<Desc/Clms Page number 1>
@ "DISPOSITIF POUR TRANSFORMER DIRECTEMENT DU COURANT TRIPHASE DE FREQUENCE INDUSTRIELLE EN COURANT MONOPHASE DE HAUTE FRE- QUENCE"
Pour l'alimentation des fours à induction servant au raffinage électrique des métaux, on demande actuellement de plus en plus du courant monophasé à la fréquence d'environ mil- le périodes par seconde. Il fallait jusqu'ici produire ce courant monophasé à l'aide de machines rotatives. Le rende- ment de convertisseurs rotatifs de fréquence est faible et le prix d'achat de ces machines est relativement élevé. Il paraît donc avantageux d'effectuer cette transformation directement en partant d'un courant triphasé disponible de fréquence
<Desc/Clms Page number 2>
quelconque.
Un procédé connu pour la transformation du cou- rant triphasé en un courant monophasé de fréquence quelconque consiste à redresser le courant triphasé dans un redresseur pour le transformer en courant continu, puis à retransformer ce courant continu en courant monophasé de la fréquence désirée à l'aide d'uninvertisseur distinct du premier appareil. Ce mode de transformation conduit également à un prix d'achat relativement élevé.
La présente invention a pour objet un dispositif pour transformer directement du courant triphasé de fréquence in- dustrielle en un courant monophasé à haute fréquence, destiné par exemple à l'alimentation de fours à induction, caractérisé en ce que la transformation se fait à l'aide d'un convertis- seur statique unique dont les anodes sont reliées par l'inter- médiaire des enroulements primaires du transformateur secon daire avec les enroulements secondaires du transformateur pri- maire, des condensateurs d'extinction étant montés entre les anodes d'un même enroulement primaire pour servir à l'extinc- tion périodique de l'arc.
Au dessin, on a représenté schématiquement dans les Fig. 1 et 2 deux exemples d'exécution de l'objet de l'inven- tion, pour l'alimentation de fours à induction.
Dans ces Figures, T1 désigne le transformateur pri- maire dont l'enroulement primaire P est relié au réseau triphasé. Les enroulements 1 à 3 de l'enroulement secondaire S de ce transformateur sont reliés aux points milieu des en roulements primaires 4 à 6 du transformateur secondaire T2, dont l'enroulement secondaire 27 est relié à l'enroulement primaire du four à induction. Entre les conducteurs extérieurs des enroulements primaires du transformateur T2 on a monté des condensateurs d'extinction 8,9 et 10 qui provoquent l'extinc"
<Desc/Clms Page number 3>
tion de l'arc, ou mieux, la transmission de l'arc de l'une à l'autre des anodes d'un même enroulement primaire.
Les anodes des enroulements primaires 4 à 6 qui, par rapport à T2, sont de même phase, sont commandées simultanément par le fait que les grilles gl3 à g18 de ces anodes sont respectivement réu- nies en deux groupes et reliées aux bornes d'une génératrice pilote à haute fréquence G dont le point milieu est relié à la cathode k du convertisseur statique V et dont le moteur M est de nouveau alimenté par le réseau triphasé primaire.
La transformation du courant triphasé en cuurant alternatif mono- phasé à haute fréquence se produit alors dans chaque paire d'anodes des enroulements primaires 4, 5 et 6, de manière con- nue, comme la transformation de courant continu en courant al- ternatif monophasé, et sans qu'il soit nécessaire d'utiliser dans le réseau à courant alternatif un dispositif spécial don- nant le rythme, la tension de commutation qui provoque l'ex tinction périodique de l'arc aux anodes étant produite à l'aide des condensateurs 8, 9 et 10. Ce montage se distingue des mon- tages connus avant tout par le fait que la transformation en courant à haute fréquence se fait à l'aide d'un seul appareil à décharge V.
