Dispositif de fermeture en triangle à faible réactance pour
transformateurs de fours électriques à arc.
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l'acier et pour l'affiner. Un système type comprend une alimentation de haute tension connectée à un transformateur pour produire un courant de sortie d'intensité élevée à une tension relativement basse. La sortie du transformateur est connectée en triangle à
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bus tubulaires montées sur un mât mobile supportant des porte-électrodes au-dessus de la partie supérieure du four. Les autres extrémités des barres omnibus tubulaires sont connectées aux électrodes du four. En raison des intensités électriques élevées utilisées, les câbles flexibles et les barres omnibus tubulaires montés
<EMI ID=4.1> .bles est indispensable pour que l'on puisse déplacer la partie supérieure du four et incliner celui-ci.
Le transformateur est habituellement enfermé dans une cellule blindée de protection maintenue sous pression et disposée aussi près que possible du four, cette cellule contenant un système de refroidissement pour le transformateur. Le transformateur de puissance comporte un certain nombre de lames formant les bornes du secondaire qui font saillie à la face supérieure du transformateur. Des barres de rallonge montantes sont boulonnées
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pour chaque borne de secondaire du transformateur, et sont à leur tour boulonnées aux trois barres de jonction de câbles. Les barres de jonction de câbles traversent la paroi de la cellule blindée, les barres de fermeture se trouvant à l'intérieur de la cellule blindée et les connexions des câbles se trouvant à l'extérieur de celle-ci. Dans des transformateurs de grande capacité, on trouve jusqu'à 72 ou 96 barres de fermeture refroidies à l'air qui convergent en oblique à partir des barres de rallonge vers les
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formée de deux section� parallèles séparées par des éléments d'espacement. Ce type de dispositif de fermeture exige un ensemble compliqué de poutres de support en bois et de peignes d'espacement pour les barres de fermeture.
La cellule blindée du transformateur est habituellement fermée de façon étanche et une surpression d'air y est établie pour empêcher toute rentrée de crasses qui pourraient s'accumuler sur les barres de fermeture et sur leurs éléments de support et provoquer des décharges disruptives. Une circulation d'air filtré sert également à refroidir le transformateur et les éléments contenus dans la cellule blindée et, si on le désire, l'air peut
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Pour assurer un fonctionnement efficace du four, il est important que l'impédance du circuit électrique allant du transformateur aux électrodes soit équilibrée entre les trois phases et
soit aussi faible que possible. Un déséquilibre d'impédance est provoqué par des différences de longueur entre les conducteurs
et par des relations spatiales non équilibrées entre les trois conducteurs. Le déséquilibre d'impédance devient encore plus important avec la tendance actuelle à utiliser des intensités accrues; en ef-
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res il y a quelques années, ce même four travaille actuellement à environ 80.000 ampères. Ces courants très intenses créent
des problèmes d'échauffement considérables ainsi que des problèmes
de support de conducteurs car les barres de cuivre chauffées ont tendance à carboniser les poutres de support en bois.
Cela étant, l'invention a pour but de procurer un dispositif de fermeture en triangle,en particulier un dispositif de fermeture à faible réactance équilibrée,destiné à un transformateur de
four électrique à arc à faible réactance équilibrée.
L'invention a également pour but de procurer un dispositif de fermeture qui soit facilement supporté par des tiges de suspension.
L'invention a encore pour but de procurer un tel dispositif de fermeture qui ne comporte pas de raccordement d'agent de refroidissement à l'intérieur de la cellule blindée du transformateur.
