ES2272338T3 - Metodo y aparato que facilita el reencendido en un horno de arco. - Google Patents
Metodo y aparato que facilita el reencendido en un horno de arco. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2272338T3 ES2272338T3 ES00979286T ES00979286T ES2272338T3 ES 2272338 T3 ES2272338 T3 ES 2272338T3 ES 00979286 T ES00979286 T ES 00979286T ES 00979286 T ES00979286 T ES 00979286T ES 2272338 T3 ES2272338 T3 ES 2272338T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- current
- high frequency
- arc
- frequency
- resonant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 71
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 14
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 5
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 7
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/48—Generating plasma using an arc
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/36—Circuit arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Un aparato que facilita el reencendido de un arco eléctrico en un horno de arco que tiene un conductor de corriente de geometría extensa (6) con una alimentación eléctrica de alta intensidad (4) conectada a un extremo de dicho conductor de corriente de geometría extensa (6) y un electrodo (3) conectado al otro extremo de dicho conductor de corriente de geometría extensa (6) con el fin de producir dicho arco eléctrico para fundir metal (2), el aparato consta, además, de una alimentación de energía eléctrica casi continua adaptada para mantener un enlace plasma entre el extremo de dicho electrodo y dicha fundición de metal (2) caracterizado en esa dicha alimentación de energía eléctrica casi continua es una alimentación de energía de corriente alternada de alta frecuencia y comprende un circuito resonante que utiliza una sección principal de un inductor formado por la propia inductancia (14) de dicho conductor de corriente de geometría extensa (6) y una fuente de energía alta frecuencia (19)operando cerca o en la frecuencia resonante de dicho circuito resonante y que está conectada a dicho conductor de corriente de geometría extensa (6) del lado del electrodo.
Description
Método y aparato que facilita el reencendido en
un horno de arco.
Esta invención está relacionada con el equipo de
horno de arco y más específicamente con los medios y métodos para
facilitar que un arco eléctrico se encienda; por consiguiente,
mejorar la productividad reduciendo el costo de operación y el
fliker.
Los hornos de arco industriales son hornos
grandes que son utilizados generalmente para fundir diferentes
elementos metalúrgicos tales como hierro masivo proveniente de los
desechos. El metal masivo es fundido por un calor intenso que se
encuentra radiando en una columna de gas caliente, la cual es
producida entre un electrodo y los desechos por un arco eléctrico.
El horno de arco está básicamente compuesto de un recipiente que
retiene los desechos y el metal fundido, un juego de electrodos que
enciende por chorro de chispas los arcos, un juego de accionadores
que controlan la distancia de los electrodos de los desechos, y una
gran alimentación de energía eléctrica (incluyendo un transformador
equipado con un conmutador que selecciona un nivel de tensión) que
suministra las corrientes de arco.
Cuando la fusión es completada, las impurezas
que quedan flotando en la superficie son descremadas o desechadas
como chatarra y luego, el metal líquido es recogido del recipiente
para continuar con el procesamiento.
La creación de un arco eléctrico requiere un
encendido normalmente realizado por la puesta en contacto entre dos
electrodos: un cátodo y un ánodo. El cátodo luego emite electrones
que son acelerados hacia el ánodo por un campo eléctrico aplicado
entre los electrodos. Estos electrones abordan las moléculas de gas
en la brecha para generar iones de carga positiva y electrones
libres de carga negativa para formar una columna conductora de gas
entre los electrodos que permite que pase la corriente. Un gas
suficientemente conductor para que pase la corriente será referido
en este documento como un plasma. Cuando la corriente aumenta, más
colisiones ocurren y más iones y electrones quedan libres; por
consiguiente, aumenta la conductividad y la temperatura de la
columna de plasma. Al mismo tiempo, el cátodo es bombardeado con más
iones y se calienta; por consiguiente, mantiene la emisión de
electrones. El ánodo también se calienta debido al impacto de los
electrones que ingresan. La emisión, los bombardeos y las series de
colisiones genera una caída de tensión que puede ser dividida en
tres zonas: la caída de tensión del cátodo, la caída de tensión del
ánodo y la caída de tensión de la columna de plasma. Un arco de
horno de arco tiene una caída de tensión distribuida, mayormente, a
lo largo de la columna de plasma. Por lo tanto, la caída de tensión
del arco aumentará, principalmente, con la longitud del arco,
disminuirá en relación inversa a la temperatura del plasma, y
dependerá de la composición de gas del plasma.
Cuando el arco eléctrico del horno es
interrumpido, deja la columna de plasma en un estado ionizado
inicial cuyo tiempo de vida es influenciado por la velocidad de la
caída de temperatura del plasma y su composición. La tensión de
encendido necesaria para reencender el arco eléctrico aumentará con
la degradación del estado del plasma. Si se pierde el plasma, una
ruptura dieléctrica o un contacto eléctrico temporal será necesario
para recrear el plasma y reencender el arco.
El horno de arco utilizado más comúnmente es el
de tipo de corriente alterna trifásico. El horno comprende un
electrodo para cada fase, todos dispuestos de acuerdo a un modelo
triangular en el recipiente. Durante el funcionamiento, cada
electrodo produce un arco que tiene su otro extremo en contacto con
una carga de metal. Todos los electrodos del horno de arco de
corriente alterna son, alternadamente, ánodo y cátodo. Cada medio
ciclo, la corriente de arco debe pasar por un punto cero para su
contramarcha. El calor intenso que está radiando de cada columna de
plasma es proporcional a la corriente de arco y, por consiguiente,
fluctuará de una manera sincronizada. En la frecuencia de línea de
50 o 60 Hz y en un medio ambiente frío, no hay suficiente inercia
térmica de modo que se mantenga la temperatura del plasma para
preservar el estado ionizado. En este caso, la temperatura del
plasma fluctuará de acuerdo con el flujo de la corriente y afectará
su conductividad. Este desplazamiento de la conductividad afectará,
entonces, la caída de tensión ya que la corriente fluctúa. Si
consideramos el estado después de una corriente de pico, cuando el
arco se quema en un medio ambiente frío, habrá un aumento
progresivo de la caída de la tensión en el extremo de los
electrodos. Esta caída de tensión subirá hasta el valor de la
tensión de extinción en dónde la corriente llega a cero y el arco se
extingue. Para que se encienda la corriente de arco inversa, la
alimentación de tensión alternada debe entonces, en la polaridad
invertida, exceder la tensión de encendido, que depende del estado
ionizado de la columna de plasma (temperatura) y de la condición
del ánodo y el cátodo. Después del reencendido, cuando la corriente
de arco aumenta otra vez, la columna de gas se calienta de nuevo, y
la caída de tensión retoma progresivamente, en polaridad invertida,
un valor más bajo equivalente a la caída de tensión de la corriente
de pico precedente. Si dibujamos la evolución de la tensión del
arco, la tensión de encendido será más alta que la tensión de
extinción porque entre estos eventos, la columna de plasma ha
continuado enfriándose.
Un arco de corriente alterna a una frecuencia de
50 o 60 Hz y quemándose en un medio ambiente caliente se comporta
de manera diferente. La columna de plasma permanece caliente; por lo
tanto, lo suficientemente ionizada para cuando la corriente de arco
llegue a cero y se extinga. El nivel de tensión de
encendido/extinción será ligeramente afectado y la evolución de la
caída de tensión mostrará una forma de onda entre sinusoidal y
cuadrada.
Un horno de arco de corriente alterna funciona
con una alimentación de energía de tensión sinusoidal. Con el fin
de encender el arco rápidamente después de su extinción, el horno de
arco opera con un factor de energía más bajo haciendo que la
tensión conduzca la corriente debido a la inductancia de fuga en la
trayectoria de alimentación del horno. En muchos casos, una
inductancia en series es insertada a nivel en el lado primario del
transformador del horno. Entonces, cuando la corriente llega a cero
y la extinción ocurre, se da una aplicación inmediata de la tensión
de la polaridad invertida de la fuente de alimentación con el
desvanecimiento de la contra FEM en la inductancia. Si la tensión
de la alimentación es superior a la tensión de encendido en ese
instante, el arco se encenderá inmediatamente. Si no es el caso, un
retardo será introducido hasta que la alimentación de la tensión
alcance el nivel de tensión de encendido. Este retardo introduce
periodos de tiempo muerto en la corriente de arco, el cual crea
intervalos de tiempo sin corriente. Incluso la amplitud de la
corriente, así como el valor r.m.s. es reducida de manera similar al
regulador de iluminación de fase. El impacto en la entrada de
energía del horno es impresionante.
El comportamiento del horno de arco depende
plenamente del medio ambiente en el que el arco se quema.
Normalmente, el procesamiento de fundición implica dos fases. En la
primera fase, las cargas subsecuentes de desechos son vertidas en
el recipiente para fundición. Durante esta fase, el horno funciona
principalmente en un medio ambiente frío. Los arcos no son estables
ya que se mueven de manera irregular y saltan de una pieza de
desecho a otra. Además, el continuo deslizamiento y fundición de los
desechos afecta la longitud del arco y genera cortos circuitos
frecuentes de los electrodos. El comportamiento del arco cambia
continuamente la longitud de la columna de plasma, el cual también
introduce una variación continua en el período de tiempo muerto y
los cortos circuitos crean aflujos de corrientes en la alimentación
de energía de alta intensidad del horno. Si el período de tiempo
muerto es prolongado, la tensión de encendido será eventualmente muy
alta para que la tensión de alimentación del horno encienda un arco
y el plasma se perderá. Cuando una extinción completa de un arco
ocurre, el electrodo debe entonces ser desplazado hacia los desechos
para entrar en contacto y reencender el arco. La toma de contacto
genera un alto aflujo de corriente hasta que el electrodo haya sido
desplazado para obtener suficiente longitud del plasma y que se
reduzca la corriente. Para la segunda fase del proceso los arcos se
comportan de manera diferente. Los desechos son completamente
fundidos en un baño líquido caliente y los arcos están siendo
quemados en un medio ambiente más estable y más caliente. Además,
un desecho espumoso es utilizado para mejorar la estabilidad del
arco. De manera contraria a la primera fase, la longitud del arco
es más estable y más fácil de controlar incluso si el arco contiene
intervalos de tiempo sin corriente.
En un horno de arco con corriente directa, no
hay cambio en la dirección de la corriente de arco de modo que sólo
los períodos de tiempo muerto arriba descritos no existen. Sin
embargo, de manera similar al horno de arco de corriente alterna,
el movimiento irregular del arco en la primera fase puede extender
la longitud del arco a un límite en el que la alimentación de la
tensión del horno ya no pueda mantener la corriente en el plasma
porque la caída de la tensión se vuelve muy alta. Cuando esto
ocurre, la corriente de plasma disminuye; por consiguiente, se
enfría el arco y reduce su conductividad, y por lo tanto; se provoca
que la disminución de corriente se retire hasta que el arco es
interrumpido y el plasma se pierde. En este caso también, los
electrodos tienen que ser disminuidos con el fin de entrar en
contacto con los desechos para encender un nuevo arco junto con el
aflujo de corriente. Estas interrupciones de arco son más probables
que ocurran sólo en la primera fase.