Les enroulements primaires 4, 5 et 6 du trans- formateur T2 fonctionnent alors successivement au rythme de la fréquence primaire du réseau triphasé, c'est-à-dire que pen- dant une période de la fréquence primaire les trois enroule- ments primaires 4, 5 et 6 fonctionnent successivement pendant un tiers de période chacun et sont pendant ce temps le siège d'un courant continu pulsatoire, ces pulsations ayant la fré- quence élevée du courant secondaire. Au commencement de chacune des demi-ondes positives dans les conducteurs de grille 11 et 12, l'arc s'amorce à l'une des trois anodes 13,14 et 15 ou 16,
<Desc/Clms Page number 4>
17 et 18, l'amorçage se faisant sur l'anode dont l'enroulement secondaire correspondant du transformateur T1 est, au moment considéré, à la tension la plus élevée.
La Fig. 2 indique un montage analogue avec un conver- tisseur statique triphasé-monophasé à douze anodes, l'en- roulement secondaire S du transformateur primaire T1 étant hexaphasé et les points milieu des enroulements secondaires du transformateur primaire étant reliés par l'intermédiaire d'une bobine d'absorption Z à trois branches avec la cathode k du convertisseur statique V, tandis que les bornes extrêmes sont reliées, d'une manière analogue à la Fig. 1, par l'intermédiai- re des enroulements primaires du transformateur secondaire T2 aux anodes du convertisseur V. Il est avantageux de monter en parallèle avec la bobine d'absorption Z et les enroulements du transformateur des condensateurs C qui servent à étouffer cer'" tains harmoniques supérieurs du courant.
Les enroulements primaires 4 à 9 du transformateur secondaire T2 peuvent éventuellement se monter directement comme enroulements primaires dans le four à induction même, de sorte qu'on peut économiser le transformateur secondaire T2.
Dans ce cas, les condensateurs nécessaires pour compenser le courant réactif {.déphasage en arrière) du four peuvent se réunir avec les condensateurs d'extinction Q pour les anode- du convertisseur statique, et ces condensateurs se monter en parallèle avec les enroulements primaires du four, comme l'in- dique le dessin.
Au lieu de la génératrice pilote G, on peut également utiliser, de manière connue en soi, pour le réglage des grilles, un appareil à contacts qui applique aux grilles les impulsions de réglage positives nécessaires. En réglant la vitesse de cet appareil à contacts ou de la génératrice pilote
<Desc/Clms Page number 5>
on peut régler à volonté la fréquence du courant alternatif monophasé produit. La puissance de ce dispositif de réglage doit être de l'ordre de grandeur de un pour mille de la puis sance du convertisseur statique. Les montages conformes à l'in- vention qui viennent d'être décrits ont également l'avantage que les condensateurs qui sont nécessaires de toute façon pour la compensation du courant déwatté peuvent servir en même temps pour l'extinction de l'arc aux anodes du convertisseur.
Ces montages ont en outre l'avantage important qu'on peut raccorder directement un nombre quelconque de fours à un transformateur triphasé commun avec point neutre sorti. On peut aussi brancher en parallèle plusieurs fours sur un convertisseur statique unique.
<Desc / Clms Page number 1>
@ "DEVICE FOR DIRECTLY TRANSFORMING THREE-PHASE INDUSTRIAL FREQUENCY CURRENT INTO SINGLE-PHASE HIGH FREQUENCY CURRENT"
Single-phase current at a frequency of about one thousand periods per second is being demanded more and more now for the supply of induction furnaces used for the electrical refining of metals. Until now, this single-phase current had to be produced using rotating machines. The efficiency of rotary frequency converters is low and the purchase price of these machines is relatively high. It therefore seems advantageous to carry out this transformation directly starting from an available three-phase current of frequency
<Desc / Clms Page number 2>
any.
A known process for transforming three-phase current into single-phase current of any frequency consists of rectifying the three-phase current in a rectifier to transform it into direct current, then transforming this direct current back into single-phase current of the desired frequency at the same time. using an inverter separate from the first device. This method of transformation also leads to a relatively high purchase price.
The object of the present invention is a device for directly transforming three-phase current of industrial frequency into a single-phase current at high frequency, intended for example for supplying induction furnaces, characterized in that the transformation is carried out at the same time. using a single static converter, the anodes of which are connected via the primary windings of the secondary transformer with the secondary windings of the primary transformer, quenching capacitors being mounted between the anodes of a same primary winding to serve for periodic arc extinction.