Conformément à l'invention, il est prévu un dispositif de fermeture en triangle pour un transformateur, qui comporte des barres de rallonge montantes relativement courtes boulonnées à des supports prévus à cet effet. Les supports sont soudés à des collecteurs tubulaires refroidis à l'eau, qui sont à leur tour soudés à des conducteurs de phases tubulaires refroidis à l'eau traversant la paroi de
la cellule blindée du transformateur et se terminant par les têtes de jonction de câbles flexibles. Les conducteurs de phases et les têtes de jonction de câbles flexibles sont supportés par des tiges de suspension et l'espacement des conducteurs de phases tubulaires refroidis à l'eau permet un équilibrage maximum des réactances pour <EMI ID=9.1>
res omnibus des électrodes. Un système de refroidissement à l'eau est raccordé au système de refroidissement des barres omnibus d'électrodes et des câbles flexibles et ne présente aucun raccord à l'intérieur de la cellule blindée.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la Fig. 1 est une vue en élévation schématique, en partie en coupe, d'une installation de four à arc électrique équipéedu dispositif de fermeture en triangle suivant l'invention;
la Fig. 2 est une vue en plan schématique, en partie en
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positif de fermeture en triangle suivant l'invention;
la Fig. 3 est une vue en élévation de côté schématique du dispositif de fermeture en triangle;
la Fig. 4 est une vue en élévation de face schématique du dispositif de fermeture en triangle;
la Fig, 5 est une vue en plan schématique du dispositif de fermeture en triangle;
la Fig. 6 est une vue de détail en coupe du raccordement établi entre le collecteur de phase tubulaire et les tubes de montée de la phase A;
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de la Fig. 5 montrant les raccordements de l'agent de refroidissement pour la phase A;
la Fig. 8 est une vue en coupe de détail du raccordement établi entre le collecteur tubulaire et le conducteur tubulaire de la phase C;
La Fig. 9 est une vue en coupe transversale suivant la li-
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refroidissement pour la phase C;
la Fig. 10 est une vue en coupe de détail du raccordement établi entre le collecteur tubulaire et les tubes de montée de la phase C ;
la Fig. 11 est une vue en coupe suivant la ligne XI-XI de la Fig. 5 montrant les raccordements pour l'agent de refroidissement et les raidisseurs de la.phase B, et
la Fig. 12 est une vue en coupe suivant la ligne XII-XII de la Fig. 5, montrant des détails des raidisseurs.
Comme le montrent les Fig. 1 et 2, une installation de four électrique triphasée type comprend une grande enveloppe de four cylindrique 2 sur laquelle repose un ciel mobile 4. Des électrodes 6 s'étendent vers le bas à travers le ciel 4 et sont supportées par des porte-électrodes montés sur un mât 8 qui supporte également des barres omnibus tubulaires 10. Les barres omnibus tubulaires 10 sont habituellement refroidies à l'eau et sont connectées, à une extrémité, aux porte-électrodes 6 et à l'autre extrémité, aux têtes de jonction de câbles 12 du mât. Des câbles flexibles refroidis à l'eau 14 sont raccordés aux têtes de jonction
12 du mât et aux têtes de jonction 16 du transformateur. Les têtes de jonction 16 sont connectées, par l'intermédiaire du système de fermeture conforme à l'invention, à un transformateur de puissance
18. Le transformateur 18 est enfermé dans une cellule blindée 20 dont une partie seulement est représentée,et est connecté à une alimentation de courant alternatif triphasé à haute tension 22. Un système de refroidissement 24, partiellement représenté sur la Fig. 2, est prévu pour refroidir la cellule blindée 20. Le transformateur 18 produit un courant d'intensité élevée mais de tension faible et est habituellement équipé d'un système de refroidisse- ment, non représenté. Les éléments que l'on vient de décrire, à l'exception du système de fermeture, sont classiques.
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fermeture en triangle conforme à l'invention, la référence 26
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qui se dressent à la partie supérieure du transformateur 18. Les
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groupes, les extrémités de chaque spire de secondaire étant connectées à deux lames adjacentes. Des boulons 28 fixent deux barres
de jonction montantes 30 à chaque lame de connexion 26. Une barre de rallonge 32 est fixée à l'extrémité supérieure de chaque paire de barres de jonction montantes 30 par des boulons 34. Les barres de rallonge sont indiquées sur la Fig.3 en 32A pour la phase A, 32B pour la phase. B et 32C pour la phase C.
Chaque barre de rallonge est soudée à un collecteur de spires ou de phase tubulaire 36 qui peut comprendre, par exemple, un tube de cuivre de haute conductibilité carré et fortement étiré de 51,6 cm<2> de section et de 1,27 cm d'épaisseur de paroi. Chaque collecteur de phase comporte trois ou plusieurs oreilles de suspension verticales 38, clairement représentées sur la Fig. 5. Les oreilles de suspension sont reliées <EMI ID=16.1>
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la clarté, une partie seulement des tiges de suspension 40 et des poutres 44 est représentée. Les extrémités de chaque collecteur
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Deux tubes de montée creux 48A sont soudés à chaque col-
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par exemple, des tubes de cuivre de haute conductibilité fortement
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sont soudés au collecteur de phase 36B. Un conducteur de phase tubulaire formé de deux tubes 50B, est soudé aux extrémités . des tubes de montée 48B et traverse la paroi 52 de la cellule blin- <EMI ID=22.1>
50B de manière à assurer un ajustage étroit à travers une ouverture prévue dans la paroi 52 de la cellule blindée. Un autre conducteur de phase tubulaire formé de deux tubes 50A, est soudé à
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collecteur de phase 36C et traverse également la paroi 52
de la cellule blindée. Les tubes 50A, 50B et 50C peuvent être chacun, par exemple, des tubes de cuivre de haute conductibilité, for-
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paroi.
