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"PROCEDE POUR L'EXTINCTION:DE RETOURS D'ALLUMAGE ET L'INTERRUP- TION DE COURANTS DE RETOUR DANS LES REDRESSEURS A ANODES MULTI- PLES"
Pour étouffer les retours d'allumage qui se produisent dans les redresseurs à anodes multiples, on a déjà proposé de disposer des pièces métalliques sur le trajet de décharge du redresseur et de porter ces parties à un potentiel convenable.
Pour cela, le potentiel de charge était choisi de manière à bloquer, c'est-à-dire à interdire, le passage à tout courant dirigé vers l'anode négative à l'instant considéré, anode qui le plus souvent est celle sur laquelle se produit le retour d'allumage. Si, par exemple, on donne à la pièce métallique ser-
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vant d'écran à l'anode (par exemple douille d'anode, grille, etd un potentiel plus négatif, c'est-à-dire plus bas- que le poten- tiel de l'anode négative même, il ne peut pas passer de courant de la pièce métallique à l'anode, car alors il circulerait en sens inverse de la tension.
Mais ce dispositif présente l'incon- vénient de ne faire porter l'interdiction de passage du courant que sur les anodes qui sont négatives à un instant donné, tandis que les anodes positives, donc celles qui sont actives ou opéran- tes à ce moment, ne sont pas touchées par cette intrediction. Or, il est loin d'être toujours le cas que le retour d'allumage ne s'étende exclusivement qu'aux anodes négatives; il peut au con- traire fort bien arriver que les anodes déjà positives, mais en- core à faible tension, deviennent le siège d'un retour d'alluma- ge, de sorte qu'il peut se produire un passage de courant entre, d'une part, l'anode postive à la tension maxima et la cathode et, d'autre part, l'anode négative et les anodes positives à faible tension.
Il est évident qu'en marche normale, le courant des anodes positives ne doit pas être bloqué, mais en cas de re- tour d'allumage, cette interdiction de passage comporte l'avan- tage que chaque courant de retour est obligatoirement étouffé.
En conséquence, l'invention a pour objet un procédé et des dispostifs servant à l'extinction et à l'interruption de re- tours d'allumage, dans des redresseurs à anodes multiples, et d'après lesquels, en cas de retour d'allumage, les trajectoires de courant de toutes les anodes du redresseur sont bloquées, c'est-à-dire interdites, du fai que l'on porte à une certaine charge statique, soit des grilles adjointes aux anodes, soit des organes équivalents.
Pour appliquer les tensions de grille aux grilles de toutes les anodes, on peut se servir avantageuse- ment de relais polarisés à retour de courant, que l'on interca- le dans les circuits d'anode-ou dans le circuit de la cathode, et qui sont (le préférence étudiés de telle sorte que, en cas de retour de courant, ils réagissent autant que possible déjà dans
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moins d'une période du courant alternatif et mettent le redrress seur si rapidement hors circuit que les relais des interrupteurs principaux de l'installation de redresseurs n'ont pas le temps de se déclancher. La charge correspondante des grilles se réali- se en appliquant auxdites grilles une tension convenable pour étouffer le courant.
Ainsi le blocage de tous les trajets de cou- rant du redresseur peut s'effectuer en mettant, en cas de re- tour d'allumage, les grilles de toutes les anodes à des tensions dont chacune se trouve en opposition de phase par rapport à la tension de l'anode correspondante. Mais alors les grilles des anodes négatives à un instant donné sont chargées positivement, et les grilles des anodes positives à l'instant considéré sont chargées négativement. En tout cas, dans une partie des trajets du courant, le sens de la tension est opposé à celui du courant et le passage du courant est ainsi intercepté. Il peut être dési- rable de choisir pour la tension de grille une phase qui ne soit pas exactement à 180 de la tension de l'anode.
Une certai- latitude est donnée par la condition que l'écart de phase entre la tension de grille et la tension qu'on lui oppose ne doit pas dépasser 90 , pour que l'efficacité du dispositif n'ait pas à souffrir. Une suppression effective du flux de courant de tou- tes les anodes du redresseur peut aussi être obtenue en portant, en cas de retour d'allumage, les grilles de toutes les anodes à des tensions qui leur impriment un potentiel négatif par 'rap- port aux électrodes correspondantes conduisant du courant. Mê- me en cas de charge négative de toutes les grilles, tous les trajets de courant du redresseur sont bloqués. La grandeur des tensions de charge nécessaires est le plus souvent affaire d'ex- périence et dépend des conditions particulières.
