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La pré~ente invention concerne un générateur thermo-irductif pour
la production de fluids chaud.
On conna~t par le document britannique n 2 105 159A un générateur
thermo-inductif du type transformateur comportant un circuit magnétique,
un enroulement primaire, alimenté en courant électrique et un enroule-
ment ~econdaire tubulaire parcouru par un ~luide à chauffor, ledit
enroulement secondaire tubulaire étant mis électriquement en court-cir-
cult.
Dans ce documsnt, il est fait mention d'une commande par thyris-
tors, mais la solution présentée implique :
- que la régulation soit faite au primalre du trans~ormateur du fait du
court-circuitage complet de la spire de l'enroulement secondaire de
chauffe,
- que la tension au primaire soit faible et compatible avec ce que
peuvent supporter les thyristors, d'où une limitation de la pulssancs
des appareils,
- de faire la régulation par variation de l'angle de phase si l'on veut
une régulation continue de zero à la puissance maximale sans avoir de
pointes d'intensité à l'enclenohement. Cette solution donne un mauvais
aosinus ~ dans la zone des faibles puissances appelées d'où un mauvals
rendement. En effet, le cosinus ~ est d'autant meilleur que la puissance
sst forte.
Dans le cas d'un primaire haute tension, on peut aussi faire la
régulation à l'aide d'un régleur en charge au primaire, mais c'est une
solution onéreuse.
On peut enfln travailler par "trains d'onde~" avec un contacteur
ou un disJon¢teur de manoeuvre agissant par "tout ou rien" mais on a dans
ce cas un appel de puissance très élevé à chaque enclenchement, ce qui
donne des ~urintensités sur le réseau d'alimentation.
Enfin, l'utllisation connue d'unltés monophasées couplées en tri-
phasé conduit, là encore, à un coût plus élevé que celui d'un oircuit
magnétique triphasé.
Le but de la solution proposée est donc d'obtenir un appareil dont
le coût ~oit inférieur à celui dss ensembles de chauffage connus, telles
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par exemple les chaudière~ électriques à électrodes qui nécessitent en
plus un transformateur cl'i301ement.
Et de plus, de permettre l'obtention d'une rsgulation par paliers
su~isamment fins depuis le zéro de puissance ~usqu'à la puissance maxi-
male avec des appels de courants supportables pour le réseau d'alimenta-
tion.
L'invention a ain~i pour ob~et un générateur thermo-inducti~ pour
la production de fluide chaudt du type transformateur en court-circuit
comprenant un circuit magnétique, un enroulement primaire alimenté en
courant électrique et un enroulement secondaire tubulaire mls électri-
quement en court-circuit et parcouru par un ~luide à chauffer, caracté-
risé en ce que ledit enroulement secondaire tubulaire-comprend une plu-
ralité de n circuits élémentaires tubulaires hyclrauliquement reliés,
lesdits circuit3 élémentaires tubulaires comprenant des moysns de cou-
plages électriques, et en ce que le~ différents circuit3 élémentaires
sont mis électriquement en service par de~ thyristors commandés par des
moyen~ électroniques.
Selon une réalisation pré~érée les n circuits élémentaires sont
répartis sur trois colonnes d'un circuit magnétique triphasé.
Les circuits élémentaires tubulaires peuvent êtrs reliés hydrauli-
quement et électrlquement en série, en parallèle ou en série parallèle.
On va maintenant décrite un exemple de réalisatior. particulier de
l'invention en se référant au dessin ci-~oint dan~ lequel :
La ~igure 1 montre une vue générale cl'un générateur thermo-induc-
ti~ selon l'invention.
La figure 2 montre le même générateur que celui de la ~igure 1 mais
vu du côté de l'alimentation des sorties haute tension.
La figure 3 donne une réalisation de montage de l'enroulement
secondaire montrant les couplages hydrauliques et électriques.
La figure 4 est un schéma électrlque et hydraulique corre3pondant
à la figure 3.
La figure 5 représente le schéma électrique équivalent à la
~igure 4.
La figure 6 représente le schéma électronique de régulation et de
commande des thyristors pour un montage comprsnant quatre gradins de
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régulation.
Les figures 7 et 8 sont des dia8rammes de fonctiornement.
L'invention peut être décrite de la fason suivante, à l'aide de~
figures 1 à 8.
Sur un circuit magnétique triphasé 1 (fig.2) sont montés concen-
triquement sur chacun des trois noyaux un enroulement primaire 2 con~ti-
tué de fils électriques et raccordé au réseau haute tension par des
bornes embrochables 3 et un enroulement secondaire 4 ~fig.1) formé de
tubes montés hydrauliquement en série, en parallèle ou _n combinaison
des deux.
