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" Montage permettant de régler la puissance de dispositifs de chauffage ou de fusion par induction "
Il est. connu d'effectuer le réglage de puissance des récepteurs, dans le chauffage ou la fusion par induction, indépendamment de la tension du générateur ou d'un conducteur omnibus.Acet effet, on utilise des transformateurs à prise intermédiaire sur l'enroulement primaire et/ou sur l'enrou- lament secondaire, branchés en amont de chaque récepteur, ou, dans de nombreux cas, dans le circuit oscillant même du récep- teur.
Il est en outre connu d'utiliser au lieu de ces trans- formateurs, des bobines de réactance réglables montées en série avec le récepteur, de manière à agir sur la tension appliquée au récepteur et à assurer ainsi un réglage de puis- sance . le réglage de ces réactances est assuré au moyen de prises intermédiaires, de noyaux mobiles, ou d'une polarisa- tion magnétique par courant continu, Les dispositifs décrits
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sont également utilises pour compenser, dans les fours à induc- tion, les variations de la résistance d'adaptation de la bobine ' du four.
Ceci est nécessaire pour limiter, dans le cas d'un creuset lavé, la consommation du four à la -valeur maximale admis-
Bible, ou, lorsque le four est chargé de mitraille grossière en vrac, d'augmenter la consommation,
Toutes ces appositions présentent cet inconvénient que les montages sont relativement compliques et en outre, elles @ donnent lieu à des pertes par effet joule et à des pertes dans le fer considérables, dans lea transformateurs et/ou dans les bobines de réactance. En outre, les condensateurs de compensa- %ion montés en parallèle aveo les bobines d'utilisation sont .' mal utilises,
L'invention a pour but de réaliser un montage de com- mande ou de réglage de la consommation de puissance de pièces métalliques chauffées ou fondues dans des dispositifs de chauf- fage ou de fusion par induction à. tension de générateur cons- tante,, simple et exempt de ces inconvénients,Dans un montage de ce genre, la bobine d'induction compensée au moyen d'une bat- terie de condensateurs et jouant le rôle de récepteur, est mu- nie selon l'invention d'une ou plusieurs prises Intermédiaires disposées en des points désirée quelconques de la longueur to-.. tale de la bobine, et d'autres batteries de condensateurs sont prévues et peuvent être sélectivement branchées en parallèle, soit avec toute la bobine d'induction,
soit avec une partie de celle-ci s'étendant entre deux prises quelconques.
La prise peut être réalisée par partage de la bobine en son point-milieu électrique, ou en un autre point désiré quel- conque, A l'enroulement partiel délimité par la prise informé- - diaire sont associés des condensateurs pouvant être sélective- ment branchés et débranchés et dont l'une des armatures est connectée en permanence à une prise intermédiare on à. une ex- trémité de la bobine, tandis que l'autre armature peut être
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branohée, au moyen dlortanée 40 -00=Utàtion appr0pri% , sur une autre prise intermédiaire Ou â., J. fa,l1tre extrémité de la bobine d'induction. ' . -, :...: . fi "...., : .
Bn présence d'une augmentation de la résistance d'adapta- tion de la bobine d'induction, on peut ainsi procéder à une commu- tation pas-à-pat3 dee condensateurs sur la bobine d'induction rac- ootzroie. râoe cette disposition qui est facilement exécutée avec le dispositif selon l'invention, la résistance d'adapzation de la bobine déduction peut être maintenue pratiquement conat;antei de sorte que la consommation de la pièce métallique qui se trouve à l'intérieur de la bobine dtiridaoti,an, pour une tension constante appliquée entre les conâuoteura d'alimentation, reste également constante,. t'invention sera mieux comprise à. la lecture de la des-
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oription détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation.
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Sur ces deaeins:
la figure la est un schéma de câblage d'un montage de réglage de puissance suivant l'invention?
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la f1gure .1.1?/ représente une première variante du montage de la figure 1a la figure 2 est le schéma de câblage d'une seconde varian- te du montage suivant l'invention:
la figure'3 est un schéma, de câblage d'une troisième va- riante du montage suivant l'invention, et la figure 4 est un schéma de câblage d'une quatrième va- riante du montage de réglage de puissance suivant l'invention.'' ' la figure la représente un montage suivant l'invention..'
