Brevet FR2011737A1 — publié le 19700306

La présente invention concerne 1'électrothermie, et notamment un procédé pour la régulation automatique du régime électrique d'une installation thermique électronique et un dispositif pour sa réalisation. On connaît des dispositifs pour:alimenter les installations 5 électroniques thermiques à cathode de thermoémission assurant une valeur stable du courant d'alimentation, dispositifs comportant un bloc de commande de la source d'alimentation de la cathode et un bloc de commande de la source d'alimentation de courant stabilisé de l'installation. Ces dispositifs présentent les inconvénients de ne pas assurer 10 la stabilisation du régime électrique de fonctionnement de l'installation et sa protection contre les surtensions survenant en cas de variation de la conductibilité de l'installation. La présente invention élimine ces inconvénients et a pour objets un procédé de régulation automatique du régime électrique d'une installation 15 électronique thermique, alimentée à partir d'une source d'alimentation de courant stabilisé et un dispositif pour sa réalisation assurant la régulation automatique du régime électrique de fonctionnement de l'installation et sa protection contre les avaries» en cas de variation pour une cause quelconque de la conductibilité de l'installation. 20 Dans le procédé de régulation automatique du régime électrique d'une installation électronique thermique avec cathode à thermoémission alimentée à partir d'une source stabilisée en courant, selon l'invention la conductibilité de l'installation est maintenue au niveau déterminé en modifiant la température de la cathode. 25 II est avantageux de modifier la température de la cathode en fonc tion de la variation du flux thermique émis par la surface du produit chauffé. D'autre part, le dispositif pour la réalisation du nouveau procédé de régulation comportant un bloc de commande de la source d'alimentation en courant stabilisé du dispositif et un bloc de. commande de la source d'ali-30 mentation de la cathode à thermoémission, s'elpn l'invention est muni d'un bloc de contrôle de la conductibilité de l'installation, dont la sortie est couplée au moins à l'un des blocs mentionnés en vue de maintenir la conductibilité de l'installation au niveau déterminé. Il est avantageux de munir le bloc de contrôle de la conductibilité 35 de l'installation d'une sonde qui est montée à proximité immédiate de la cathode à thermoémission, eî. d'une source d'alimentation dont l'un des pôles est couplé à la sonde, et l'autre à la cathode à thermoémission. BAD ORIGINAL' 69 21854 2 2011737 . De plus, le bloc 4e contrôle de 'la conductibilité de "l'installation peut être muni d'un élément de -contrôle de la terision de la source d'alimentation de courant stabilisé', ou bien d'un élément de contrôle de la température d'au moins l'un des corps participant à la modification du 5 flux thermique émis par la surface du produit chauffé vers la surface de la cathode à thermoémission. Ces nouveaux procédé et dispositif de réalisation assurent la commande automatique du régime électrique de fonctionnement de l'installation, d'où résulte une amélioration de son rendement et de la qualité du 10 produit obtenu ; par ailleurs, en cas d'avaries le fonctionnement correct de l'installation étant assuré, les conditions de travail du personnel de maintenance sont facilitées et la main-d'oeuvre pëut être réduite. Les objets et avantages de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description donnée à titre d'exemple et en se référant aux 15 dessins annexés sur lesquels : -• la figure 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention destiné à la régulation automatique du régime électrique d'une installation thermique électronique, - la figure 2 est un schéma d'une variante de réalisation du dis-20 positif utilisant une sonde dans le bloc de contrôle de la conductibilité, - la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du dispositif utilisant dans le bloc de contrôle de la conductibilité un élément de contrôle de la tension de la source d'alimentation, - la figure 4 est un schéma d'une troisième variante de réalisation 25 du dispositif utilisant dans le bloc de contrôle de la conductibilité un élément de contrôle de la température des corps participant à la modification du flux thermique allant de la surface du produit chauffé vers la surface de la cathode à thermoémission. ' Lorsque les installations thermiques électroniques sont alimentées 30 à partir de sources d.''alimentation assurant une intensité constante du courant de charge (à partir des.sources de "courant), ' la puissance de l'installation et la valeur de la tension, de cette sour ce d'"alimentation sont déterminées par la conductibilité de I-iKatalrlatioii. L'accroissement dé la conductibilité de l'installation provoque une diminution ■ ' "■'* : - • • - - Ainsi,.une modification .de la conductïbiïitïdfe l'installation, résultant d'une raison .quelconque, provoque -des oscillations de sa puissance : BAD ORIGINAL 69 21854 3 2011737 si la conductibilité diminue de façon importante, la tension de la source d'alimentation peut atteindre une valeur qui devient dangereuse pour le fonctionnement normal de l'installation. Les causes de modification de la conductibilité d'une installa-5 tion électronique, lorsqu'elle fonctionne en régime différant du régime de limitation du courant par la charge spatiale (ce qui est caractéristique pour la plupart des installations thermiques utilisées dans l'industrie), peuvent être la modification de la température de la cathode et l'encrassement de sa surface par les vapeurs du produit chauffé. 