El funcionamiento de un horno de arco causa
fluctuaciones de corriente de alimentación en la línea de utilidad.
Las fluctuaciones de corriente más grandes son producidas en la
primera fase por ambos hornos de arco de corriente alterna y
corriente directa. En un horno de arco de corriente alterna, el
movimiento irregular de arcos, los períodos de tiempo muerto, los
aflujos de corriente, y la extinción frecuente de los arcos crean
estas fluctuaciones de corriente. En el horno con corriente directa,
los aflujos de corriente, el continuo cambio en el ángulo de
encendido de la lámpara rectificadora para compensar los movimientos
irregulares del arco así como las interrupciones de arco son la
fuente de las fluctuaciones de la corriente de alimentación. Estas
fluctuaciones son la fuente de fluctuaciones de la tensión en la red
de servicio. La compañía de servicios, hasta cierto punto, tolera
parte de esta perturbación, conocida como fliker. El fliker es
definido como el componente de baja frecuencia de la fluctuación de
la tensión encontrada en la rejilla de utilidad que causa
perturbación a la vista en tales equipos como un foco de luz. La
cantidad de fliker es asociada a la relación entre la fuerza del
corto circuito de la red de alimentación y la fuerza del corto
circuito del horno de arco. A no ser que la relación de la fuerza
sea lo suficientemente alta, el punto de trabajo del horno debe ser
adaptado durante este procedimiento con el fin de restringir el
nivel de fliker a límites aceptables. El nivel de fliker debe ser
reducido con la ayuda de compensadores de energía estática o con la
inserción de un inductor grande en el lado primario del
transformador del horno de arco. Desafortunadamente, estos aparatos
son costosos y las modificaciones en la alimentación del horno de
arco son importantes. Con frecuencia, el horno de arco funciona con
una tensión de alimentación baja y con electrodos que están más
cerca de los desechos. De esta forma, se reducirá la fuerza
inyectada hasta que la fase de los desechos es completada y luego,
la fuerza es aumentada ya que los arcos que se queman son más
estables y reducen el fliker.
Un aspecto importante de un horno de arco es su
productividad. Un horno de arco es puesto en funcionamiento para
producir el mayor número de coladas posible. Esta producción guarda
mucha relación con la cantidad de energía que puede ser transmitida
para fundir los desechos en un tiempo dado. La extinción completa y
frecuente de los arcos, el período de tiempo muerto que se
encuentra entre cada extinción y encendido, y la cantidad de fliker
que puede ser tolerada, todas contribuyen de manera negativa a la
producción del horno de arco ya que todos estos eventos prolongan
el tiempo de procesamiento de fundición.
Otro aspecto importante de un horno de arco es
el costo de producción. Para una corriente de plasma fija, la
tensión de plasma y la capacidad de calentamiento son proporcionales
a la longitud del arco. Un arco más largo permitirá una reducción
de corriente de plasma para una misma cantidad de energía inyectada.
Una corriente más pequeña tiene la ventaja de reducir el consumo y
la deterioración del electrodo y también reduce las pérdidas de
Joule en el circuito de alimentación. En consecuencia, estos
reducirán el costo de producción.
Estas ventajas reducirán el tiempo de
procesamiento de fundición, el funcionamiento del horno de arco y
el costo de mantenimiento y mejorarán la productividad.
Un método para precipitar el encendido del arco
eléctrico fue revelado en la aplicación internacional PCT, número
de publicación WO 94/22279 (inventores Paulsson y Angquist). En este
documento, el aparato mejora el comportamiento del quemado de arco
mediante un suministro de pulsación de tensión a los electrodos en
conexión con una interrupción del arco. Después de una extinción
inmediata de un arco, una pulsación de tensión es inyectada
mediante la descarga de un condensador o es inducida en un inductor
en la trayectoria de alimentación mediante un corto circuito
temporal para recortar los intervalos sin electricidad de los arcos.
Lamentablemente, para eficiencia máxima, el aparato requiere que la
pulsación sea inyectada con un retardo de tiempo óptimo después de
una interrupción del arco. El encendido puede ser inestable porque
el encendido del arco del horno principal pueda que no ocurra o la
corriente de arco del horno principal pueda que no alcance
suficiente amplitud para mantener el arco después de que la
pulsación de tensión haya desaparecido. (El arco del horno principal
está definido como la corriente de arco eléctrica alimentada en la
columna del plasma por el transformador del horno de arco). Por
otra parte, durante el retardo anterior a la inyección de pulsación
y durante el tiempo que pasa después de que la pulsación desaparece
sin que el arco del horno principal haya sido golpeado, el estado
ionizado del plasma aún continúa degradándose. Además, la unidad del
controlador debe seguir la corriente de salida del horno de arco
para funcionar adecuadamente. Este método puede ser fiable en la
fase del baño líquido de una colada, pero es difícil de aplicar en
la primera fase en la que el arco es irregular y se encuentran más
problemas. El aparato revelado también requiere un inductor de serie
en la salida de alimentación del horno de arco. Sabiendo que la
corriente suministrada es enorme, es probable que el inductor sea
grande. Se menciona que el inductor puede ser evitado si la
inductancia consiste en la inductancia de la red, el transformador
del horno y la carga de conexión. Esta opción implica que parte de
la pulsación de tensión será propagada en el transformador y dentro
de la red de utilidad, la cual no es generalmente conveniente ni
tampoco aceptada por el dueño ni por la utilidad del horno de arco.
Si el inductor incluye las cargas de conexión del horno, entonces
los dispositivos electrónicos de energía deben estar ubicados cerca
de los electrodos donde las condiciones del medio ambiente son
extremadamente severas y donde el mantenimiento es problemático, y
sea requerido el apagado del horno.
La patente de EEUU No. 5,583,883 revela un
aparato que facilita el reencendido en un horno de arco que cuenta
con un conductor de corriente de geometría extensa que es alimentado
por una fuente de energía conectada a un extremo de dicho conductor
y un electrodo conectado al otro extremo de dicho conductor de modo
que se produzca un arco eléctrico para fundir una carga.
Una mejora del horno de arco puede ser lograda
mediante la aplicación de un método para precipitar el encendido
del arco eléctrico o para evitar su interrupción. Este método ofrece
las ventajas múltiples siguientes:
La longitud del arco o la corriente pueden ser
aumentadas;
el período de extinción cíclico principal puede
ser disminuido;
el número de eventos de extinción completos
pueden ser reducidos;
el consumo de los electrodos puede ser
reducido;
las pérdidas de Joule en el circuito eléctrico
pueden ser disminuidas;
el factor de energía puede ser aumentado; y
el nivel de fliker puede ser disminuido o la
energía puede ser aumentada.
Es un objetivo del presente invento proporcionar
un método y un aparato que pretenden facilitar el reencendido en un
horno de arco, por lo tanto, obtener las ventajas mencionadas en la
descripción de los antecedentes antes indicados sin los
inconvenientes del arte previo.
Es un objetivo secundario de este invento
proporcionar un aparato que funcione en paralelo con un horno de
arco sin realizar cambios mayores en la estructura del horno de arco
y de la alimentación de energía.
Es otro objetivo secundario de este invento
proporcionar los medios para evitar las amplitudes de tensión
excesivas que son aplicadas a los componentes del horno de arco.
Es otro objetivo secundario de este invento
proporcionar un aparato en el que los dispositivos electrónicos de
energía y la unidad de control no estén expuestos al medio ambiente
arduo del horno de arco y a los que se puede tener acceso para
mantenimiento sin requerir la interrupción del funcionamiento del
horno.
Es otro objetivo secundario de este invento
proporcionar un aparato en el que la controlabilidad sea
simplificada y no requiera un intervalo de tiempo óptimo para actuar
con el fin de ser eficaces.
Según un primer aspecto del invento, se estipula
un aparato para mejorar el reencendido en un horno de arco que
tiene un conductor de corriente grande con una alimentación de
energía de alta intensidad según reivindicación.
Según otro aspecto del invento, se estipula un
método para fundir metal en un horno de arco utilizando un arco
eléctrico, conforme a la reivindicación 24.
El invento será mejor entendido por medio de la
descripción siguiente del modo de realización específico preferido,
junto con los dibujos que los acompañan, en los cuales se
observa:
La Fig. 1 muestra un diagrama en línea del horno
de arco de corriente alterna de base como se conoce en el arte;
La Fig. 2 muestra que es una construcción típica
de un horno de arco de corriente alterna trifásica como se conoce
en el arte;
Las Fig. 3a y Fig. 3b muestran la evolución del
arco en el horno según la variación de la tensión y la corriente.
En la Fig. 3a, la intensidad del arco cambia cuando la corriente
disminuye a 0 y en la Fig. 3b, se muestra el modo de realización
preferido de este invento, una alimentación de corriente de alta
frecuencia es inyectada en el plasma;
La Fig. 4 muestra un diagrama de circuito
esquemático de un aparato para inyectar energía eléctrica de alta
frecuencia en la columna del plasma al extremo del electrodo con el
fin de reencender un arco; el circuito comprende una alimentación
de energía de alta intensidad, un condensador, un inductor, una
fuente de corriente de alta frecuencia con un condensador;
La Fig. 5 muestra una fuente de tensión alta
frecuencia con su condensador;
La Fig. 6 muestra un circuito capacitativo
resonante que separa la tensión de la frecuencia en línea de la
tensión de alta frecuencia; el circuito capacitativo resonante
comprende un inductor de derivación y dos condensadores
diferentes;
Las Fig. 7a y Fig. 7b muestran un aparato que
utiliza un cable coaxial enfriado el cual permite que la fuente de
alta frecuencia sea instalada en un lugar apartado; en la Fig. 7a,
la alimentación de energía de alta frecuencia es una fuente de
corriente; en la Fig. 7b, la alimentación de energía de alta
frecuencia es una fuente de tensión;
La Fig. 8 muestra un corte transversal del cable
coaxial utilizado para instalar la fuente de alta frecuencia en un
lugar apartado; un elemento de soporte está rodeado de una primera
capa del conductor, una segunda capa del conductor rodea la primera
capa del conductor y está separada de la primera capa por medio de
una capa dieléctrica;
Las Fig. 9a y 9b muestran otra configuración en
la que la fuente de alta frecuencia está ubicada en un lugar
apartado y donde el circuito amortiguador es utilizado para aislar
los componentes armónicos; en la Fig. 9a, la fuente de alta
frecuencia es una fuente de corriente; en la Fig. 9b, la fuente de
alta frecuencia es una fuente de tensión;
Las Fig. 10a y 10b muestran, con más detalles,
los circuitos del montaje para la tensión de alta frecuencia y las
fuentes de corriente respectivamente; la Fig. 10a comprende un
generador de tensión, un invertidor de tensión de alta frecuencia y
un transformador de tensión alta frecuencia opcional; la Fig. 10b
comprende un generador de corriente, un invertidor de corriente de
alta frecuencia, y transformador de corriente de alta frecuencia
opcional;
las Fig. 10c y 10d muestran, con más detalles,
los circuitos del montaje del invertidor alta frecuencia, que
comprende un circuito de sentido de alta frecuencia, una unidad del
controlador, controladores de circuito de puertas y un Puente H; en
la Fig. 10c, la unidad de sentido de alta frecuencia detecta una
corriente y la entrada del circuito es una tensión de corriente
directa; en la Fig. 10d, la unidad de sentido de alta frecuencia
detecta una tensión y la entrada del circuito es una corriente
directa;
Las Fig. 11a, 11b y 11c muestran trazos de
corriente o tensión los cuales ilustran el principio de
funcionamiento de este invento; la Fig. 11a muestra la tensión de
alta frecuencia producida por un invertidor; Fig. 11b muestra la
tensión del electrodo; y la Fig. 11c muestra la corriente en el arco
del horno;
La Fig. 12 muestra la señal medida del aparato
para un modo de realización de este invento; de manera más precisa,
el trazo oscuro representa la corriente en la columna de plasma y el
trazo gris representa la caída de tensión en la columna de
plasma;
La Fig. 13 muestra la integración de un modo de
realización de este invento en un horno de arco trifásico; ésta
comprende dos transformadores de corriente de alta frecuencia, dos
invertidores de corriente de alta frecuencia y dos generadores de
corriente;
La Fig. 14 muestra la instalación de todos los
componentes del aparato de un modo de realización de este invento
en un horno de arco trifásico.