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chaque conducteur de phase. Des tiges de suspension 58A et 58C représentées sur la Fig. 3 et partiellement sur la Fig. 4,et semblables aux tiges de suspension 40, sont fixées aux têtes de jonction
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qui s'étend à l'extérieur de la .cellule blindée 20. Deux tiges de suspension 58B, semblables aux tiges de suspension 40, sont fixées à la tête de jonction 56B et s'étendent obliquement vers des poutres de toit extérieures 44 qui s'étendent à l'extérieur de la cellule blindée 20. Pour la clarté, la Fig. 3 ne montre qu'une partie de la tige de suspension 58B et la Fig. 4 une partie d'une
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qui sont boulonnées aux têtes de jonction 56. Les extrémités des
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tent des chapeaux d'extrémité 60 qui sont soudés en place.
La Fig. 6 montre que le collecteur de phase 36A comporte un séparateur d'agent de refroidissement oblique 62A qui y
est introduit- et qui s'étend pratiquement sur toute sa longueur, comme le montre la Fig.5. Le séparateur 62A peut être un tube de cuivre de haute conductibilité
fortement étiré de 1,27 cm d'épaisseur de paroi. Une ouverture 64 laisse passer de l'agent de refroidissement à partir de la moitié supérieure droite du collecteur 36A dans le tube de montée de sortie 48A et les ouvertures correspondantes 66 dans le collecteur 36A
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froidissement à partir du tube de montée d'entrée 48A dans la moitié inférieure gauche du collecteur 36A. Un chapeau 68, soudé en place, couvre l'extrémité du tube de montée d'entrée 48A et un élément d'espacement 70 sépare les tubes de montée 48A entre le raccordement au collecteur 36A et le raccordement au conducteur de phase 50A. Sur la Fig. 7, une entrée 72A pour l'agent de refroidissement est raccordée au tube d'entrée inférieur 50A et une sor- tie 74A pour l'agent de refroidissement est raccordée au tube su- périeur 50A. Un bouchon de purge d'air 76A est prévu dans le tube de sortie inférieur 50A. Des bouchons d'évacuation 78A sont prévus à chaque extrémité de la paroi inférieure du collecteur de
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Le collecteur de phase 36C, comme le montre la Fig. 8, comporte un séparateur d'agent de refroidissement oblique 62C qui est introduit à l'intérieur du collecteur et qui s'étend presque sur toute sa longueur, comme on peut le voir sur la fig.5. Le
-séparateur 62C peut être en cuivre de haute conductibilité fortement étiré de 1,27 cm d'épaisseur. Des ouvertures coïncidentes <EMI ID=32.1>
rieur 50C laissent passer l'agent de refroidissement de la moitié supérieure droite du collecteur 36C dans le tube de sortie supérieur 50C. Une ouverture 82 dans la paroi du collecteur 36C laisse passer de l'agent de refroidissement du tube d'entrée inférieur 50C dans la moitié inférieure gauche du collecteur 36C. Un chapeau 84 soudé en place couvre l'extrémité du tube de sortie supérieur 50C. Sur la Fig. 9, une entrée pour l'agent de refroidissement 72C est raccordée au tube d'entrée inférieur 50C et une
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lecteur de phase 36C, comme le montre la Fig. 5.
Comme le montre la Fig. 10, le collecteur de phase 36B comporte un séparateur d'agent de refroidissement oblique 62B qui est introduit à l'intérieur et qui s'étend sur presque toute
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36B, et des ouvertures coïncidentes 88 dans le collecteur 36B et
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l'extrémité du tube d'entrée 48B. Un élément d'espacement 92 sépare les tubes de montée 48B entre le raccordement au collecteur
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pour l'agent de refroidissement 72B est raccordée au tube d'entrée
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est raccordée au tube de sortie supérieur 50B. Un bouchon de purge d'air 76B est prévu dans le tube d'entrée inférieur 50B. Des bouchons d'évacuation 78B sont prévus à chaque extrémité, dans le
<EMI ID=39.1> Fig. 5.