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la bobine dutiliaation 3 eat alimentée, à partir du conducteur omnibus 1 auquel est appliquée une tension constante, par l'inter- méi11re de l'interrupteur 2 et est compenséee de la manière ha- .
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rituelle, au moyen d'une batterie de condensateurs 4 montée en .
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parallèle avec la bobine d'utilisation 3, pour permettre fun z".;:
"'0,1" .li.,'], réglage en vue de ltobterilon de la compensation correcte, des ;.¯fl ensembles de condensateurs 4', 4", etc. peuvent être branchés, débranchés ou commutés, par l'Intermédiaire de l'1nterrupteu ':' à deux jeux de contacts 5. ?car pouvoir agir sur la consommation, de la bobine à'utll18ation 3 en présence d'une tension d'a11men-' . tation oonstante,la bobine d'utilisation 3 est munie, suivant , ' l'invention"dtane prise intermédiaire 6, médiane dans l'exemple ; représenté. Les condensateurs 4' et 4" sont montés en parallèle ,
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avec l'une des moitiés de la bobine d'utilisation. Ces condensa";' leurs sont branchés et débranchés, au moyen des contacte 5' et 5" de 1'interrupteur 5 suivant le degré d'ajustement de puissan-
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ce désiré.
Il peut être prévu un plus grand nombre de condeusam' leurs avec un échelonnement des capacités par exemple propor- tionnellement à la série 1; 2; 3; 4; 8, etc, ou encore à la
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ér1e 1; 1,1: 2: 2s2eetc., comme il est connu en soi. D'autres unités de condensateurs peuvent être également branchés en pa- rallèle avec la seconde moitié de la bobine d'utilisation.
Tou-
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tefois, dans de nombreux cas, il suffit d'associer des oonden- sateure Qommutables veo une des parties de la bobine d'utili- zie
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eati on, ,/,',. les marnes condensateurs 4' et 4" peuvent toutefois, si on le désire, être branchée en 'parallèle, au moyen des interrupteurs 6' et 6", avec l'ensemble de la bobine d'utilisation 3,
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Sur la ìgnre lb, le fractionnement en deux parties ne s'effectue pas au milieu do la %qbine.d'atilisat10n, mais au .. > contraire, on choisi volontairement une prise intermédiaire disposée en dehors du point-milieu électrique.
Dans cette variant te également, pour une tension constante du conducteur omnibus 1,
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la oonso#mation de la bobine d'utilisation 13 qui peut %tre bran-. ah6e par l'intermédiaire de l'interrupteur 12 peut être ajuebde
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entre de larges limites. les condensateurs 14 branches en perma- nence ainsi que les condensateurs 14' qui peuvent être branchés ou débranchés par l'intermédiaire de l'interrupteur.15' assurent la compensation de la bobine d'utilisation 13, Par l'intermédiaire des interrupteurs 17' et 17", les condensateurs 16' et 16" peu- vent également être branchés. Dans cette variante, aveo une ten- sion constante du conducteur omnibus 1,
la consommation de la bo- bine d'utilisation peut être ajustée de la manière désirée sans que d'autres bobines d'utilisation montées en parallèle soient influencées,
Pour assurer une utilisation particulièrement bonne des condensateurs supplémentaires prévus (4',4",16',16")ceux-ci peu- vent être agencés de manière à pouvoir être commutés pour servir, au choix, à la compensation du circuit oscillant ou au réglage de la puissance. la figure 2 représente un montage correspondant au cas qui vient d'être mentionné.
Le récepteur 23 est compensé par la batterie de condensateurs 24 branchée en permanence ainsi que . par des condensateurs 24' pouvant être branchés sélectivement,
L'invennseur 25' permet de brancher les condensateurs 24' en pa- rallèle aveo les condensateurs 24 branchés en permanence et, par conséquent, en parallèle avec l'ensemble de la bobine d'utilisa- tion 23; Par ailleurs, cet inverseur permet également de brancher les condensateurs 24' en parallèle avec une partie seulement de la bobine d'utilisation 23 qui comprend au moins deux parties en série.Bien entendu, on peut encore prévoir des condensateurs de compensation supplémentaires oommutables comme Indiqué en 24", condensateurs qui peuvent être branchés en parallèle, par l'in- termédiaire de l'interrapteur 25". comme il est connu en soi, aveo la batterie de condensateurs 24.