Remitiéndonos ahora a la Fig. 1, se muestra un
esquema de un horno de arco de corriente alterna. Éste comprende un
recipiente 1 para contener el elemento 2 que va a ser fundido. Un
electrodo 3 es sujetado a un elemento de soporte conductor y móvil
12 con la ayuda de un contacto liberable del sujetador 5. Un
accionador 10 es fijado debajo del elemento de soporte 12 para
proporcionar movilidad vertical al electrodo. Una fuente de energía
de gran intensidad 4 es conectada al elemento conductor de soporte
12 con un conductor flexible y de alta intensidad 6 para permitir
movimiento al elemento de soporte 12. La fuente de energía de gran
intensidad 4 comprende un transformador de corriente de baja
tensión en corriente de alta tensión 8 conectado vía una toma de
tensión 9 a la red de utilidad 7. En funcionamiento, electrodo 3 es
disminuido en el recipiente 1 por el accionador 10 para encender un
arco con el metal 2. Entonces, el accionador 10 actúa en la longitud
del arco mediante colocación de la altura del electrodo y el
conmutador de tensión 9 es cambiado para controlar la corriente
principal suministrada al arco. La corriente de arco sigue una
trayectoria de regreso a través de un electrodo inferior en el
recipiente 1 o a través de otro arco producido entre el metal 2 y
otro electrodo. Cuando el arco se quema, el electrodo es consumido
y, cuando es necesario, un nuevo electrodo 3 es sujetado al extremo
superior y deslizado para asegurar una alimentación continua.
En otro tipo de aparato de horno de arco, la
alimentación de energía de gran intensidad 4 incluye un
rectificador, el cual es insertado en la salida del transformador
para convertir la corriente alterna en corriente directa; por lo
tanto, para generar una corriente de plasma directa en el extremo
del electrodo.
Remitiéndonos ahora a la Fig. 2, se muestra una
construcción típica de un horno de arco de corriente alterna
trifásico. Salvo por la alimentación de la red, cada parte de la
versión esquemática de la Fig. 1 es identificada por números de
referencia similares.
Según este invento, el objetivo del método y del
aparato es mantener un enlace de plasma entre el extremo del
electrodo y la fundición de metal durante los intervalos de tiempo
sin corriente. El enlace de plasma es acondicionado por una
alimentación de energía casi contínua que genera nuevos iones y
nuevos electrones libres en el plasma. La alimentación de energía
casi continua abastece de energía al plasma de manera que puede ser
continuo, o si no es así puede ser oscilatorio o en forma de
pulsación repetitiva a una frecuencia más rápida que la constante
de tiempo del desvanecimiento del plasma. Con el método y el aparato
de este invento, los intervalos de tiempo sin corriente que ocurren
en los hornos del arte anterior serán reducidos mediante
disminución de la tensión de encendido necesaria para la
alimentación de energía de gran intensidad para encender el arco
del horno principal. El horno de arco podrá operar en condiciones
donde los arcos serán más estables que sin el uso de este
invento.
Según este invento, un modo de realización del
método y del aparato es mantener un enlace de plasma de una
longitud más grande que la longitud máxima del arco del horno
principal. De esta manera, un enlace de plasma será mantenido en
algunas condiciones encontradas en las que la tensión de
alimentación del horno no puede exceder la tensión de encendido.
Estas condiciones incluyen el estiramiento del enlace de plasma
causado por el movimiento de los desechos en el recipiente del horno
o por el movimiento del arco mismo, los cuales pueden causar la
interrupción del arco del horno principal. Entonces, con el
movimiento de los electrodos o con el movimiento irregular del
plasma mismo, el enlace de plasma se volverá lo suficientemente
corto para que la tensión de la alimentación de energía de alta
intensidad exceda la tensión de encendido y encienda el arco del
horno principal. Esto reducirá el número de eventos que implica la
pérdida completa del arco del horno principal.
La fuente de alimentación de energía puede ser
un aparato tal como, por ejemplo, un láser atravesando un agujero
en el centro del electrodo (e. g. un barreno axial) o, en el modo de
realización preferido de este invento, puede ser una alimentación
de energía eléctrica suministrando corriente al plasma. La
alimentación de energía eléctrica funciona inyectando una energía
eléctrica casi continua, muy particularmente, inyectando una
energía eléctrica oscilante de corriente alterna HF (alta
frecuencia) a una frecuencia más rápida que la constante de tiempo
del plasma para que sea desvanecido.
Otro objetivo de un modo de realización de este
invento es inyectar una energía eléctrica oscilante de corriente
alterna de alta frecuencia en el plasma en el extremo del electrodo
para facilitar el reencendido en un horno de
arco.
arco.
Asimismo, según este invento, otro objetivo del
método es crear una descarga de energía eléctrica de alta
frecuencia en el extremo con una tensión de alta frecuencia cuando
el enlace de plasma se ha perdido después de una interrupción del
arco. Esta descarga de energía eléctrica de alta frecuencia iniciará
un nuevo enlace de plasma con una tensión de encendido reducida
para que el arco del horno principal se encienda. El método evitará
establecer un contacto entre electrodo y el metal con el fin de
encender el arco, el cual causa un aflujo en la alimentación de
energía de alta intensidad del horno.
Otro objetivo de un modo de realización de este
invento es crear una descarga de corriente de alta frecuencia en el
extremo del electrodo para facilitar el reencendido en el horno de
arco.
En un horno de arco, los conductores típicos de
soporte utilizados para llevar la corriente desde el transformador
hasta los electrodos son construidos utilizando cobre en forma de un
conducto largo que tiene un grosor de pared parecido a la
profundidad de revestimiento de la frecuencia de línea. El conductor
es requerido para enfriar el conducto forzando la circulación de
agua por su abertura. Un diseño de horno de arco utiliza un
conducto de diámetro amplio que sobrepasa fácilmente los 30 cm. A
frecuencias más altas, la profundidad del revestimiento se vuelve
muy delgada. Una corriente en esta banda de frecuencia, fluyendo en
el conductor, será concentrada en la periferia externa del
conductor. El diámetro amplio de los conductores del horno de arco
ofrece una periferia larga para la corriente de alta frecuencia para
que sea distribuida alrededor. Esta condición resulta una
resistencia muy baja para el conductor. Asimismo, los conductores
del horno de arco pueden correr por lo menos unos doce metros desde
la salida del transformador hasta los electrodos. La inductancia
parásita resultante del conductor combinado con su baja resistencia
forma un inductor que varía típicamente de 10 \muH a 30 \muH y
que tiene un buen factor de calidad de un alcance de alrededor 100
kHz. Según este invento, un condensador de resonancia es conectado
a la alimentación del horno de arco cerca del lado del electrodo.
Por consiguiente, este condensador junto con una sección principal
de este inductor puede ser forzado para resonancia dentro de una
cierta banda de frecuencia.
Según este invento, la energía eléctrica
oscilante de alta frecuencia es inyectada en el plasma en el
extremo del electrodo utilizando un circuito resonante y una fuente
de energía de alta frecuencia oscilante. Una corriente de alta
frecuencia es inyectada en el plasma cuando la fuente de corriente
de alta frecuencia oscilando cerca o en la frecuencia resonante
alimenta al electrodo además del condensador resonante. Entonces,
el circuito resonante en la salida entra a resonancia y acumula una
tensión oscilante en el electrodo conforme con la conductividad de
plasma para generar un flujo de corriente de alta frecuencia a
través de la columna de plasma. La corriente de alta frecuencia
seguirá una trayectoria en la columna de plasma para mantener el
enlace de plasma. La acumulación de tensión en el electrodo puede
ser superior a la tensión suministrada al horno de arco de modo que
sea posible mantener un enlace de plasma más largo.
Para ilustrar mejor el impacto de este invento
en el horno de arco, la Fig. 3 muestra la evolución de la tensión y
de la corriente del arco del horno junto con una serie de dibujos
del arco de electrodos. En la Fig. 3a, la intensidad del arco
cambia ya que la corriente disminuye a cero. A corriente cero, la
tensión reaplicada instantánea es más baja que la tensión de
encendido e introduce un retardo hasta que la fuente de tensión
alcance la tensión de encendido y el arco del horno principal es
reencendido. En la Fig. 3b, el aparato de este invento inyecta una
corriente de alta frecuencia en el plasma, la cual puede ser vista
en la onda de corriente del arco. En la figura, la frecuencia de la
corriente de alta frecuencia ha sido reducida intencionalmente con
fines de claridad. El dibujo del arco en el electrodo muestra un
arco de alta frecuencia en el punto de corriente cero, el cual
reduce la tensión de encendido y permite al arco del horno principal
ser encendido más rápido. El impacto resulta en una corriente de
más intensidad bajo área; por lo tanto, aumentando la cantidad de
energía inyectada en el recipiente del horno.
También según este invento, una descarga de
energía eléctrica de alta frecuencia puede ser producida en el
extremo del electrodo si no hay suficiente plasma para la corriente
de alta frecuencia para pasar a través. El circuito de resonancia
todavía entra a resonancia y acumula una tensión oscilante en el
electrodo. Esta tensión oscilante puede ser hecha lo
suficientemente alta para iniciar una ruptura dieléctrica y generar
una descarga de corriente de alta frecuencia.