Les collecteurs 36, les tubes de montée 48 et les conducteurs 50 peuvent être des tubes simples présentant des éléments d'espacement intérieurs pour délimiter des passages pour l'agent de refroidissement ou des paires de tubes, comme indiqué aux des-
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tion. Si le collecteur de phase est construit avec plusieurs tubes, on peut le réaliser au moyen d'un seul trajet de circulation d'agent de refroidissement qui s'étend sur toute la longueur du collecteur ou au moyen de plusieurs trajets de circulation d'agent de refroidissement, par exemple des trajets de circulation d'agent de refroidissement distincts qui forment des boucles de part et d'autre du raccordement au conducteur de phase. Dans le dernier cas, deux trajets de circulation distincts peuvent être prévus dans chaque phase et peuvent être disposés soit en série, soit en parallèle dans le circuit de circulation général de l'agent de refroidissement.
La longueur des tubes 50B peut être telle qu'ils exigent des éléments raidisseurs. Les Fig. 11 et 12 représentent un élément raidisseur préféré dans un des tubes, d'autres raidisseurs pouvant bien entendu être utilisés ou des raidisseurs pouvant même être prévus dans les deux tubes. Sur les Fig. 5, 11 et 12, le raidisseur comprend un tube en acier inoxydable 94, scellé aux deux bouts. Châtre éléments d'espacement d'angle 96 sont soudés au tube 94 de telle sorte que l'ensemble formé par le tube et les éléments d'espacement s'ajuste avec serrage à l'intérieur du tube d'entrée inférieur 50B. Un tube 94 part d'un endroit situé près d'une extrémité du tube 50B et va jusqu'à l'autre extrémité, comme le montre la Fig. 5. Les éléments d'espacement 96 peuvent avantageusement s'étendre environ sur la même distance.
Cette forme du raidisseur détermine quatre sous-passages pour agent de refroidissement à travers le tube raidi 50B. Sur la Fig. 12, une chicane
98 est placée dans le passage situé dans le quadrant inférieur de sorte que l'agent de refroidissement entrant est refoulé dans
d'autres passages.
Comme les fours électriques à arc de grande capacité exigent un système de refroidissement pour refroidir les câbles flexibles, les barres omnibus tubulaires connectées aux électrodes
et les.porte-électrodes,. il est avantageux d'utiliser le même système de refroidissement ou une partie du système pour le dispositif de fermeture en triangle conforme à l'invention. Sur la Fig.3, la référence 100 indique un collecteur d'alimentation d'agent de refroidissement qui peut être avantageusement monté sur la paroi
52 de la cellule blindée. Le collecteur 100 est raccordé à une alimentation d'agent de refroidissement, non représenté Cette alimentation peut être une pompe débitant de l'eau froide ou un autre agent de refroidissement sous pression à partir d'une tour de refroidissement, d'un réservoir d'agent de refroidissement, d'une citerne ou de tout autre moyen avantageux-pour l'installation de four particulière décrite. Un tuyau flexible en caoutchouc 102 raccorde le collecteur d'alimentation à l'entrée 72C de l'agent de refroidissement.
L'agent de refroidissement passe par
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inférieure gauche du collecteur 36C. Le débit de l'agent de refroidissement se divise alors, une fraction allant à chaque extrémité du collecteur 36C. L'agent de refroidissement passe ensuite <EMI ID=42.1>
autour des extrémités de l'élément d'espacement 62C dans la moitié supérieure droite du collecteur 36C, revenant vers le milieu du collecteur 36C et passant par des ouvertures coïncidentes 80 dans le tube supérieur 50C. L'agent de refroidissement sort par 1.; sor-
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phases A et B est semblable, sauf que l'agent de refroidissement passe également par les tubes de montée 48A et 48B.
Un tuyau flexible en caoutchouc 104 raccorde la sortie
74C à un raccord d'entrée ou d'admission 106 prévu sur la tête de jonction de câble 56 du transformateur. L'agent de refroidissement
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vus dans la tête de jonction de câble 12 du mât, revient par un
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puis par un tuyau flexible 112C pour aboutir à un collecteur d'é-
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sur la paroi 52 de la chambre blindée et il est raccordé au système de refroidissement, comme décrit plus haut.