Les installations corres- pondantes peuvent être équipées d'un dispositif de compensation'' automatique qui assure,quel que soit l'état de la charge,
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l'obtention en amont du circuit-oscillant, par exemple au point 26, d'un facteur de 'puissance constant. '
La figure 3 représente un montage dans lequel, confor- mément à, l'invention, la bobine d'utilisation est fractionnée
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en plus de deux parties et est munie, d'une manière correspoia- dant à son fractionnement, de condensateurs de compensation, v branchée en parallèle avec chaque patà10, Les parties 33', 33n,f;
, 33' " de la bobine d'utilisation peuvent être identiques ou des
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longueurs différentes. Tes condensateurs 34te 34" et 34' " mont tés en parallèle, dans le cas ou les parties de la bobine 33 "'$/l sont identiques, ont les mêmes caractéristiques électriques, Si
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les diverses parties de la bobine 33 ont dos longueurs différen-' teF5p les condensateurs 34 sont également différents tant en ces qui concerne la tension qu''au point de vue de la pu4Lesance, au moyen de condensateurs supplémentaires 35 oommutabloej on peub.,l' agir sur la répartition de la puissance de la manière désirée.
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4n moyen d'une batterie de condensateurs de compensation oom /)1 mune 37 et d'un ensemble 38 pouvant être branehé en parallèle .'J; avec ladite batterie par l'intermédiaire de l'interrupteur 39, le facteur de puissance peut être amené à toute valeur désirée dans le réseau d'alimentation,
Le montage suivant l'invention, non seulement offre cet,,- avantage qu'il permet un réglage très fin par échelons de la consommation d'une bobine d'utilisation, maia encore:
!! peut être utilisé pour agir sur la densité de puissance même dans la . bobine d'utilisation, Un tel ajustement de la densité de puis- sanoe est dans de nombreux cas désirable, par exemple poux ap- pliquer, lors du chauffage par induction de pièces solides tel- les que de petits lingots ou des tronçons de barres en acier.,
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en divars alliages, ou analognes, qui traversent un lnduebeur, une puissance élevée par unité de surface , à leur entrée dans l'inducteur et une puissance plus faible par unité de surface au.
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voisinage de la sortie, Dans les fours de fusion également, cet ajustement de la densité de puissance que permet l'invention dans les diverses zones de l'inducteur est très important, on peut ainsi, par exemple, assurer une régulation des mouvements du bain de la manière la plus simple. En outre,cette possibili- té d'ajustement permet de prévoir les lavages au creuset en des endroits différents pouvant être choisis à volonté et d'amélio- rer ainsi dans son ensemble la durabilité du creuset.
De plus, l'ajustement contrôlé de la puissance spécifique et de sa con- centration volontaire dans des régions déterminées facilite le travail métallurgique, Comme le branchement des condensateurs s'effectue par groupes pouvant être choisis à volonté, il est possible de réaliser la-répartition de la densité de puissance spécifique sans modification de la forme géométrique des induc- teurs ou des bobines, par les moyens les plus simples.
Dans le cas où l'on désire obtenir une variation graduel le continue de la puissance des bobines d'utilisation avec une tension d'alimentation constante, ou encore une variation pro- gressive continue de la répartition de la densité de puissance, on peut, conformément à la disposition représentée sur la figure 4, monter en parallèle une bobine d'induction réglable 47 sup- plémentaire avec le condensateur 45' qui peut lui-même être branché en parallèle par l'intermédiaire de l'interrupteur 46' avec l'une des parties 43' de la bobine d'utilisation 43. L'in- ductance de cette bobine d'induction est avantageusement choisie de manière à réaliser une condition de résonance pour elle-même et pour le condensateur 45'.
