Nouvelle alimentation de four à arc

• Auteur / Autrice : Cyrille Bas
• Direction : Philippe Ladoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Convertisseurs électriques

Efficience (gestion)

Fours à arc

Électrotechnique

Mots clés libres

Flicker

Igbt

Igct

Forte puissance

Résumé

Le four à arc a été appliqué industriellement à la fabrication de l'acier au début du XXe siècle. Depuis cette époque, le pourcentage d'acier électrique dans la production mondiale d'acier n'a cessé de croître. Les premiers fours à arc étaient alimentés à courant alternatif. Puis, le four à arc à courant continu est apparu au début des années 1980 afin de réduire la consommation d'électrode et les perturbations du réseau tel que le flicker. Aujourd'hui, ces deux types d'alimentations se partagent le marché à parts égales. Malgré certaines améliorations, les perturbations du réseau sont encore importantes et la productivité du four à arc n'est pas encore optimale. Ainsi, la nouvelle alimentation de four à arc proposée dans le cadre de cette thèse a été conçue de façon à améliorer le transfert d'énergie du réseau vers la charge. Une étude préliminaire nous a permis de démontrer qu'un gain de productivité de 7% et qu'une diminution du flicker de 75% peuvent être attendus de cette nouvelle alimentation. Le niveau de puissance mise en jeu dans les fours à arc nécessite une connaissance approfondie des semi-conducteurs de forte puissance et en particulier du cyclage thermique de ces composants. Deux types de semi-conducteurs ont été considérés : les IGCT et les IGBT. Ceux-ci sont adaptés à la tension et à la puissance visée mais ils reposent sur des technologies différentes qui leurs confèrent des spécificités propres. L'alimentation est constituée d'un assemblage parallèle de convertisseurs élémentaires ce qui permet d'assurer sa modularité et sa maintenabilité. Son dimensionnement requiert un compromis entre le coût des éléments passifs et des semi-conducteurs. Trois maquettes, dont deux d'une puissance de 2MW, nous ont permis de valider le principe et la faisabilité de la nouvelle alimentation. De plus, les IGBT et les IGCT ont pu être caractérisés dans le cadre de cette application.