Remitiéndose ahora a la Fig. 4, es mostrado un
diagrama esquemático de un circuito resonante de alta frecuencia
integrado con un horno de arco de acuerdo con este invento. Éste
comprende un circuito de capacidad 13, el cual consta de un
condensador resonante 21 conectado al conductor de corriente de gran
intensidad de corriente del horno de arco en un punto de unión 17
cerca al electrodo y una fuente de corriente controlada de alta
frecuencia 19, la cual es también conectada cerca al electrodo y en
paralelo al condensador 21. El horno de arco también comprende una
impedancia de derivación de alta frecuencia compuesto de preferencia
de un condensador 15 conectado a una trayectoria de alimentación en
el punto de unión 16 en el mismo conductor y cerca a la salida de
la alimentación de corriente del horno de arco 4. Como se mencionó
previamente, la sección conductiva ubicada entre las conexiones del
extremo 16 y 17 tienen una inductancia parásita propia 14 referida
como el inductor resonante. El inductor 14 y el condensador 21 crean
con
\hbox{el condensador de desacoplo 15, un circuito
resonante que tiene una frecuencia resonante de:}
f_{r} =
1/2_{\P} \surd\
LC
donde L y C son respectivamente la
inductancia del inductor 14 y los valores de capacidad del
condensador 21. Considerando que el tamaño del condensador 21 está
creciendo con su valor \muF, es posible reducir este valor
insertando un elemento ferromagnético 35 alrededor del conductor
portador de corriente al arco que aumentará el valor de inductancia
14. Esta parte ferromagnética es diseñada para saturar ligeramente
arriba la corriente resonante máxima. Típicamente, la corriente
resonante será de algunos cientos de amperios comparada a algunas
decenas de miles de amperios para la corriente de alimentación del
horno. Por consiguiente, la parte ferromagnética no interferirá con
la impedancia de la trayectoria de la alimentación del horno ya que
esta es saturada rápidamente cuando la corriente del arco del horno
principal es
encendida.
Según este invento, el aparato será
caracterizado en que el elemento del inductor del circuito resonante
está constituido, principalmente, de inductancia parásita propia
del conductor que con la que se pretende llevar la corriente de
plasma al extremo del electrodo. Esto evita utilizar inductores
externos que son difíciles de insertar debido a los conductores del
horno de arco de geometría extensa.
La corriente de alta frecuencia inyectada en el
plasma puede ser aumentada en este invento si el condensador
resonante y la alimentación de energía de alta frecuencia están
conectados a distancia tanto de la impedancia de derivación 15 y el
electrodo 3. El inductor 14 está ahora divido en dos (mostrado en la
Fig. 4), cada parte pertenece a un lazo distinto, ambos lazos
compartiendo el condensador 21 como si fuera una ramificación común.
Cuando el arco del horno principal está siendo quemado, las dos
partes de inductor 14 aparecen en paralelo en los componentes de
alta frecuencia. Entonces, si la alimentación de energía de alta
frecuencia está sintonizada con la frecuencia resonante de este
circuito oscilatorio, una parte de la corriente resonante con
amplitud aumentada pasará a través del plasma.
La frecuencia resonante debe ser más rápida que
la constante de tiempo para que el plasma haya desaparecido. En un
modo de realización de preferencia de este invento, la frecuencia
resonante está ubicada en las decenas de la banda de frecuencia de
kilohertz, cerca de 100 kHz. Típicamente, el valor del inductor de
resonancia es de 10 \muH a 20 \muH. Por lo tanto, el
condensador resonante tiene un valor en los cientos de la banda
\muF. La resonancia es creada operando la fuente de alta
frecuencia 19 a una frecuencia cerca de la frecuencia resonante. La
tensión de la resonancia en el electrodo puede aumentar tan alto
como de 5 kV a 10 kV, y es mucho más alta que la tensión de la
salida máxima de la alimentación de energía del horno, que es
alrededor de 1 kV. Esta diferencia en tensión permite que el
aparato mantenga un enlace de plasma más largo comparado a la
longitud de la columna de plasma que la alimentación de energía del
horno puede mantener. La fuente de la corriente de alta frecuencia
19 pueda que sea de tipo sinusoidal o trapezoidal, a pulsación o de
pulsación casi resonante. En todos los casos, es necesario que la
frecuencia de componente fundamental de la fuente de corriente 19
oscile, cerca de o en la frecuencia resonante.
Preferentemente, la salida de la energía de pico
de la fuente de corriente de alta frecuencia es alrededor de 100 kW
con una corriente de alimentación r.m.s. de 10A a 100A. Cuando el
horno de arco tiene más que una fase (la mayoría del trabajo de los
hornos de arco con corrientes de arco trifásicas), las fuentes de
corriente de alta frecuencia pueden funcionar de manera
sincronizada o no sincronizada con un desplazamiento de fase
predeterminado. De preferencia, estos funcionan de manera
sincronizada en fase con su tensión oscilante de salida.
En funcionamiento, el circuito resonante puede
inyectar una corriente de alta frecuencia en el plasma de 10 a
algunos cientos de amperios, y puede producir una energía de arco de
varias decenas de kilovatios.
En la Fig. 4, el condensador de derivación de
alta frecuencia actúa como un circuito corto en la banda de
frecuencia resonantes con el fin de derivar la alimentación de
corriente del horno 4 para que el circuito resonante funcione
adecuadamente. También es utilizado para evitar la propagación de la
corriente y tensión resonante en la alimentación de energía del
horno de arco (típicamente el bobinado interno del transformador).
El condensador de desacoplo 15 también puede ser conectado al
recinto conductivo del transformador para prevenir que aparezca una
tensión excesiva en el aislamiento entre los bobinados del
transformador y el recinto. Generalmente, los transformadores del
horno de arco no están diseñados para cumplir con las
especificaciones dieléctricas para aplicaciones recurrentes de una
tensión de alta frecuencia en partes internas de sus bobinas. La
introducción de una tensión o corriente de alta frecuencia puede
resultar en una deterioración rápida del material dieléctrico y en
consecuencia, nos llevará a una vida útil más corta. Considerando el
alto precio, de este equipo, la protección adecuada es importante.
El condensador de desacoplo de alta frecuencia debe ser lo
suficientemente grande para limitar la perturbación de la corriente
resonante y tensión dentro de un valor máximo. Preferentemente, la
tensión es limitada a algunas decenas de volteos y el condensador de
desacoplo alrededor de algunos diez a cien de \muF.
La Fig. 5 muestra otra configuración del
circuito de capacidad 13 según este invento para inyectar una
corriente de alta frecuencia en el electrodo. En lugar de conectar
una fuente de corriente en paralelo con el condensador 21, el mismo
efecto puede ser obtenido insertando una fuente de tensión de alta
frecuencia en serie con el condensador 21. La fuente de tensión 19
puede ser, como se explicó anteriormente, de tipo sinusoidal,
trapezoidal, de pulsación o pulsación casi resonante en la
frecuencia cerca o igual a la frecuencia resonante.
El circuito capacitativo 13 en la Fig. 4 tiene
una ventaja en cuanto al circuito de capacidad de la Fig. 5 si la
alimentación de alta frecuencia 19 genera armónicos. El circuito
capacitativo de la Fig. 4 generará menos interferencia e.m.f. ya
que los armónicos están contenidos en la alimentación de corriente
de alta frecuencia y el condensador resonante 21. En contra parte,
los armónicos de tensión de la fuente de la tensión de alta
frecuencia 19 de la Fig. 5 se propagará en el inductor 14 y generará
interferencia e.m.f. a través del campo magnético de dispersión. El
circuito de la Fig. 4 es el modo de realización preferido del
presente aparato revelado.
Haciendo referencia a la Fig. 4, la alimentación
de corriente de plasma del horno de arco puede ser ya sea de
corriente directa o corriente alterna en la frecuencia de línea de
la red de utilidad. El aparato de este invento debe tomar en
consideración la presencia de la frecuencia de la alimentación de
corriente de plasma. Durante el funcionamiento del horno, el
condensador resonante 21 resistirá la suma de la tensión de alta
frecuencia y de la tensión suministrada del horno de arco. El
componente de la tensión de LF (baja frecuencia) aumentará estrés
en el condensador que debe ser tomado en consideración en el diseño
del condensador. Los criterios del diseño siendo diferentes para un
condensador de baja frecuencia y de alta frecuencia, es rentable
separar ambos componentes de frecuencia.
Remitiéndose ahora a la Fig. 6, está ilustrada
una manera diferente de abastecer al condensador 21 de la Fig. 6
con el fin de reducir el estrés de la tensión en el condensador de
alta frecuencia y los costos relacionados. El condensador 21 de la
Fig. 6 contiene elementos para separar la tensión de la frecuencia
de línea (o corriente directa) a partir de la tensión de la
frecuencia resonante. El condensador 21 comprende: un condensador
de alta frecuencia 26; un inductor de derivación de baja frecuencia
24 conectado en paralelo al condensador de alta frecuencia 26 y un
condensador de bloqueo de baja frecuencia 27 conectado en serie con
el condensador de alta frecuencia 26 y el inductor 24. La banda de
alta frecuencia incluye la frecuencia resonante. Las
características tanto del inductor 24 como del condensador 27
obligan a la tensión de alta frecuencia a estar presente,
principalmente, a través del condensador 26 y a la tensión de la
baja frecuencia a estar presente, principalmente, a través del
condensador 27.
Un factor importante que hay que considerar en
este aparato son las condiciones del medio ambiente en el
funcionamiento. Cualquier dispositivo que tenga que ser puesto en el
elemento de soporte 12 del horno de arco estará expuesto al calor
intenso y a las llamas abiertas, encontrará vibraciones frecuentes,
será salpicado por el metal en fusión y será sometido al campo
magnético producido por las decenas de miles de amperios que pasan
por los conductores del horno que están cerca. El condensador 21
debe ser colocado a proximidad del recipiente del horno para que el
aparato funcione adecuadamente. El condensador 21 es un componente
denso y pasivo que puede ser fácilmente envuelto en un recinto
enfriado con agua para estar protegido. De manera que su
funcionamiento no causa problemas mayores y no necesita
mantenimiento. En caso de defecto, puede ser remplazado fácilmente
en el siguiente apagado programado. Por otro lado, la fuente de alta
frecuencia está compuesta de elementos semiconductores, de
elementos electrónicos y digitales y necesita sintonía inicial. Las
condiciones arduas del medio ambiente representan un desafío
importante para la fuente de alta frecuencia que, de estar
averiado, será costoso para la manufactura. Asimismo, la sintonía,
sondeo y depuración, representa un problema. Una persona no está
autorizada a tener acceso al horno de arco cuando está en
funcionamiento. Un apagado que no ha sido planificado es
extremadamente costoso para el dueño del horno, de manera que si se
produce un fallo en la fuente de alta intensidad, el aparato no
estará en funcionamiento hasta el siguiente apagado
planificado.
Según este invento, la fuente de energía de alta
frecuencia puede estar ubicada en un área que no está expuesta al
medio ambiente arduo del horno de arco. La fuente de alta frecuencia
utiliza un cable de alimentación de alta frecuencia 50 para
conectar la alimentación de alta frecuencia al circuito que está lo
suficientemente lejos del recipiente. La selección de ubicación se
hará para garantizar un acceso sin que haya interrupción del
funcionamiento del horno. Esta representa una gran ventaja.