Dans ces condîtion8p si le conden- sateur 45" qui peut être branché ou débranché au moyen de l'in- terrupteur 46" a une capacité double de celle du condensateur 45', on peut obtenir, entre la puissance 0 et la puissance 2 des condensateurs, toute valeur de capacité désirée étant donné que, réglable lorsqu'on branche le condensateur 45', la bobine de réactance
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47 correspond à la capacité de 45'.
Si la bobine 47 est régléela à une valeur voisine de 0, le condensateur 45' devient alors pleinement efficace. Si un nouvel accroissement de la capacité branchée en parallèle avec la partie 43' de la bobine d'utili- sation est nécessaire on branche le condensateur 45", on débran- ohe le condensateur 45' et l'on règle en même temps la bobine 47 a la valeur maximale. On obtient ainsi à, nouveau une compensa- tion égale à l'unité, o'est-à-dire qu'on réalise les mêmes con- ditions que celles qui règnent lorsque le condensateur 45" est branche, avec un réglage de la bobine 47 voisin de o.
La bobine de réactance peut maintenant être à nouveau réglée à une valeur voisine de 0, A la fin de ce processus de réglage, le condensa- teur 45" Branché en parallèle a alors sa valeur maximale 2. Si le condensateur 45' est: alors à nouveau branché (avec une effi- cacité maximale de la bobine 47), on peut obtenir, pour la gam- me comprise entre 3 et 3, un réglage continu de la capacité to- tale de l'ensemble de réglage comprenant les composants 45', 45" et 47, Au lieu des deux condensateurs 45' et 45" représentes, qui sont dans, le rapport de 1 :
2, on peut également utiliser d'autres ensembles, non représentés, par exemple dans l'ordre
4, 8, 16 etc. avec des interrupteurs correspondants. Une batterie de condensateurs 48 branchée en permanence assure la compensation de l'ensemble de la bobine d'utilisation, dans chaque cas, éven- tuellement avec utilisation d'ensembles supplémentaires 49 pou- vaut-être- branches au moyen de 3. 'interrupteur 49'.
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"Assembly for regulating the power of heating or induction melting devices"
It is. It is known to carry out the power regulation of the receivers, in heating or induction melting, independent of the voltage of the generator or of a bus conductor. For this purpose, intermediate tap transformers are used on the primary winding and / or on the secondary winding, connected upstream of each receiver, or, in many cases, in the oscillating circuit of the receiver itself.
It is also known to use, instead of these transformers, adjustable reactance coils mounted in series with the receiver, so as to act on the voltage applied to the receiver and thus to ensure power regulation. the regulation of these reactances is ensured by means of intermediate taps, mobile cores, or magnetic polarization by direct current. The devices described
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are also used to compensate, in induction furnaces, for variations in the adaptation resistance of the furnace coil.
This is necessary to limit, in the case of a washed crucible, the consumption of the furnace to the -maximum admissible value-
Bible, or, when the furnace is loaded with loose coarse grapeshot, to increase consumption,
All these appositions have the drawback that the assemblies are relatively complicated and moreover, they give rise to losses by Joule effect and to considerable losses in the iron, in the transformers and / or in the reactance coils. In addition, the compensating capacitors connected in parallel with the use coils are. misused,
The object of the invention is to provide an assembly for controlling or adjusting the power consumption of heated or molten metal parts in heating or melting devices by induction. constant generator voltage, simple and free from these drawbacks. In an arrangement of this kind, the induction coil compensated by means of a capacitor bank and playing the role of receiver, is fitted according to the invention of one or more Intermediate taps arranged at any desired points along the entire length of the coil, and other capacitor banks are provided and can be selectively connected in parallel, either with the entire coil induction,
or with part of it extending between any two outlets.
The tap can be achieved by dividing the coil at its electrical midpoint, or at any other desired point. With the partial winding delimited by the informative tap are associated capacitors which can be selectively connected. and disconnected and of which one of the reinforcements is permanently connected to an intermediate socket on to. one end of the coil, while the other armature can be
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branohée, by means of the 40 -00 = use appr0pri%, on another intermediate plug Or â., J. fa, the end of the induction coil. '. -,: ...:. fi "....,:.