La figure 1 illustre le montage, par noyau, de quatre tubes 5, 6,
7 et 8 en parallèle.
Les tube~ débouchent dans des collecteurs intermédiaires 9 à 14
puis dans des colleoteurs généraux 15 et 16 (fig.3).
Lesdits tubes sont, au moins en partie, isolés électriquement des
¢ollecteurs par des manchons 17 ? suivant le couplage électrique choisi.
La figure 3 montre bien le montage hydraulique en parallèle, sur
chaque colonne, des quatre circuits élémentaires tubulalres 5, 6, 7 et 8
et également de l'ensemble de chaque colorne, en parallèle sur les
colleoteurs généraux 15 et 16. De cette fagon, on assure un débit suffi-
sant aveo une vitesse fonction de l'installation sans pertes de charge
trop importantes.
Le couplage électrique est réalisé par des barrettes 18 à 29, des
manchons isolants 17 at des groupes de thyristors tête-bêche 30, 31, 32
et 33.
La figure 4 permet de mieux voir le circuit électrique. Sur ce
schéma, on voit bien les mises sn séries, par groupe de deux, au moyen
des barrettss 18 à 23, des circuits élémentairss tubulaires ~ st 7 d'une
part et 5 et 6 d'autre part pour chaque colonne.
Sur ce schéma, le circuit hydraulique aboutit à un échangeur de
chaleur comprenant un primaire 34 et un secondaire 35. Une pompe 36
assurs la circulation.
La figure 5 représente le schéma éleotrique équivalent de la
~igure 4, les mêmes références représentant les mêmes éléments.
Le groupe de thyristors 30 comprend les thyristors 30A et 30B, le
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~,
groupe 31 les thyristors 31A et 31B, le groupe 32 les thy-
ristors 32A et 32B et le groupe 33, les thyristors 33A et
33B.
L,a figure 6 donne le schéma électronique de régu-
lation et de commande des thyristors correspondant à lafigure 5, et donc pour le générateur thermo-inductif repré-
senté sur les figures précédentes.
Sur cette figure, on a figuré par huit carrés,
les huit thyristors 30A et 33B. Ces thyristors sont com-
mandés par des modulateurs 40, 41, 42 et 43.
Les ordres sont donnés par un séquenceur 44 qui
possède quatre sorties, une par modulateur selon un prin-
cipe connu.
Les informations liées à l'utilisation sont col-
lectées par un régula-teur 45 qui compare la température
affichée avec celle mesurée par l'intermédiaire d'une son-
de.
La figure 7 donne le diayramme ob-tenu pour 80%
de la puissance et la figure 8 pour 20%.
Les zones 61 et 71 donnent la durée d'un cycle
dans 10s deux cas de figure.
Sur ces deux figures, les courbes repérées a,
b, c et d représentent respectivement le temps de conduc-
tion respectif des groupes de thyristors 30, 31, 32 et 33
par rapport à cette durée de cycle (61 pour la figure 7
et 71 pour la figure 8) prise pour unité. La courbe P de
ces deux figures, qui est la somme des courbes précéden-
tes, représente donc le niveau de puissance dans chacun
des deux cas de figure. Sur la figure 7, on voit que le
niveau de puissance est un peu supérieur à 75%, exactement
80%, ce qui correspond au temps de conduction de chacun
des groupes 30 à 33 de thyristors. Sur la figure 8, ce
niveau est de 20%.
Le fonctionnement de l'ensemble peut être décrit
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~a -
de la fa~on suivante:
A partir du réseau d'alimentation non représen-
té, un courant électrique est injecté dans l'enroulement
primaire, courant qui génère un champ qui, par l'intermé-
diaire du circuit magnétique, va générer à son tour un cou-
rant dans les tubes de l'enroulement secondaire.
Les spires de cet enroulement qui sont court-
circuitées vont s'echauffer et par suite chauffer le flui-
de qui parcourt les tubes et les collecteurs.
Ce fonctionnement est équivalent à celui d'un
transformateur dont le secondaire est chargé par des ré-
sistances.
L'allumage de tout ou partie des thyristors per-
met à volonté de mettre en service une ou plusieurs por-
tions d'enroulement secondaire et permet ainsi une régu-
lation, les ordres étant donnés par l'ensemble électroni-
que décrit en relation avec la figure 6.