La Fig. 7a muestra un esquema ilustrando el
circuito de la Fig. 4. La diferencia es que la fuente de corriente
de alta frecuencia 19 está conectada al punto nodo 17 y en paralelo
al condensador 21 a partir de una ubicación distante vía un cable
de alimentación de alta frecuencia 50. La Fig. 7b aplica la misma
técnica, como la Fig. 7a, para la fuente de la tensión de alta
frecuencia de la Fig. 5. El cable conecta, en serie, el condensador
21 y la fuente de la tensión 19 vía el punto nodo 20. En ambas
configuraciones, mostradas en la Fig. 7a y 7b, el cable 50 es de
preferencia coaxial y está indicado para llevar la corriente de
alimentación o la tensión a cierta distancia lo suficientemente
lejos del recipiente del horno de arco.
La Fig. 8 muestra el modo de realización
preferido para la construcción del cable de este invento. Este
comprende un elemento de soporte en el centro 54 rodeado por una
capa del primer conductor 55. El elemento de soporte 54 tiene un
diámetro externo lo suficientemente grande para asegurar un
perímetro amplio de conducción para la capa del conductor 55, el
cual lleva la corriente de alta frecuencia de la fuente de
alimentación de alta frecuencia con una reducción de pérdidas de
Joule. El elemento de soporte 54 puede ser de cualquier tipo de
material flexible. En un modo de realización preferido, el elemento
de soporte 54 es hecho de politetrafluoretileno o polietileno y
comprende por lo menos una abertura para que el líquido enfriador
pase ya sea en una o dos direcciones. En la Fig. 8, se muestra 4
aberturas diferentes 60, 61, 62 y 63; en las aberturas 60, 61 y 63
el líquido enfriador pasa en una dirección, en la abertura 62, el
líquido enfriador pasa en otra dirección. El líquido enfriador, de
preferencia agua, puede ser utilizado para enfriar el cable, el
condensador resonante 21, u otras partes que requieren
enfriamiento. La capa del conductor 55 es preferentemente hecha de
una trenza de cobre para asegurar flexibilidad y tiene un grosor de
trenza más grande que la profundidad de revestimiento de la
frecuencia de la fuente de alimentación de alta frecuencia con el
fin de asegurar un máximo de distribución de corriente en la
sección del conductor. Una segunda capa del conductor 57, de una
construcción similar a la primera capa del conductor envuelve la
capa del conductor 55 y es separada por una capa dieléctrica 56 de
suficiente grosor para sostener la tensión. La capa dieléctrica 56
es de preferencia de un material dieléctrico de poca pérdida tales
como el politetrafluoretileno o polietileno y es flexible. Un
blindaje térmico y una funda flexible aislada 58 cubre el cable y
asegura su protección contra su medio ambiente.
En una instalación de horno de arco típico, un
cable de 25 a 50 metros es lo suficientemente largo para poner de
manera protegida la alimentación de energía de alta frecuencia. La
frecuencia de alimentación de la fuente de alta frecuencia de este
invento (cerca de cien kilohertz) tiene una onda, en el cable, de
unos cuantos kilómetros, el cual es mucho más grande que la longitud
de cable en sí. Por lo tanto, la derivación del cable y la
impedancia de las series pueden ser consideradas como elementos
concentrados en esta frecuencia. En la configuración de circuito de
la Fig. 7a., la capacidad parásita del cable domina a la inductancia
y debe ser agregada al valor del condensador 21. A la inversa, en
el circuito de la Fig. 7b, la inductancia parásita del cable domina
y debe ser agregada también al valor de la inductancia del
inductor14 de los conductores del horno. En ambos casos, la
contribución del cable a la impedancia del circuito permanece baja y
no afecta seriamente la corriente resonante y la frecuencia de la
tensión en el circuito sin envoltura.
Los circuitos de las Figs. 9 son una versión
modificada del circuito mostrado en la Fig. 7 y son utilizados
cuando la alimentación de energía de alta frecuencia produce
armónicos como las alimentaciones de energía de alta frecuencia de
la Fig. 10. Remitiéndose ahora a la figura Fig. 9a, la fuente de
corriente de alta frecuencia 19 está conectada al conductor del
horno de arco 17 vía el cable coaxial de alta frecuencia 50 y un
circuito amortiguador 59. Remitiéndose a la Fig. 9b, la fuente de
tensión de alta frecuencia 19 está remotamente conectada en serie
con el condensador resonante 21 en el punto de conexión 20, que está
conectado en paralelo al circuito amortiguador 59 vía el cable
coaxial 50. En ambas configuraciones, cuando la onda armónica es del
mismo orden que la longitud del cable, el cable coaxial actúa como
línea de transmisión que tiene un tiempo de propagación para que la
curva alcance el otro extremo del cable. Dependiendo de la
impedancia de los extremos del cable, una reflexión puede ser
creada sucesivamente en ambos extremos. Esta onda de "ida y
vuelta" de un extremo al otro crea una oscilación no deseada. El
circuito amortiguador 59 pretende atenuar estas reflexiones.
Del lado de la fuente de alta frecuencia del
cable, la impedancia transitoria vista por la fuente anterior al
retorno de cualquier reflexión es llamada la impedancia
característica y es igual a:
Donde L_{C}, es la inductancia del cable por
longitud de unidad y C_{C}, es la capacidad del cable por
longitud de unidad. Una corriente inyectada transitoria en el cable
generará una tensión de punta proporcional a la amplitud de la
corriente multiplicada por la impedancia característica durante el
período anterior al retorno de la primera reflexión. Si una onda de
tensión es inyectada en su lugar, una sobretensión transitoria de
corriente será generada en proporción a la amplitud de la tensión
divida entre la impedancia característica.
Haciendo referencia a la Fig. 9a, el circuito
amortiguador 59 comprende una resistencia 51 conectada en serie con
un condensador de acoplamiento de alta frecuencia 52, y también
comprende un inductor de derivación LF (de baja frecuencia) 53
conectado en paralelo a la resistencia 51 y al condensador de
acoplamiento de alta frecuencia 52. El inductor 53 y los 52 valores
del condensador son escogidos de modo que el circuito amortiguador
59 casi actúa como un corto circuito para los componentes de baja
frecuencia (incluyendo la frecuencia resonante) y está presente
como la única resistencia 51 para frecuencias más altas que la
frecuencia resonante. En funcionamiento, las ondas armónicas que
vienen de la fuente de alimentación de alta frecuencia encuentran el
circuito amortiguador 59 como una impedancia terminal ya que el
condensador 21 se comporta como un corto circuito. Estas ondas
armónicas tienen un contenido de frecuencia más alto que la
frecuencia resonante y por lo tanto, verán la resistencia 51.
Mediante la adaptación de la resistencia 51 a la impedancia
característica del cable, las reflexiones serán fuertemente
atenuadas. Debido al inductor 53, la corriente oscilante en la
frecuencia resonante ve el circuito amortiguador como un corto
circuito; por lo tanto, se evitará la creación de pérdidas de Joule
innecesarias en el circuito
amortiguador.
amortiguador.
El circuito amortiguador de la Fig. 9b es
diferente del circuito amortiguador de la Fig. 9a ya que la fuente
de la tensión de alta frecuencia está conectada en series al
condensador resonante 21. El circuito amortiguador 59 comprende una
resistencia 51 que está conectada en series a un condensador de
acoplamiento 52 y a un inductor de derivación de baja frecuencia 53
conectado en paralelo a la resistencia 51. El inductor 53 y el
condensador 52 son escogidos de modo que la impedancia del circuito
amortiguador está cerca de un circuito abierto para los componentes
de baja frecuencia (incluyendo la frecuencia resonante) y está
presente sólo la resistencia 51 para frecuencias más altas que la
frecuencia resonante. En funcionamiento, las ondas armónicas que
provienen de la alimentación de la tensión de alta frecuencia
encuentran el circuito amortiguador 59 como una impedancia
terminal. Estas ondas armónicas tienen un contenido de frecuencia
más alto que la frecuencia resonante y por lo tanto, ven la
resistencia 51 igualada a la impedancia característica y las
reflexiones son fuertemente atenuadas. El inductor 53 sirve para
derivar la resistencia 51 a frecuencias más bajas con el fin de
evitar pérdidas Joule innecesarias.
El modo de realización preferido usa la
configuración del circuito de la Fig. 9a. El cable coaxial tiene
una inductancia parásita bajo 0.05 \muH/m, una capacidad parásita
bajo 500 pF/m y una impedancia característica bajo 20\Omega. Con
esta impedancia característica, la tensión de punta producida por la
inyección de un contenido armónico de alta intensidad es moderada y
evita estrés excesivo en la alimentación de corriente de alta
frecuencia.
En un modo de realización preferido, el cable
coaxial de alta frecuencia 50 puede ser instalado a lo largo del
conductor del horno de arco 6 y 12 sin perturbar el movimiento de
los conductores del horno de arco. Asimismo, el cable de alta
frecuencia puede ser insertado en la tubería de metal flexible que
va a lo largo del conductor del horno de arco en la región cerca
del recipiente con el fin de proteger el cable de alta frecuencia
de las llamas abiertas del horno y de las salpicaduras de metal en
fusión.
Para la descripción siguiente que se refiere a
las Figs. 10 y 11, cuando el término es seguido de un término en
paréntesis, el término se aplica para la fuente de tensión en series
de la Fig. 5 y el término entre paréntesis se aplica para la
alimentación de corriente paralela de la Fig. 4. Si se aplica sólo
para un caso, será especificado.
Remitiéndose ahora a las Figs. 10a (10b), se
muestra las representaciones preferidas de la alimentación (de
corriente) de la tensión de alta frecuencia según este invento.
En las Figs. 10a (10b) la fuente (de corriente)
de la tensión de alta frecuencia 19 construida utilizando un
invertidor de energía (de corriente) de la tensión de alta
frecuencia 28 (31) abastecido por una fuente (de corriente) de la
tensión de corriente directa 29 (32). El invertidor utiliza
tecnología encontrada comúnmente en el arte conocido e incorpora un
controlador y sensores para ajustar la frecuencia de acuerdo con las
condiciones de sentido. Preferentemente, un circuito del
transformador (de corriente) de la tensión de alta frecuencia 30
(33) es insertado en la salida del invertidor (de corriente) de la
tensión de alta frecuencia con el fin de adaptar la tensión y la
corriente para utilizar completamente la capacidad de carga de los
interruptores del semiconductor en el invertidor. El transformador
de alta frecuencia (33) comprende un transformador de acoplamiento
magnético y puede incluir elementos de desacoplamiento para evitar
la propagación de la corriente de la alimentación del horno en la
fuente de alta frecuencia. Asimismo, si el circuito del condensador
resonante de la Fig. 6 es utilizado en combinación con la fuente de
corriente de alta frecuencia, la impedancia magnetizante del
transformador de corriente 33 puede ser de tal manera que reemplaza
el inductor 24; por consiguiente, reduciendo el número de
componentes.