In the presence of an increase in the matching resistance of the induction coil, it is thus possible to proceed to a step-by-step switching of the capacitors on the racootz belt induction coil. râoe this arrangement which is easily executed with the device according to the invention, the adaptation resistance of the deduction coil can be maintained practically conat; antei so that the consumption of the metal part which is inside the coil dtiridaoti, an, for a constant voltage applied between the supply conâuoteura, also remains constant ,. the invention will be better understood at. reading the des-
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Detailed oription which follows and on examination of the accompanying drawings, which represent, by way of non-limiting example, several embodiments thereof.
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On these deaeins:
FIG. la is a wiring diagram of a power control assembly according to the invention?
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Figure 1.1? / shows a first variant of the assembly of Figure 1a Figure 2 is the wiring diagram of a second variant of the assembly according to the invention:
figure '3 is a wiring diagram of a third variant of the assembly according to the invention, and figure 4 is a wiring diagram of a fourth variant of the power control assembly according to the invention . '' 'Figure la shows an assembly according to the invention.
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the connection coil 3 is supplied from the bus conductor 1 to which a constant voltage is applied through the switch 2 and is compensated in the ha- manner.
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ritual, by means of a capacitor bank 4 mounted in.
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parallel with use coil 3, to allow fun z ".;:
"'0,1" .li.,'], Setting with a view to obtaining the correct compensation,; .¯fl sets of capacitors 4 ', 4 ", etc. can be plugged in, unplugged or switched, by the Intermediate of the switch: 'with two sets of contacts 5.? Because it is possible to act on the consumption, from the coil to use 3 in the presence of a constant supply voltage, the use coil 3 is provided, according to the invention "with an intermediate take 6, middle in the example; represented. Capacitors 4 'and 4 "are connected in parallel,
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with one of the use spool halves. These condensa "; ' their are switched on and off, by means of contacts 5 'and 5 "of switch 5 according to the degree of power adjustment.
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this desired.
A larger number of condeusams can be provided with a scaling of the capacities, for example in proportion to the series 1; 2; 3; 4; 8, etc, or at the
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er1e 1; 1,1: 2: 2s2eetc., As it is known per se. Other capacitor units can also be connected in parallel with the second half of the operating coil.
All
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However, in many cases, it suffices to associate switchable oondenators with one of the parts of the utility coil.
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eati on,, /, ',. the marl capacitors 4 'and 4 "can however, if desired, be connected in parallel, by means of the switches 6' and 6", with the assembly of the use coil 3,
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On the first 1b, the split into two parts does not take place in the middle of the use, but on the contrary, an intermediate tap is deliberately chosen which is disposed outside the electrical midpoint.
In this variant you also, for a constant voltage of the omnibus conductor 1,
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the consumption of the coil 13 which can be switched on. ah6e via switch 12 can be adjusted
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between wide limits. the capacitors 14 branches permanently as well as the capacitors 14 'which can be connected or disconnected by means of the switch. 15' ensure the compensation of the use coil 13, by means of the switches 17 ' and 17 ", capacitors 16 'and 16" can also be connected. In this variant, with a constant voltage of the bus conductor 1,
the consumption of the operating coil can be adjusted as desired without other operating coils connected in parallel being influenced,
In order to ensure particularly good use of the additional capacitors provided (4 ', 4 ", 16', 16") these can be arranged in such a way that they can be switched to serve, as desired, for compensating the oscillating circuit or power adjustment. FIG. 2 represents an assembly corresponding to the case which has just been mentioned.
The receiver 23 is compensated by the capacitor bank 24 permanently connected as well as. by 24 'capacitors which can be selectively connected,
The inverter 25 'allows the capacitors 24' to be connected in parallel with the permanently connected capacitors 24 and, consequently, in parallel with the assembly of the use coil 23; Moreover, this inverter also makes it possible to connect the capacitors 24 'in parallel with only a part of the use coil 23 which comprises at least two parts in series. Of course, it is also possible to provide additional switchable compensation capacitors as indicated. in 24 ", capacitors which can be connected in parallel, through the 25" switch. as is known per se, with capacitor bank 24.