En conséquence, il sera avantageux de connecter les grilles à des enroulements d'un transformateur pourvu de prises de courant (le transforma- teur principal ou un transformateur auxiliaire) et de détermi- ner la hauteur de la tension de grille en choisissant la prise
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de courant suivant les besoins. Or il est évident que si les grilles reçoivent une charge négative, le risque d'un fort cou- rant de retour d'allumage ne serait pas écarté avec certitude si les grilles elles-mêmes pouvaient conduire un courant intense et ainsi se substituer aux anodes. On évite cet inconvénient en intercalant de manière connue, dans les circuits de grilles, des résistances bhmiques qui limitent le courant de grille.
Dès lors, ces résistances ohmiques ont une importance particulière et leur emploi entre aussi en ligne de compte lorsque la char- ge de la grille est prise d'une source spéciale de courant con- tinu. Dans ce cas, les grilles sont connectées, par l'intermé- diaire de résistances ohmiques, au pôle négatif de la source de courant continu' dont le pôle positif est relié à la cathode du redresseur. Un autre moyen de rendre les grilles impropres à laisser passer un courant de retour d'allumage consiste à donner à ces grilles (ou à leurs équivalents, par exemple les douilles d'anode, les bandes métalliques, etc...) une force telle qu'un passage direct de courant (courant de convection) de l'arc lu- mineux à la grille soit impossible.
Ce résultat peut s'obtenir par exemple en noyant complètement dans un isolant les grilles Ou .leurs.. équivalents, y compris 'leurs fils de connexion à l'inté- rieur du redresseur. Un moyen très convenable à cet effet con- siste à égailler ces parties, auquel cas il est néanmoins enco- re possible que sous l'influence des variations considérables de température, telles qu'il s'en manifeste dans tous les re- dresseurs que l'on met temporairement hors circuit, la couche d'émail se fendille et perd en partie son action protectrice.
Un autre moyen d"éviter ¯le courant de convection consiste à disposer les grilles à l'extérieur de l'espace que remplit l'arc lumineux. Dans ce but, les grilles, ou leurs équivalents, sont fabriquées de manière connue dans le genre d'anneaux (ban- des) métalliques, qui entourent des bras appartenant au redres- seur et fabriqués eux-mêmes en isolant, lesquels bras servent à
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guider l'arc lumineux des anodes agencées à l'intérieur de cha- cun d'eux. Les anneaux métalliques doivent épouser étroitement les formes de la matière isolante du bras, car dans ce cas ils doivent exercer sur l'espace de déchargea un effet de capacité.
L'invention sera plus explicitement décrite en se reportai à des exemples d'exécution.
Les Fig. 1, 2 et 3, représentant des redresseurs ,monopha- ses dont les trajets de courant peuvent être interdits en confé- rant une charge électrique à certaines parties métalliques lors- que se produit un retout d'allumage. Les Fig. 4, 5 et 6 repré- sentent des redresseurs polyphasés dans lesquels cette interdic- tion se fait automatiquement en utilisant des relais à retour de courant.
A la figure 1, 1 désigne l'enrouleront secondaire du trans- formateur alimentant le redresseur 7.2 et 2' désignent les ano- des du redresseur. 4 désigne sa cathode, 5 et 5' des bandes mé- talliques qui entourent les bras d'anode 11 et 12 du redresseur et qui sont reliées aux bornes de l'enroulement secondaire par l'intermédiaire des interrupteurs 8 et 9. La résistance 10 re- présente la charge du redresseur.
Pour interdire ou bloquer, en cas de retour d'allumage en retour, tous les trajets de courant de ce redresseur, on ne ferme dans le présent cas que les inter- rupteurs 8 et 9, ce qui relie en conséquence la bande métallique 5' à l'anode 2, la bande métallique 5 à l'anode 2', Le fait de conférer aux bandes métalliques une charge électrique au moyen d'une tension dont la phase est à chaque instant opposée à la tension de l'anode correspondante, rend impossible le passage de courant de l'anode à la cathode ou à l'autre anode, car l'arc lumineux devrait se pdéplacer en partie à l'encontre de la chu- te de tension.