10 La modification de la température de la cathode à thermoémission peut résulter de la modification de la puissance consommée par cette cathode à partir de sa source d'alimentation, en cas d'écarts de tension du seeteur d'alimentation. D'autre part, dans nombre d'agencements d'installations, la ca-15 thode à thermoémission et le produit chauffé sont disposés dans une zone permettant l'irradiation mutuelle. Dans ces cas, la température de la cathode à thermoémission , et par conséquentj la conductibilité de l'installation sont déterminées par la puissance consommée par la cathode à thermaêmis s ion à partir de source d'alimentation^ ainsi que par le flux thermique résultant 20 du rayonnement provenant cfe la surface du produit chauffé qui atteint la cathode à thermoémission ; par ailleurs, la valeur de ce flux dépend de la température du produit chauffé, et donc de la puissance de l'installation. En cas de rupture électrique entre la cathode à thermoémission et l'anode et lorsqu'une décharge gazeuse survient entre les électrodes de 25 l'installation (ce qui est un régime de fonctionnement caractéristique pour la plupart des installations industrielles), la puissance absorbée dans le produit chauffé diminue, ce qui entraîne une baisse de température de ce dernier. Le même phénomène a lieu lorsque l'installation est débranchée pour une raison quelconque. 30 Dans ce cas, le flux thermique., émis par la surface du produit chauf fé vers la cathode à thermoémission % diminue 3 ee qui provoque, lorsque la puissance de la source d'alimentation de la cathode reste invariable, une diminution de la température de cette dernière et,par suite5. La diminution de la conductibilité de l'installation. 35 Par conséquent, lorsque la tension d'aîimentstion est rétablie des surtensions présentant un danger pour 1'installation peuvent survenir dans les éléments incorporés (par suite du caractère instable de la décharge entre les électrodes de l'installation ou d'enclenchement réitéré de la source BAD ORIGINAL 69 21854 fnKr2oft737 d'alimentation de l'installation)-. Dans nombre d'exemples de processus technologiques, comme par exemple, la Éusion d'une chargé de bain en éléments solides, ïà valeur moyenne de la température de surface du bain de métal fondu, et, par con-5 séqûent, du flux thermique émis par cette surface vers la cathode, est périodiquement modifiée, ce qui provoque, lorsque la puissance de la source d'alimentation de la cathode reste constante, des oscillations de la puissance de l'installation. L'encrassement de la surface de Wcathode à thermoémission par 10 les vapeurs du matériau chauffé provoque la réduction de densité du courant de thermoémission provenant de la surface cathodique et réduit la conductibilité de l'installation, ce qui, lorsque l'alimentation est réalisée à partir d'une' source assurant une valeur constante du courant dans la charge et une puissance constante Pour stabiliser le régime électrique de fonctionnement de l'installation et prévenir les avaries de fonctionnement, on peut utiliser un procédé\ ' âe régulation automatique au moyen duquel on maintient la Conductibilité de 20 l'installation à un niveau déterminé en modifiant la température de la cathode à'tfeerEaémission et en faisant varier la puissance de la source d'alimentation de la cathode. Par ailleurs, lorsque la cathode à thermoémission et le * produit chauffé sont placés dans une zone d'irradiation mutuelle, on fait "carier ta température de la cathode à thermoémission en fonction de la varia- ' • r X ri r; :-f v «..-v 25 tion du flux thermique du rayonnement de la surface du produit chauffé. Le schéma synoptique d'un dispositif pour la réalisation du procédé décrit plus haut de régulation automatique du régime électrique d'une instal-" lation électronique thermique est représenté sur la figure 1 j l'installation électronique thermique 1 est alimentée par sa source 2 d'alimentation, assu- „ .... ; . * . - . -V ; j . ' -- -V i - - -- i. ■ , - " * ' . '> - î- iJ - -1- 30 rant une valeur stable de l'intensité du courant dans la charge et dont la . . , ; ...... ■ - . " - ■ commande est réalisée au moyèn d'un bloc 3. La cathode à thermoémission de . '• ,-i ' :~Zî.Z-. fa.- ■■■■> l'installation 1 est alimentée à partir d'une source 4. d'alimentation de cette cathode, dont la commande est réalisée au moyen du bloc 5. La conductibilité de l'installation est commandée au moyen d'un bloc 6 de contrôle 35 de la conductibilité de l'installation. Lorsque la conductibilité de l'installation varie, par exemple lorsqu'elle diminue, le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation agit sur le bloc de commande 5 de la source d'alimentation de la cathode à BAD original 69 21854 5 2011737 thermoémission, il en résulte une augmentation de la puissance de chauffage de la cathode à thermoémission provenant de la source 6 d'alimentation de la cathode, la température de la cathode s'élève et la valeur de la conductibilité de l'installation est rétablie au niveau déterminé. 