In the drawing, there is shown schematically in FIGS. 1 and 2 two exemplary embodiments of the object of the invention, for supplying induction furnaces.
In these Figures, T1 designates the primary transformer whose primary winding P is connected to the three-phase network. The windings 1 to 3 of the secondary winding S of this transformer are connected to the midpoints of the primary bearings 4 to 6 of the secondary transformer T2, whose secondary winding 27 is connected to the primary winding of the induction furnace. Between the outer conductors of the primary windings of transformer T2, extinguishing capacitors 8, 9 and 10 have been mounted which cause extinction.
<Desc / Clms Page number 3>
tion of the arc, or better, the transmission of the arc from one of the anodes of the same primary winding to the other.
The anodes of the primary windings 4 to 6 which, with respect to T2, are of the same phase, are controlled simultaneously by the fact that the gates gl3 to g18 of these anodes are respectively united in two groups and connected to the terminals of a high-frequency pilot generator G whose midpoint is connected to the cathode k of the static converter V and whose motor M is again supplied by the primary three-phase network.
The transformation of three-phase current into high-frequency single-phase alternating current then occurs in each pair of anodes of the primary windings 4, 5 and 6, in a known manner, like the transformation of direct current into single-phase alternating current. , and without it being necessary to use in the alternating current network a special device giving the rhythm, the switching voltage which causes the periodic extinction of the arc at the anodes being produced using the capacitors 8, 9 and 10. This assembly differs from known assemblies above all by the fact that the transformation into high frequency current is carried out using a single V discharge device.
The primary windings 4, 5 and 6 of transformer T2 then operate successively at the rate of the primary frequency of the three-phase network, that is to say that during a period of the primary frequency the three primary windings 4 , 5 and 6 operate successively for a third of a period each and are during this time the seat of a pulsating direct current, these pulsations having the high frequency of the secondary current. At the beginning of each of the positive half waves in the grid conductors 11 and 12, the arc starts at one of the three anodes 13,14 and 15 or 16,
<Desc / Clms Page number 4>
17 and 18, the starting being done on the anode whose corresponding secondary winding of the transformer T1 is, at the time considered, at the highest voltage.
Fig. 2 indicates a similar assembly with a three-phase-single-phase static converter with twelve anodes, the secondary winding S of the primary transformer T1 being six-phase and the midpoints of the secondary windings of the primary transformer being connected by means of a three-branched absorption coil Z with the cathode k of the static converter V, while the end terminals are connected, in a manner analogous to FIG. 1, through the intermediary of the primary windings of the secondary transformer T2 to the anodes of the converter V. It is advantageous to connect in parallel with the absorption coil Z and the windings of the transformer of the capacitors C which serve to quench cer '" t some higher harmonics of the current.
The primary windings 4 to 9 of the secondary transformer T2 can optionally be mounted directly as primary windings in the induction furnace itself, so that the secondary transformer T2 can be saved.
In this case, the capacitors necessary to compensate for the reactive current (back phase shift) of the furnace can meet with the quenching capacitors Q for the anodes of the static converter, and these capacitors are mounted in parallel with the primary windings of the oven, as shown in the drawing.
Instead of the pilot generator G, it is also possible to use, in a manner known per se, for the adjustment of the gates, a contact device which applies the necessary positive regulation pulses to the gates. By adjusting the speed of this contact device or pilot generator
<Desc / Clms Page number 5>
the frequency of the single-phase alternating current produced can be adjusted at will. The power of this regulating device must be of the order of magnitude of one per thousand of the power of the static converter. The arrangements according to the invention which have just been described also have the advantage that the capacitors which are necessary anyway for the compensation of the watt-wattage current can be used at the same time for the extinction of the arc at the anodes. converter.
These arrangements also have the important advantage that any number of furnaces can be directly connected to a common three-phase transformer with the neutral point output. It is also possible to connect several ovens in parallel to a single static converter.