The corresponding installations can be fitted with an automatic '' compensation device which ensures, whatever the state of the load,
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obtaining upstream of the oscillating circuit, for example at point 26, a constant power factor. '
Figure 3 shows an arrangement in which, in accordance with the invention, the use reel is split.
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in more than two parts and is provided, in a manner corresponding to its fractionation, of compensation capacitors, v connected in parallel with each patà10, The parts 33 ', 33n, f;
, 33 '"of the use spool may be identical or
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different lengths. Your capacitors 34te 34 "and 34 '" mounted in parallel, in the case where the parts of the coil 33 "' $ / l are identical, have the same electrical characteristics.
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the various parts of the coil 33 have different lengths. The capacitors 34 are also different both as regards the voltage and from the point of view of the power, by means of additional capacitors 35 which can be switched on. 'act on the distribution of power in the desired way.
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4n means of a bank of compensation capacitors oom /) 1 mune 37 and of an assembly 38 which can be branehé in parallel .'J; with said battery via switch 39, the power factor can be brought to any desired value in the power supply network,
The assembly according to the invention, not only offers this ,, - advantage that it allows a very fine adjustment by steps of the consumption of a use reel, but also:
!! can be used to act on the power density even in the. coil of use. Such an adjustment of the power density is in many cases desirable, for example to apply, when inductively heating solid parts such as small ingots or sections of solid bars. steel.,
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in divar alloys, or the like, which pass through an lnduebeur, a high power per unit area, at their entry into the inductor and a lower power per unit area at the.
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in the vicinity of the outlet, also in melting furnaces, this adjustment of the power density which the invention allows in the various zones of the inductor is very important; it is thus possible, for example, to regulate the movements of the bath in the simplest way. In addition, this adjustment possibility makes it possible to provide for the crucible washes at different locations which can be chosen at will and thus improves the durability of the crucible as a whole.
In addition, the controlled adjustment of the specific power and of its voluntary concentration in determined regions facilitates metallurgical work. As the capacitors are connected in groups which can be chosen at will, it is possible to carry out the- distribution of the specific power density without modifying the geometric shape of the inductors or coils, by the simplest means.
In the case where it is desired to obtain a continuous gradual variation of the power of the use coils with a constant supply voltage, or even a continuous progressive variation of the distribution of the power density, it is possible, according to the arrangement shown in figure 4, mount in parallel an additional adjustable induction coil 47 with the capacitor 45 'which can itself be connected in parallel through the switch 46' with the one of the parts 43 'of the use coil 43. The inductance of this induction coil is advantageously chosen so as to achieve a resonance condition for itself and for the capacitor 45'.
Under these conditions, if the capacitor 45 "which can be connected or disconnected by means of the switch 46" has a capacity double that of the capacitor 45 ', it is possible to obtain, between the power 0 and the power 2 of the capacitors, any desired capacitance value since, adjustable by plugging in capacitor 45 ', the reactance coil
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47 corresponds to the capacity of 45 '.
If coil 47 is set to a value close to 0, then capacitor 45 'becomes fully effective. If a further increase in the capacitance connected in parallel with part 43 'of the use coil is necessary, the capacitor 45 "is connected, the capacitor 45' is disconnected and the coil is adjusted at the same time. 47 has the maximum value. We thus obtain again a compensation equal to unity, that is to say that the same conditions are achieved as those which prevail when the capacitor 45 "is connected, with an adjustment of the coil 47 close to o.
The reactance coil can now be set again to a value close to 0. At the end of this setting process, capacitor 45 "Connected in parallel then has its maximum value 2. If capacitor 45 'is: then again connected (with maximum efficiency of the coil 47), for the range between 3 and 3, a continuous adjustment of the total capacity of the adjustment assembly including the components 45 can be obtained. ', 45 "and 47, Instead of the two capacitors 45' and 45" represented, which are in, the ratio of 1:
2, it is also possible to use other sets, not shown, for example in the order
4, 8, 16 etc. with corresponding switches. A permanently connected capacitor bank 48 compensates the whole of the utilization coil, in each case possibly with the use of additional sets 49 which can be branched by means of a switch. 49 '.