5 Si malgré l'augmentation de la puissance provenant de la source d'alimentation de la cathode vers le chauffage de la cathode, la conductibilité de l'installation continue de baisser par suite d'encrassement important de la surface de la cathode ou de l'inertie du système de régulation automatique, et si la tension de la source 2 d'alimentation de 1'installait) tion atteint une valeur dangereuse pour le fonctionnement de l'installation 1, le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation, en agissant sur le bloc 3 de commande de la source d'alimentation de l'installation, provoque le débranchement de la source 2 et bloque son enclenchement pendant l'intervalle de temps nécessaire pour que la conductibilité de ï'ins-15 tallation soit ramenée au niveau déterminé. Le schéma de principe d'une variante du dispositif est représenté sur la figure 2 ; le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation comporte une sonde 7 installée à proximité immédiate de la cathode, une source 8 d'alimentation de la sonde 7 et un élément 9 de mesure du cou-20 rant de précipitation sur la sonde 7. En utilisant le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation, réalisé comne décrit plus haut, on peut contrôler directement la conductibilité de 1'installation 1, en mesurant le courant circulant à travers la sonde 7 en régime normal de fonctionnement ainsi qu'en absence de 25 tension anodique. Ee schéma de principe d'une autre variante du dispositif décrit est représenté sur la figure 3 ; dans ce cas le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation et muni d'un élément 10 de contrôle de la tension de la source 2 d'alimentation de l'installation, par exemple, un 30 relais à maximum de tension, et dtun élément 11 de contrôle du régime d'alimentation de la cathode, comportant par exemple un relais à minimum de courant et un relaie temporisé. Le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de l'installation de cette variante permet de contrôler indirectement la conductibilité de l'ins-35 tallation. En cas de variation de la conductibilité de l'installation par l'encrassement de la surface de la cathode à thermoémission résultant des vapeurs du produit chauffé, ou par la modification du flux thermique émis en surface du produit chauffé vers la cathode, le contrôle de la conducti 69 21854 6 . 2011737 bilité de l'installation lest réalisé d'après la modification de la tension de la source 2 d'alimentation de l'installation au moyen de l'élément 10 de contrôle de tension. En cas de diminution de la conductibilité de 11installation, par suite de la modification de la puissance consommée à 5 la cathode à thermoémission à partir de la source 4 d'alimentation de la cathode, le contrôle de la conductibilité de l'installation est réalisé, au moyen de l'élément 11 de contrôle du régime d'alimentation de la cathode. Cependant, pour éviter l'enclenchement de l'installation lorsque, l,a cathode est insuffisamment chauffée, le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de 10 l'installation est muni d'un relais temporisé ne permettant d'enclencher la source d'alimentation 2 de- l'installation qu'après écoulement de l'intervalle de temps nécessaire au réchauffement complet de la cathode après enclenchement de sa source d'alimentation. La figure 4 représente Le schéma de principe d'une troisième va-15 riante de réalisation du dispositif de l'invention dans lequel le bloc 6 de contrôle de la conductibilité de 1 installation est muni d'un élément 12 de contrôle de la température des corps participant à la modification du flux thermique allant de la surface du produit chauffé vers la cathode, par exemple, un pyromètre photo-électrique. Dans ce cas, la conductibilité de l'ins-20 tallation est contrôlée par télé-mesure de la température de la cathode^ du produit chauffé ou d'un corps quelconque participant à 1'échange de chaleur par radiation, par exemple l'électrode de focalisation. 69 21854 ? 201-1737 R E V E. N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé de régulation automatique du régime électrique d'une 5 installation électronique thermique à cathode de thermoémission alimentée depuis une source d'alimentation en courant stabilisé, caractérisé par le fait que la conductibilité de l'installation est maintenue au niveau assigné, en faisant varier la température de la cathode à thermoémission. ' 2 - Procédé selon la-revendication-1, caractérisé par le fait que 10 la température de la cathode à-thermoémission est. modifiée en fonction de la variation du: flux thermique provenant de-la surface du produit chauffé. 3- Dispositif pour réaliser le"précédé de l'uaè des revendications 1 et 2, comportant un bloc de commande de "la source d;raliàèntâtion:dè l'installation stabilisée en courant.et ûh bloc de commande de la. source d'alimen-15 tation'de.la cathode à thermoémission de 1-installation, caractérisé par le fait qu'il est mini d'un bloc de'contrôle de la conductibilité *dè l'installation, dont la sortie est couplée au moins à l'ttti dêsdits blocs afin dé maintenir la conductibilité de*l'installation au niveau "assigné: " *' •4 --Dispositif selon la revendication 3, caractérisé'par lè fait 20 .que le bloc de contrôle de la conductibilité-'de l'installation comporté utie sonde installée à proximité immédiate de la câthàâe;à thêrmôéinission, et une source d'alimentation, dont l'un des fs01es:est raccordé à'la 'sonde et; l'autre à la cathode à thenaoémission. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait 25 que le bloc de contrôle de la conductibilité de l'installation est muni d'un élément de contrôle de la tension de la source d'alimentation en courant stabilisé. 6 - Dispositif selon la. revendication 33 caractérisé par le fait que le bloc de contrôle de 1s conductibilité de l'installation comporte un 30 élément de contrôle de la température d'au moins l'un des corps participant à la modification du flux thermique émis par la surface du produit chauffé vers la surface de la cathode à thermoémission. BAD ORIGINAL.