à-vis des différents besoins technologiques, tout en conservant élevés les paramètres de l'énergie électrique fournie par le réseau.

Ainsi, les installations conformes à l'invention peuvent s'adapter facilement à chaque cas technologique et au métal en traitement, le fait de réu-nir les fonctions d'alimentation et d'équilibrage permettant non seulement d'améliorer les caractéristiques des lignes de fonderie, mais aussi d'élever la qualité de l'énergie électrique dans le réseau d'alimentation polyphasé.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1.- Installation magnétodynamique, du type comportant au moins un inducteur (4) et au moins un électro-aimant (5), ainsi qu'un bloc d'alimentation relié électriquement, par l'intermédiaire d'un commutateur (8), audit électro-aimant (5) et comprenant un premier autotransformateur (1) qui est branché sur l'une des tensions linéaires d'un réseau polyphasé, un deuxième autransformateur (2) branché sur une autre tension linéaire dudit réseau, qui est déphasée en avant par rapport àla première, et un condensateur réglable (3) servant à mettre en équilibre les courants du réseau, les deux autotransformateurs présentant des bornes multiples pour fournir une tension partielle ou complète auxcharges reliées à leurs enroulements (6, 7), le premier autotransformateur (1) ayant pour charge l'inducteur précité (4) dont une borne est reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroule- ment (6) de ce transformateur (1), et l'une des bornes du condensateur réglable (3) étant reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroulement (7) de l'autotransformateur (2), caractérisée en ceque la liaison électrique entre l'électro-aimant (5) et le bloc d'alimentation est obtenue en reliant opératoirement l'une de ses bornes à l'une des bornes de l'enroulement (6) du premier autotransformateur (1), tandis que son autre borne est reliée à l'une des bornes de l'enroulement (7) du deuxième autotransformateur (2).

2.- Installation selon la revendication 1, du type comportant deux inducteurs (10, 11), caractérisée en ce que le bloc d'alimentation comprend un troisième autotransformateur (9), branché sur une troisième tension linéaire du réseau, déphasée en arrière par rapport à la première, lequel autotransformateur présente lui aussi des bornes multiples servant à fournir une tension partielle ou complète à l'inducteur (11) branché sur son enrouement (9).

3.- Installation selon l'une des revendications 1 et 2, du type comportant deux électro-aimants (12, 13), caractérisée en ce que des condensateurs de compensation reglables (15, 16) sont connectés en parallèle avec l'un des électro-aimants (13) et l'inducteur (10) qui est connecté à l'enroulement du premier autotransformateur (1).

4.- Installation magnétodynamique , du type comportant deux inducteurs (17 et 18) branchés en parallèle l'un à l'autre, deux électro-aimants (19 et 20) qui sont eux aussi branchés en parallèle l'un à l'autre, et un bloc d'alimentation relié électriquement par l'intermédiaire de commutateurs (21 et 22) auxdits électro-aimants (19 et 20), lequel bloc d'alimentation comprend un premier autotransformateur (1) branché sur l'une des tensions linéaires d'un réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur (2) branché sur une autre tension linéaire de ce réseau, qui est déphasée en avant par rapport à la première, et un condensateur réglable (23) servant à mettre en équilibre les courants du réseau, les deux autotransformateurs (1,2) présentant des bornes multiples pour fournir une tension partielle ou complète aux charges branchées sur les enroulements (6, 7) des autotransformateurs (1, 2), les inducteurs (17, 18) ayant une borne commune reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroulement (6) de l'autotransformateur (1), et le condensateur (23) ayant une borne reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroulement (7) de l'autotransformateur (2), caractérisée en ce que la liaison électrique entre les électro-aimants (19, 20) et le bloc d'alimentation est obtenue en reliant opératoirement l'une de leurs bornes communes à l'une des bornes de l'enroulement (6) de l'autotransformateur (1), leur autre borne commune étant reliée à l'une des bornes de l'enroulement (7) de l'autotransformateur (2) , cette autre borne commune des inducteurs (17 et 18), de même que l'autre borne du condensateur réglable (23), étant reliées chacune opératoirement à l'une des bornes des autotransformateurs (2) et (1), respectivement.

5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bloc d'alimentation comprend un condensateur de compensation réglable (24) connecté à l'extrémité de ltenroulement (7) du deuxième autotransformateur (2) et à l'autre borne commune des inducteurs (17 et 18).

6.- Installation magnétodynamique, du type comportant deux inducteurs (17 et 18) branchés en parallèle l'un à autre, deux électro-aimants (19 et~20) qui sont eux aussi branchés en parallèle l'un à l'autre, et un bloc d'alimentation comprenant un premier autotransformateur (1) branché sur l'une des tensions linéaires d'un réseau polyphasé, un deuxième autotransformateur (2) branché sur une autre tension linéaire dudit réseau, déphasée en avant par rapport à la première, un troisième autotransformateur (9) branché sur une troisième tension linéaire déphasée en arrière par rapport à la première, et un condensateur réglable (23) servant à mettre en équilibre les courants du réseau, les autotransformateurs (1, 2 et 9) présentant des bornes multiples pour fournir une tension partielle ou complète aux charges branchées sur les enroulements desdits autotransformateurs (1, 2 et 9),l'une des bornes du condensateur réglable (23) étant reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroulement (7) du deuxième autotransformateur, les inducteurs (17 et 18) ayant une borne commune reliée à l'une des bornes de l'enroulement (6) du premier autotransformateur (1), les électro-aimants (19 et 20) ayant eux aussi une borne commune reliée opératoirement à l'une des bornes du troisième autotransformateur (9), et chacun des électro-aimants (19 et 20) étant muni d'un commutateur (21 et 22) dans les branches parallèles, caractérisée en ce que l'autre borne commune des électroaimants (19 et 20) et l'autre borne commune des inducteurs (17, 18) sont chacune reliées opératoirement à l'une des bornes du premier et du deuxième autotransformateur (1, 2), respectivement, et que l'autre borne du condensateur réglable (23) est reliée opératoirement à l'une des bornes de l'enroulement (6) du premier autotransformateur (1).

7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que des condensateurs (25 et 26) sont branchés en parallèle par rapport aux inducteurs (17 et 18) et aux électro-aimants (19 et 20).