Dans la fig. 2,.on obtient de manière analogue le même ré- sultat que dans la figure 1. La signification des chiffres de référence est la même sauf les différences suivantes: les bras @
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d'anode sont supprimés ; les anodes 2 et 2' se trouvent à l'inté- rieur du récipient du redresseur et portent les douilles en ma- tière isolante 21 et 21', autour desquelles sont enroulées les bandes métalliques 5 et 5'. De plus, on a intercalé dans les con- ducteurs qui relient les--bandes métalliques aux bornes de l'en- roulement secondaire 1, donc devant les interrupteurs 8 et 9, les résistances 13 et 14 destinées à limiter le courant.
Ces ré- sistances empêchent que le courant du retour d'allumage, lorsque le passage à l'anode lui est interdit, ne vienreà se fermer par le circuit de grille, ce qui compromettrait complètement l'effet protecteur du dispositif.
La fig. 3 se distingue de la figure 2 uniquement par l'em- ploi de douilles métalliques et par l'addition d'un circuit d'ex citation formé par le transformateur d'exsitation 15, les anodes excitatrices 16, 17, la résistance ohmique 18, et la résistance inductive 19. Dans ce cas aussi, ces résistances servent unique- ment à la limitation du courant' tandis que l'ensemble du dispo- sitif d'excitation a pour but d'assurer le réallumage du redres- seur lorsqu'après extinction du retour d'allumage les trajets prévus pour -le passage de courant sont de nouveau rendus li- bres.
Dans la fig. 4, 1 désigne l'enroulement secondaire hexa- -phase du transformateur alimentant le redresseur ; 7désigne le redresseur à six anodes, 3 des relais à retour de courant inter- calés dans les circuits d'anodes et qui actionnent les interrup- teurs 6 13 désigne des résistances ohmiques pour limiter les courants de grilles, 2 les anodes du redresseur, 4 la cathode du redresseur, 27 les douilles d'anode qui dans cet exemple sont employées comme grilles d'arrêt ; 9désigne un interrupteur prin- cipal de courant continu, 10 une résistance représentant la charge en courant continu.
En cas de retour d'allumage les re- lais 3 entrent en action et ferment les interrunteurs 6 dans un laps de temps qui doit être autant quipossible inférieur à la
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durée d'une période du courant alternatif primaire. Chacune des douilles 27 est de ce fait reliée par l'intermédiaire d'une des résistances 13 à la phase qui se trouve à tout instant en oppo- sition avec la tension de l'anode à laquelle elle est affectée.
Comme on l'a déjà indiqué plus haut, ceci'provoque l'interruption immédiate du courant-'de retour d'allumage. Lorsque le retour de courant prend fin, les relais à retour de courant reviennent, pourvu que leur construction soit prévue à cet effet, instanta- nément à leur position initiale ou de repos, et ouvrent ainsi lesinterrunteurs 6. De ce fait, les douilles sont libérées des tensions qui leur étaient imposées et les trajets de courant sont rendus libres, de sorte que l'anode peut se rallumer et que l'état de régime du redresseur est rétabli. Tandis que dans la figure 4 la charge est représentée par la résistance ohmique 10, on a représenté, sur la fig. 5, comme charge une machine à cou- rant continu 10, dans l'armature de laquelle se trouve induite une force électromotrice opposée à celle du redresseur.
Dans ce cas il suffit de se servir d'un seul relais à retour ae courant que l'on monte en parallèle avec le shunt 22 intercalé dans la ligne de la cathode. Les désignations de la fig. 5 sont quant au reste les mêmes que dans la fig. 4.
Tandis que dans les exemples des fig. 4 et 5, les douilles sont portées à une tension alternative déphasée de 180 degrés par rapport à la tension de leurs anoaes respectives, on n'em- ploie dans le cas de la fig. 6 qu'une seule tension de commande pour toutes les douilles et cette tension provi-ent d'une source de courant continu. C'est la tension de la batterie 20, dont le pôle négatif est relié à une borne de l'interrupteur 6, le pôle positif étant par contre relié à la cathode du redresseur. La tension de la batterie est choisie de manière que tous les tra- jets de courant.du redresseur soient interdits dès que l'inter- rupteur 6 se ferme. Dans ce cas aussi, on a intercalé dans les conducteurs menant aux douilles d'anode des résistances 13 pour
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limiter le courant.
Dans de nombreux cas, les interrupteurs principaux 9 sont pourvus de relais à maximum qui fonctionnent avec un certain retard. Or on peut s'arranger de telle sorte que la fermeture et l'ouverture de l'interrupteur 6 s'effectuent dans un temps si court que le retour d'allumage n'arrive pas à provoquer le déclanchement de l'interrupteur.