Remitiéndose ahora a la Fig. 10c (10d), un
esquema más detallado representando un modo de realización
preferido de las fuentes (de corriente) de la tensión de alta
frecuencia es mostrada. El invertidor (de corriente) de la tensión
de alta frecuencia 28 (31) incluye un invertidor de puente H 39, que
incluye elementos del semiconductor tales como los transistores
bipolares de puerta aislada y los diodos. Los semiconductores
controlados por puertas son activados por controladores de puertas
40, los mandos de conmutación 40 son enviados a los controladores
de puertas por una unidad de control 41. Los mandos de conmutación
son determinados por la unidad de control 41 en relación a la
frecuencia resonante. Puede tratarse de una frecuencia fija o una
frecuencia cerrada a la onda de alta frecuencia producida por un
sentido de tensión) de corriente de alta frecuencia 42 conectado al
circuito resonante. En un modo de realización preferido mostrado en
la Fig. 10c (10d), el sensor de alta frecuencia lee (la tensión 44
de) la corriente en la salida del invertidor 39. Si el aparato de
este invento comprende el transformador (de corriente) de la
tensión de alta frecuencia 30 (33), es preferible conectar el
sensor de alta frecuencia en la salida del transformador con el fin
de evitar la interacción posible entre la impedancia interna del
transformador y la operación del circuito resonante y la
controlabilidad.
La fuente (de corriente) de la tensión de alta
frecuencia puede operar apropiadamente con el circuito de
resonancia cuando la unidad de sentido de alta frecuencia es
conectada en otro lugar en el circuito. Por ejemplo, puede ser
conectada a lo largo del condensador 21. Es importante para el
controlador supervisar una onda de alta frecuencia producida por el
circuito resonante cuando es excitado por la fuente (de corriente)
de la tensión de alta frecuencia con el fin de dirigir la diferencia
de la fase entre la fuente (de corriente) de la tensión de alta
frecuencia y la corriente de sentido o la tensión. De esta manera,
en un modo de realización, es posible sincronizar la conmutación
del invertidor con el evento cruzando cero de (la tensión de) la
corriente para reducir las pérdidas de conmutación en los
semiconductores.
Según un modo de realización de este invento,
cuando la salida del invertidor (de corriente) de la tensión de
alta frecuencia 28 (31) es conectado a un circuito resonante de alta
frecuencia, el método para controlar la fuente (de corriente) de la
tensión de alta frecuencia comprende estos pasos: la lectura y envío
a la unidad de control 41 la onda (de tensión) de corriente
detectada de alta frecuencia resultante de la interacción de la
fuente (de corriente) de tensión de alta frecuencia 28 (31) con el
circuito resonante al que está conectado; realizando con la unidad
de control 41 un cerrado de fase para la onda de la señal detectada
de alta frecuencia y generando con el controlador 41 los ciclos de
mando de conmutación para los controladores de puertas en un
desplazamiento de fase predeterminado a partir de la señal de onda
leída con el fin de imponer una (corriente) de tensión de alta
frecuencia en la salida de un desplazamiento de fase determinado a
partir de (la tensión de) la corriente de salida.
Según otro modo de realización de este invento,
cuando la salida del invertidor (de corriente) de la tensión de
alta frecuencia 28 (31) está conectada a un circuito resonante de
alta frecuencia, el método para controlar la fuente (de corriente)
de la tensión de alta frecuencia comprende estos pasos: lectura y
envío a la unidad de control 41 de la onda (de tensión) de
corriente detectada de alta frecuencia resultante de la interacción
de (la corriente de) la tensión de alta frecuencia 28 (31) con el
circuito resonante a la que está conectada; comparando dicha
(tensión de) corriente detectada de alta frecuencia con un umbral
(de la tensión) de corriente; si (la tensión de) la corriente
detectada es más baja que el umbral de (la tensión de) la
corriente, entonces se genera con el controlador 41 los ciclos de
mando de la conmutación con el fin de producir una (corriente de
la) tensión de alta frecuencia en una frecuencia de reserva cerca de
la frecuencia resonante, si (la tensión de) la corriente detectada
es más alta que el umbral (de la tensión de) la corriente, entonces
se realiza con el controlador 41 una sincronización de la onda de
señal detectada de alta frecuencia, y se genera con el controlador
41 los ciclos de mandos de la conmutación para los controladores de
puertas, en un desplazamiento de fase predeterminado, a partir de
la señal de onda leída, con el fin de imponer (una corriente de) la
tensión de alta frecuencia en la salida en un desplazamiento de fase
determinado a partir de (la tensión de) la corriente de salida.
En el presente invento, la fuente (de corriente)
de la tensión de alta frecuencia 28 (31) es puesta en
funcionamiento de tal manera que se pueda seguir la frecuencia del
circuito resonante. Esta acción es realizada por la unidad de
control 41 y es lograda forzando un desplazamiento de fase entre (la
corriente de) la tensión invertida de alta frecuencia y la onda
detectada que resulta en una diferencia nula en fase entre (la
corriente de) la tensión de alta frecuencia invertida y (la tensión
de) la corriente de salida de alta frecuencia resultante.
Esta condición es obtenida cuando la fuente (de
la corriente de) la tensión de alta frecuencia está conmutando la
frecuencia resonante del circuito resonante de alta frecuencia.
La inductancia del conductor del horno es
cambiante cuando los electrodos están en movimiento. Desde luego,
este hecho afecta la frecuencia resonante y el controlador del
invertidor le seguirá la pista.
Cuando el invertidor opera en frecuencia de
reserva, la frecuencia de reserva es seleccionada con un valor
conveniente en la banda de todas las frecuencias de resonancia
posibles. La variación de la inducción de los conductores del horno
varía con el logaritmo de la distancia que separa los conductores y
la frecuencia resonante varía con la raíz cuadrada de la
inductancia de los conductores. Cuando el horno de arco funciona,
el desplazamiento relativo de los electrodos es normalmente
mantenido lo suficientemente pequeño para evitar cualquier
desequilibrio en la impedancia de los conductores que podría crear
un desequilibrio en las corrientes. Por lo tanto, no se espera que
la frecuencia resonante cambie mucho en la instalación del horno de
arco y la frecuencia de reserva esté lo suficientemente cerca de la
frecuencia resonante para construir una resonancia. Cuando (la
tensión de) la corriente oscilante alcanza el umbral, en un modo de
realización de este invento, se prefiere cerrar la frecuencia del
invertidor en la frecuencia resonante con el fin de reducir la
pérdida de conmutación en el invertidor y lograr la resonancia más
alta. En otro modo de realización, la última frecuencia cerrada
puede ser sostenida por el controlador y utilizada como una
frecuencia de espera hasta que el siguiente umbral sea alcanzado.
Ésta tiene la ventaja de que, hasta el siguiente punto de corriente
cero del siguiente medio ciclo, la configuración del conductor del
horno no se moverá de manera perceptiva para afectar la frecuencia
resonante.
La Fig. 11 está compuesta de tres parcelas cuyas
escalas de tiempo están divididas de acuerdo con los cuatro
períodos de tiempo implicados en el procesamiento de reencendido. La
primera parcela Fig. 11a ilustra la evolución de la fuente (de
corriente) de la tensión de la onda cuadrada producida por un
invertidor tal como la descrita en las Figs. 10. La Fig. 11b
muestra la evolución de la tensión de alta frecuencia del
condensador resonante. Desde luego en la Fig. 11c se muestra la
evolución de la corriente de alta frecuencia en el plasma del
horno. El componente de la corriente y de la tensión creado por la
alimentación de energía del horno fueron omitidos
internacionalmente para claridad de la descripción.
El período T1 corresponde a una condición de
quemado de arco en el funcionamiento del horno de arco. Durante ese
período, la columna del plasma lleva la corriente del arco del horno
principal y la corriente del arco de alta frecuencia en la Fig. 1
IC. La tensión de alta frecuencia en el condensador resonante es
considerablemente reducida en la Fig. 11b debido al efecto de
derivación suministrado por la alta conductibilidad de la columna
de plasma. Esta tensión no es detectada por la unidad de control, el
cual entonces funciona a una frecuencia de reserva, no muy lejos de
la frecuencia resonante. En un modo de realización diferente, la
fuente de corriente de alta frecuencia también puede ser apagada
durante ese período ya que el arco está siendo quemado.
El principio de período T2 corresponde a una
interrupción del arco del horno. La pérdida del arco causa que la
columna de plasma pierda gradualmente su conductividad dependiendo
de la temperatura del medio ambiente y las condiciones. Cuando la
conductividad disminuye, el circuito resonante aumenta su resonancia
y construye una tensión de alta frecuencia en el condensador
resonante para mantener la corriente del arco de alta frecuencia
mostrada en la Fig. 11c. Dependiendo de la disminución del consumo
de la conductividad de plasma, la energía será suministrada por la
fuente (de corriente) de la tensión de alta frecuencia para aumentar
la resonancia. Esto reducirá la corriente de alta frecuencia
inyectada en el plasma. Durante la intensificación de la resonancia,
si (la tensión de) la corriente del umbral es excedida, la unidad
de control genera un circuito bucle de cierre de fase para cerrar
la frecuencia de la fuente (de corriente) de la tensión en la
frecuencia resonante con el fin de limitar la pérdida de
conmutación del invertidor. Si el arco del horno se vuelve a
encender,
\hbox{la caída de la tensión se hundirá y T4 se
enciende inmediatamente sin entrar en T3.}
La condición del comienzo de T2 puede también
corresponder a una interrupción del arco así como también a una
pérdida de la columna del plasma. Otra condición que habría causado
una resonancia podría ser la interrupción del arco seguida por la
pérdida de la columna de plasma. En este caso, la alta frecuencia
sería nula y la resonancia crecerá en una proporción relacionada
con la cantidad de energía abastecida por la alimentación de
energía (de corriente) de la tensión de alta frecuencia y limitada
por el factor de disipación del circuito resonante. Desde luego, la
parcela de la Fig. 11c no hubiese mostrado ninguna corriente de alta
frecuencia en los períodos T2 y T3 hasta que el encendido
ocurra.
Para limitar la tensión en el electrodo, un
aspecto adicional de este modo de realización del presente invento
comprende una estrategia de control para eliminar la tensión
resonante del electrodo por medio del control de la manera en la
que el invertidor es conmutado. Al principio del período T3, si el
encendido no es obtenido y la tensión alcanza su valor máximo
permisible en el condensador resonante, el invertidor comienza a
eliminar los medios ciclos y deja que la tensión oscilante decaiga.