Le dispositif de fermeture en triangle suivant l'invention permet de réduire considérablement le refroidissement requis pour
la cellule blindée du transformateur et, en fait, le système de refroidissement normal du transformateur ainsi que le système de refroidissement du dispositif de fermeture en triangle peuvent être adéquats sans refroidissement de la cellule blindée. Une utilisation maximum de la soudure dans le dispositif de fermeture diminue l'entretien et améliore la conductibilité du dispositif de fermeture. Le refroidissement à l'eau du dispositif de fermeture peut être facilement raccordé à d'autres systèmes de refroidissement et la sécurité est assurée parce que tous les raccordements
au système de refroidissement se trouvent à l'extérieur de la cellule blindée du transformateur. Cette construction permet un minimum de connexion entre les lames du transformateur et les bornes
des câbles et elle permet d'utiliser plus de spires de secondaire que le dispositif de fermeture en triangle connu. L'entretien du système de suspension est considérablement amélioré parce que le système à poutres et à éléments d'espacement a été remplacé par de simples tiges de suspension.
En rassemblant les extrémités des spires du transformateur dans les collecteurs de phases,aussi près que possible de la cuve du transformateur, on obtient une réactance considérablement inférieure à la réactance obtenue dans le système classique au moyen de barres ce fermeture convergeant en oblique. De plus, la
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lorsqu'ils traversent la paroi de la cellule blindée du transformateur, contribue également à l'obtention d'une réactance moins élevée. Les conducteurs de phase se terminent à l'extérieur de la paroi de la cellule afin de déterminer une relation spatiale triangulaire par rapport aux câbles flexibles.
Le dispositif de fermeture tend également à équilibrer les réactances en vue d'éliminer les phases "chaudes" et "froides" qui
se présentent lorsque les systèmes de conducteurs ne sont pas triangulés. Aussi longtemps que les câbles flexibles et les barres omnibus sont également disposés dans une relation spatiale triangulaire, la relation spatiale triangulaire des conducteurs de phase ferme un motif triangulaire pour tout le système de conducteurs en ne laissant que les conditions de fonctionnement incontrôlables à l'intérieur du four lui-�ê�e qui contribuent au déséquilibre qui produit les phases chaudes et froides. La relation spatiale peut également être modifiée pour compenser un déséquilibre de réactancesindésirable quelque part dans le système et le dispositif de fermeture peut donc servir de réactance d'équilibrage. De même,
la longueur d'un conducteur de phase peut être modifiée par rapport à celle des autres conducteurs de phase pour éviter les déséquilibres d'impédance indésirables dans le système. Par exemple,
si les dispositions triangulaires des électrodes représentées sur
la Fig. 2 sont redisposées de manière que l'électrode médiane ou électrode de phase "B" soit plus proche du transformateur que les autres électrodes, les longueurs générales des conducteurs de toutes les phases peuvent être rendues plus égales car le conducteur
de phase B est plus long que les conducteurs des deux autres phases, comme le montrent les Fig. 1 et 3.
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REVENDICATIONS
1.- Dans un four électrique à arc triphasé, un dispositif
de fermeture en triangle à faible réactance équilibrée connectant
un transformateur de puissance à des câbles flexibles, caractérisé en ce qu'il comprend une rangée de lames de connexion aux spires du secondaire faisant saillie sur une face du transformateur, plusieurs barres de jonction montantes,une barre de jonction montante étant connectée à chaque laie de jonction, un collecteur tubulaire pour chaque phase, les collecteurs étant disposés en substance parallèlement à la rangée de lames et étant connectés en triangle aux . barres de jonction montantes,un conducteur tubulaire pour chaque phase, les conducteurs étant disposés en substance parallèlement les uns aux autres dans une relation spatiale triangulaire, chaque conducteur de phase comportant des moyens qui connectent l'une de ses extrémités à un des collecteurs de phase et une tête de jonction pour chaque phase montée sur l'autre extrémité
de chaque conducteur de phase, ces autres extrémités étant terminées de manière à déterminer une relation spatiale en substance triangulaire pour les câbles flexibles connectés aux têtes de jonc-
tlon.