Una vez que un valor límite más bajo es alcanzado, el invertidor
inyecta el número de medios ciclos necesario para devolver la
tensión arriba hasta su límite más alto; por consiguiente, se
mantiene la oscilación en un estado aparentemente estable y se deja
la tensión resonante presente en el extremo del electrodo. En esta
situación, la conductividad del plasma puede ser perdido
gradualmente. En este caso, la corriente del arco de alta frecuencia
disminuirá y, eventualmente, se extinguirá. Sin embargo, la tensión
será todavía mantenida y ayudará a encender un nuevo arco del horno
principal cuando el electrodo del horno de arco sea movido hacia los
desechos.
Al principio del período T4, el encendido
ocurre; el arco del horno principal es restablecido, la tensión se
hunde, la corriente de alta frecuencia fluye en el arco y el
invertidor de alimentación de energía de alta frecuencia regresa a
la frecuencia de funcionamiento de reserva antes de entrar de nuevo
en el período T1.
Una demostración es presentada en la señal
registrada de este aparato que funciona con la corriente de arco
alterna de 60 Hz en la Fig. 12. El trazo oscuro es la corriente en
la columna de plasma y el trazo gris es la caída de la tensión. La
corriente de alta frecuencia en el plasma esta sobrepuesta en una
corriente de 60 Hz y es vista como un trazo oscuro y grueso debido
a su variación muy rápida. Lo mismo se aplica a la caída de
tensión. Se puede observar que el circuito resonante de alta
frecuencia combinado con la alimentación de energía de alta
frecuencia produce la tensión necesaria para hacer que el flujo de
la corriente de alta frecuencia pase a través de la columna de
plasma incluso si la conductividad del plasma está cambiando. La
persistencia de la corriente de plasma de alta frecuencia puede ser
observada cuando el arco de baja frecuencia produce una
interrupción como lo señalan las flechas. Después la pérdida de un
arco de 60 Hz, el plasma empieza a perder su conductividad y el
circuito resonante de este invento aumenta, progresivamente, la
tensión del electrodo para inyectar la corriente de arco de alta
frecuencia en el plasma; por consiguiente, se mantiene la
producción de los iones y de electrones libres. Cuando la tensión de
60 Hz alcanza la tensión de encendido reducida, el arco de
frecuencia baja se enciende y la tensión decae. El cambio en el
período de tiempo muerto está enlazado al comportamiento irregular
del arco como se mencionó antes.
La Fig. 13 muestra un horno de arco de corriente
alterna trifásico según los dos modos de realización, previamente,
descritos en el presente invento. El horno de arco utiliza dos
condensadores resonantes 21 en un horno de arco trifásico con dos
fuentes de corriente de alta frecuencia 19 que pueden funcionar ya
sea de manera sincronizada o no sincronizada con un desplazamiento
de fase predeterminado. Esta configuración tiene la ventaja que
reduce el número de componentes requeridos comparado a la
utilización de un condensador resonante por fase. En este modo de
realización, los dos invertidores de corriente de alta frecuencia 31
son puestos a funcionar a la misma frecuencia y en fase opuesta en
referencia a la marca del punto en la salida del invertidor. Para
mantener el condensador resonante 21 en contacto en el punto más
cercano del extremo del electrodo, dos contactos deslizantes 34 son
agregados entre cada conductor de electrodo y un extremo de un
condensador resonante 21 en dos fases para compensar el movimiento
de los electrodos. El otro extremo de los condensadores resonantes
21 está permanentemente, conectado al conductor de electrodo
restante. El contacto deslizante, normalmente cubre un máximo de
longitud de desplazamiento. La longitud de desplazamiento puede ser
suficiente para cubrir casi todo el espacio encontrado en
funcionamiento entre los dos electrodos. De esta manera, la
necesidad es eliminada de ponerse en contacto en espacios muy
grandes que ocurren sólo muy pocas veces durante el funcionamiento
del horno de arco sin afectar, de manera significativa, las ventajas
obtenidas y; por lo tanto, se reduce la complejidad del contacto
deslizante.
Remitiéndonos ahora a la Fig. 14, se encuentra
ilustrado una integración típica del aparato sobre el horno de arco
según las Figs. 4 y 13. Los condensadores resonantes 21 son montados
en el elemento de soporte del electrodo central. Las fuentes de
corriente de alta frecuencia 19 son colocadas en un lugar alejado,
como por ejemplo, en el recinto del transformador. Las fuentes de
alta frecuencia 19 están conectadas a su condensador
correspondiente 21 vía un par de cables de alimentación de alta
frecuencia 50. En el modo de realización preferido, los cables
coaxiales corren a lo largo del conductor de alta intensidad del
horno de arco central. Cada condensador resonante 21 tiene un
terminal conectado al elemento de soporte del electrodo central y el
otro extremo, conectado al elemento de soporte del electrodo
lateral correspondiente vía un contacto deslizante (no mostrado)
para ocuparse del desplazamiento relativo de los electrodos. El
condensador de desacoplo de alta frecuencia 15 está conectado a la
salida del transformador de alimentación.
Otra ventaja del aparato de este invento radica
en el hecho de que pequeñas modificaciones son necesarias en el
equipo del horno de arco. El aparato opera en paralelo con el horno
de arco y puede ser apagado en cualquier momento y, en un modo de
realización de este invento, la fuente de alta frecuencia puede
estar en modo avería y bajo reparación sin interrumpir el
funcionamiento del horno de arco.
El modo de realización preferido del aparato de
este invento, el horno de arco comprende una segunda alimentación
eléctrica para mantener o iniciar un enlace de plasma entre un
electrodo y la fundición de metal después de una interrupción del
arco del horno principal, con un aparato ubicado a una buena
distancia y protegido contra las condiciones del medio ambiente
arduo donde el plasma es producido, utilizando la propiedad
inductiva del conductor de gran intensidad del horno y en donde el
aparato es de un tamaño modesto.
Claims (27)
1. Un aparato que facilita el reencendido de un
arco eléctrico en un horno de arco que tiene un conductor de
corriente de geometría extensa (6) con una alimentación eléctrica de
alta intensidad (4) conectada a un extremo de dicho conductor de
corriente de geometría extensa (6) y un electrodo (3) conectado al
otro extremo de dicho conductor de corriente de geometría extensa
(6) con el fin de producir dicho arco eléctrico para fundir metal
(2), el aparato consta, además, de una alimentación de energía
eléctrica casi continua adaptada para mantener un enlace plasma
entre el extremo de dicho electrodo y dicha fundición de metal (2)
caracterizado en esa dicha alimentación de energía eléctrica
casi continua es una alimentación de energía de corriente alternada
de alta frecuencia y comprende un circuito resonante que utiliza una
sección principal de un inductor formado por la propia inductancia
(14) de dicho conductor de corriente de geometría extensa (6) y una
fuente de energía alta frecuencia (19) operando cerca o en la
frecuencia resonante de dicho circuito resonante y que está
conectada a dicho conductor de corriente de geometría extensa (6)
del lado del electrodo.
2. Un aparato según reivindicación 1, en el que
dicho circuito resonante comprende además un condensador resonante
(21) conectado a dicho conductor de corriente de geometría extensa
(6) en el lado del electrodo.
3. Un aparato según reivindicación 2, que
comprende además una impedancia de derivación de alta frecuencia
(15) conectada a una trayectoria de alimentación, a dicho conductor
de corriente de geometría extensa (6) a cierta distancia de dicho
condensador resonante (21).
4. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha alimentación de energía
eléctrica casi continua tiene fuerza suficiente para iniciar el
enlace de plasma entre el extremo de dicho electrodo (3) y dicha
fundición de metal (2).
5. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha alimentación de energía
eléctrica casi continua tiene fuerza suficiente para mantener dicho
enlace de plasma de una longitud mayor que la longitud máxima de
dicho arco eléctrico.
6. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la frecuencia de dicha
alimentación de energía eléctrica casi continua está ubicada
aproximadamente a 100 kHz.
7. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además, un elemento
ferromagnético (35) rodeando dicho conductor de corriente de
geometría extensa (6) en el cual el material ferromagnético (35)
presenta una alta impermeabilidad para el campo magnético generado
por la corriente portadora debajo de la corriente resonante máxima
de dicho circuito resonante y llegando rápidamente a saturación para
una corriente portadora superior a dicha corriente resonante máxima
y debajo de la corriente de dicho arco eléctrico.
8. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 2, 3 y 7, en el que dicho condensador resonante
(21) comprende, un condensador de alta frecuencia (26) un
condensador de bloqueo de baja frecuencia (27) y un inductor de
derivación de baja frecuencia (24) para separar la tensión de alta
frecuencia y la tensión de baja frecuencia.
9. Un aparato según reivindicación 3, en el que
dicha impedancia de derivación de alta frecuencia (15) también
deriva el aislamiento entre dicha alimentación de energía de alta
intensidad (4) y de su caja conductora.
10. Un aparato según reivindicaciones 3 y 9, en
el que dicha impedancia de derivación de alta frecuencia (15) es,
esencialmente, suministrada por un condensador (15).
11. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha fuente de energía de alta
frecuencia (19) incluye un controlador capaz de seguir dicha
frecuencia resonante y de ajustar la frecuencia de dicha fuente de
energía de alta frecuencia (19).
12. Un aparato según reivindicación 11, en el
que dicho controlador elimina un número entero de medios ciclos a
partir de dicha fuente de energía de alta frecuencia (19) con el fin
de limitar la tensión resonante que aparece en dicho electrodo
(3).
13. Un aparato según reivindicación 11, en el
que dicho controlador comienza dicho seguimiento cuando una
extinción de dicho arco eléctrico es detectada.
14. Un aparato según reivindicación 11, en el
que dicho seguimiento es ejecutado permanentemente.
15. Un aparato según reivindicación 11, en el
que dicha fuente de energía de alta frecuencia (19) opera a una
frecuencia de reserva cuando la tensión resonante o la corriente
resonante de dicho circuito resonante está debajo de un umbral.
16. Un aparato según reivindicaciones 1 a 15,
que comprende además un cable blindado de alimentación de alta
frecuencia (50) en el que dicha fuente de energía de alta frecuencia
(19) está ubicada a buena distancia protegida contra el medio
ambiente arduo de dicho horno de arco y está conectada a dicho
conductor (6) fuera del dicho condensador resonante (21) vía dicho
cable de suministro de alta frecuencia (50).
17. Un aparato según reivindicación 16, en el
que dicho cable de alimentación de alta frecuencia (50) comprende
un cable coaxial.
18. Un aparato según reivindicación 17, en el
que dicho cable coaxial comprende un elemento de soporte central,
una primera capa conductora rodeando dicho elemento de soporte, una
segunda capa conductora rodeando dicha primera capa conductora y
que está separada de la dicha primera capa conductora por una capa
dieléctrica y una envoltura protectora externa.
19. Un aparato según reivindicación 18, en el
que dicho elemento de soporte central incorpora por lo menos un
canal para permitir que un líquido de refrigeración pase a través de
éste.
20. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 16, 17, 18 y 19, en el cual dicho cable de
alimentación de alta frecuencia (50) comprende un circuito
amortiguador (59) en un extremo para atenuar las reflexiones del
cable.
21. Un aparato según la reivindicación 20, en el
que dicho circuito amortiguador (59) comprende una resistencia
(51), un condensador de derivación de alta frecuencia (52) y un
inductor de derivación baja frecuencia (53).
22. Un aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, comprendiendo un contacto deslizante (34)
para proporcionar la energía eléctrica casi continua de dicha
alimentación de energía eléctrica casi continua.
23. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23, en el que dicha alimentación de energía de
alta intensidad (4) es una alimentación de corriente alterna.
24. Un método de fundición de metal en un horno
de arco utilizando un arco eléctrico, el cual comprende estos
pasos:
suministrar intensidad elevada desde una
alimentación de energía de alta intensidad (4) utilizando un
conductor de corriente de geometría extensa (6) y un electrodo (3)
para dicho arco eléctrico, entre dicho electrodo (3) y dicha
fundición de metal (2) de dicho horno de arco;
inyectar energía eléctrica casi continua al
extremo de dicho electrodo (3) utilizando un circuito resonante que
comprende una sección principal del inductor formado con la
inductancia propia de dicho conductor de corriente de geometría
extensa (6), y una fuente de energía de alta frecuencia (19)
operando cerca de o a la frecuencia resonante de dicho circuito
resonante y que está conectada a dicho conductor de corriente de
geometría extensa (6) del lado del electrodo; y
mantener un enlace de plasma con dicha energía
eléctrica casi continua, inyectada entre dicho electrodo (3) y
dicha fundición de metal (2) durante una extinción de dicho arco
eléctrico hasta que la tensión de dicha alimentación de energía de
alta intensidad recupere el valor que restablecerá dicho arco
eléctrico.
25. Un método según reivindicación 24, en el que
dicho enlace de plasma tiene una longitud mayor que la longitud
máxima de dicho arco eléctrico.
26. Un método según reivindicación 24, que
comprende además este paso:
iniciar un enlace de plasma entre dicho
electrodo (3) y dicha fundición de metal (2) sin establecer un
contacto mecánico entre dicho electrodo (3) y dicha fundición de
metal (2).
27. Un método según reivindicaciones 24 y 25,
comprendiendo además este paso:
colocar dicho electrodo (3) de modo que se
aumente la tensión de dicho arco eléctrico para suministrar energía
reforzada en dicho arco eléctrico, siendo el dicho arco menos
estable durante condiciones de funcionamiento;
en el que dicho mantenimiento es ejecutado sin
alterar la distancia entre dicho electrodo (3) y dicha fundición de
metal (2).
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| WOPCT/CA99/01091 | 1999-11-16 | ||
| CA9901091 | 1999-11-16 | ||
| US16640699P | 1999-11-19 | 1999-11-19 | |
| US166406P | 1999-11-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2272338T3 true ES2272338T3 (es) | 2007-05-01 |
Family
ID=25683178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00979286T Expired - Lifetime ES2272338T3 (es) | 1999-11-16 | 2000-11-16 | Metodo y aparato que facilita el reencendido en un horno de arco. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1232676B1 (es) |
| JP (1) | JP4727111B2 (es) |
| CN (1) | CN1213637C (es) |
| AT (1) | ATE339872T1 (es) |
| AU (1) | AU1683401A (es) |
| DE (1) | DE60030757T2 (es) |
| DK (1) | DK1232676T3 (es) |
| ES (1) | ES2272338T3 (es) |
| MX (1) | MXPA02004936A (es) |
| WO (1) | WO2001037619A1 (es) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4451392B2 (ja) * | 2003-01-16 | 2010-04-14 | 独立行政法人科学技術振興機構 | プラズマ発生装置 |
| US7232975B2 (en) * | 2003-12-02 | 2007-06-19 | Battelle Energy Alliance, Llc | Plasma generators, reactor systems and related methods |
| BE1016470A3 (fr) * | 2005-02-28 | 2006-11-07 | Ct Rech Metallurgiques Asbl | Four electrique a arc muni d'un dispositif pour le guidage de l'arc et procede de guidage correspondant. |
| CZ21084U1 (cs) * | 2010-05-19 | 2010-07-02 | Výzkumný ústav vodohospodárský, T.G.Masaryka, v.v.i. | Zarízení pro fyzikální úpravu odpadu |
| JP5986465B2 (ja) * | 2012-05-08 | 2016-09-06 | Ｄｘアンテナ株式会社 | Ｓｄｉ機器及びそれを備えたｓｄｉ信号伝送システム |
| DE102013227190A1 (de) | 2013-12-27 | 2015-07-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zur stabilen Lichtbogenerzeugung und insbesondere zur Erhöhung des Wirkleistungseintrags bei einem Elektrolichtbogenofen |
| EP4017223B1 (en) | 2017-06-27 | 2025-10-15 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| CN114373669B (zh) | 2017-06-27 | 2024-09-17 | 佳能安内华股份有限公司 | 等离子体处理装置 |
| PL3648550T3 (pl) | 2017-06-27 | 2021-11-22 | Canon Anelva Corporation | Urządzenie do przetwarzania plazmowego |
| SG11201912564VA (en) | 2017-06-27 | 2020-01-30 | Canon Anelva Corp | Plasma processing apparatus |
| JP6688440B1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-04-28 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、プログラムおよびメモリ媒体 |
| IT201800006804A1 (it) * | 2018-06-29 | 2019-12-29 | Dispositivo di rilevamento del livello di metallo in un forno elettrico ad arco | |
| NL2022938B1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-20 | Vitalfluid B V | Plasma activated fluid processing system |
| EP4120494A4 (en) * | 2020-03-11 | 2023-09-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | ARC DETECTION DEVICE, POWER CONDITIONER, INTERNAL WIRING SYSTEM, INTERRUPTER, SOLAR PANEL, SOLAR PANEL MOUNTED MODULE AND JUNCTION BOX |
| JP2021073651A (ja) * | 2021-01-14 | 2021-05-13 | ブリリアント ライト パワー インコーポレーティド | パワー発生システム及び同システムに関する方法 |
| CN120282327B (zh) * | 2025-06-10 | 2025-08-26 | 四川凌耘建科技有限公司 | 高频感应加热火炬点火能耗优化系统 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1334116A (en) * | 1971-01-22 | 1973-10-17 | British Steel Corp | Arc furnace operation |
| DD110600A1 (es) * | 1974-03-06 | 1974-12-20 | ||
| BE896449A (fr) * | 1983-04-13 | 1983-10-13 | Centre Rech Metallurgique | Procede pour stabiliser l'alimentation electrique d'un four a plasma a arc |
| EP0214276B1 (en) * | 1985-03-04 | 1989-08-02 | AMP INCORPORATED (a New Jersey corporation) | High performance flat cable |
| FR2648001B1 (fr) * | 1989-05-31 | 1991-09-27 | Breda Jean Pierre | Alimentation en courant continu d'electrodes a plasma et procede pour regenerer un plasma |
| SE501025C2 (sv) * | 1993-03-18 | 1994-10-24 | Asea Brown Boveri | Ugnsutrustning |
| JPH0896952A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-12 | Asea Brown Boveri Ab | 火炉装置 |
| US5723951A (en) * | 1996-06-26 | 1998-03-03 | Osram Sylvania Inc. | Method of hot restarting a high intensity discharge lamp |
-
2000
- 2000-11-16 MX MXPA02004936A patent/MXPA02004936A/es active IP Right Grant
- 2000-11-16 ES ES00979286T patent/ES2272338T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-16 EP EP00979286A patent/EP1232676B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-16 WO PCT/CA2000/001367 patent/WO2001037619A1/en not_active Ceased
- 2000-11-16 DK DK00979286T patent/DK1232676T3/da active
- 2000-11-16 AU AU16834/01A patent/AU1683401A/en not_active Abandoned
- 2000-11-16 JP JP2001538460A patent/JP4727111B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-16 CN CNB008157081A patent/CN1213637C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-16 DE DE60030757T patent/DE60030757T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-16 AT AT00979286T patent/ATE339872T1/de active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60030757D1 (de) | 2006-10-26 |
| DK1232676T3 (da) | 2007-01-29 |
| AU1683401A (en) | 2001-05-30 |
| DE60030757T2 (de) | 2007-09-13 |
| WO2001037619A1 (en) | 2001-05-25 |
| JP2003515874A (ja) | 2003-05-07 |
| EP1232676B1 (en) | 2006-09-13 |
| CN1213637C (zh) | 2005-08-03 |
| EP1232676A1 (en) | 2002-08-21 |
| ATE339872T1 (de) | 2006-10-15 |
| CN1390436A (zh) | 2003-01-08 |
| MXPA02004936A (es) | 2003-06-30 |
| JP4727111B2 (ja) | 2011-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2272338T3 (es) | Metodo y aparato que facilita el reencendido en un horno de arco. | |
| US7417385B2 (en) | Systems and method for ignition and reignition of unstable electrical discharges | |
| RU2668986C1 (ru) | Переключающее устройство для проведения и прерывания электрических токов | |
| JP4753095B2 (ja) | 分岐して広がる２つの電極と、該電極の間で作用するスパークギャップとを備えるサージアレスタ | |
| CN113251437B (zh) | 一种单电源多电极电弧点火装置及方法 | |
| US9246313B2 (en) | Ignition system | |
| EA200700872A1 (ru) | Устройство управления для восстановительных печей переменного тока | |
| US6687284B1 (en) | Method and apparatus to facilitate restriking in an arc-furnace | |
| ES2269725T3 (es) | Maquina sincrona. | |
| ES2374699T3 (es) | Aparato de encendido con dos polos de entrada. | |
| RU2548035C2 (ru) | Искровой промежуток | |
| CA2391385C (en) | Method and apparatus to facilitate restriking in an arc-furnace | |
| US7781981B2 (en) | Circuit arrangement for a starting unit of a discharge lamp | |
| JP2001508530A (ja) | アーク炉 | |
| RU2333438C2 (ru) | Дуговая сталеплавильная печь трехфазного тока | |
| KR100419798B1 (ko) | 고주파 유도 가열방식에 의한 턴디쉬 예열장치 | |
| EP2224791B1 (en) | Electronic power supply unit for a discharge lamp, lighting system and method of lighting a discharge lamp | |
| RU2003116362A (ru) | Дуговая стальплавильная печь с подогревом шихты в шахте и способ осуществления в ней плавки | |
| RU1792982C (ru) | Способ плавлени металла в дуговой электропечи | |
| RU227590U1 (ru) | Устройство для электродугового розжига топливной форсунки | |
| KR20100011090A (ko) | 전기로 장치 | |
| RU2630133C2 (ru) | Способ эксплуатации дуговой электрической печи и плавильный агрегат, оснащенный эксплуатируемой этим способом дуговой электрической печью | |
| SE8405229D0 (sv) | Sett och anordning vid plasmagenerator-installation i schaktugn | |
| KR200293328Y1 (ko) | 코크스 보일러의 점화장치 | |
| CN106449271A (zh) | 一种用于保护玻璃熔融炉变压器的高压继电保护装置 |