Les dispositifs ci-dessus décrits pour empêcher les re- tours d'allumage de se développer, ou plutôt en vue de l'extinc- tion rapide de ces retours d'allumage, rencontrent des difficul- tés particulières lorsque le redresseur fonctionne en parallèle avec des sources de courant continu qui possèdent-de la self- induction, comme par exemple des génératrices à courant continu ou des moteurs shunt (voir les fig. 5 & 6) ou lorsque, quand il travaille. en parallèle avec d'autres redresseurs ou en parallèle avec des batteries, le câblage entre les divers appareils possède de la self-induction (ligne de grande longueur ou bobines de réactance intercalées).
Lorsqu'un redresseur fonctionne en paral- lèle avec d'autres machines à courant continu, et que ce redres- seur vient à être le siège d'un retour d'allumage, un courant de retour passe en effet des machines à courant continu par le re- dresseur et la phase de transformateur affectée à l'anode sur laquelle le retour d'allumage s'est produit. Ce courant de re- tour prend l'allure indiquée en R sur la fig. 7, c'est-à-dire, qu'il ne passe pas par zéro, bien que la tension de la phase en court-circuit soit par moments plus élevée que celle des machi- nes à courant continu fonctionnant en parallèle.
Le redresseur ne s'éteint donc pas tant que le courant de retour n'est pas interrompu de manière connue par un interrupteur pourvu d'un déclenchement à courant maximum et prévu dans la ligne qui relie ensemble la machine à courant continu et le redresseur.
Mais cet interrupteur doit être refermé à la main, de sorte qu'on ne peut plus dire que le fonctionnement soit libre de perturbât!ces.
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Suivant l'invention, pour maintenir un fonctionnement sans perturbations du redresseur, le courant de retour est interrompu du fait qu'on prévoit, dans la ligne reliant ensemble le redresseur et la source de courant continu, un dispositif automatique qui, sous l'action de courants de retour ou de courants excessifs passant dans la ligne de communication, les coupe instantanément, de sorte que le retour d'allumage s'éteint, après quoi le redresseur reprend immédiatement la marche sans perturbations. Dans ce but, en emploie utilement un interrupteur automatique pourvu d'un dispositif amortisseur retardant le processus d'enclenchement. L'amortisseur a pour but que la remise en circuit de l'interrupteur ne se fasse pas avant que toutes les autres anodes soient, elles aussi, éteintes par la charge de la grille.
On sait en outre que lorsqueun retour d'allumage se produit, l'intercalation d'une résistance dans le circuit de retour à l'instant de la production du retour de courant prave- r.ant delà machine à courant continu, fait que le courant de retour passe par zéro (fig.8). Le retour d'allumage dans le redresseur, qui n'était plus entretenu que par cecourant de retour, est en conséquence amené à s'éteindre.
En poursuivant le développement du principe de l'invention, on est dès lors amené à disposer dans la ligne qui joint le redresseur et la machine à courant continu, un inter- rupteur dont les contacts sont shuntés par une résistance ohmi- que, de sorte que la résistance de la ligne s'éléve jusqu'à interruption du courant de retour ou d'un certain courant maximum, mais se trouve de nouveau réduite après leur dispari- tion. L'interrupteur automatique 9 dans la ligne de connexion entre le redresseur 7 et la machine à courant continu 10 est prévu, d'après l'exemple d'exécution de la fig. 9, de telle sorte qu'il s'ouvre pour un certain courant maximum et intercale en circuit la résistance 23.
L'interrupteur 9 est pourvu d'un ressort defermeture qui là ferme automatiquement, dès que le
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courant deretour est retombé à zéro. Dans ce but, il est par- ticulièrement avantageux de se servir d'un interrupteur réagis- sant à la variation de l'intensité de courant. Cet interpupteur offre l'avantage qu'en cas de retour d'allumage dans le redres- seur, il réagit immédiatement, c'est-à-dire en moins de 1/1000 de seconde, et se referme immédiatement après extinction du courant de retour.
La résistance 23 ci-dessus mentionnée doit parfois avoir une valeur assez élevée. Dans certains cas, ceci est gênant, par exemple, lorsque pour couper les courts-circuits, on a prévu en série avec l'interrupteur 9, un autre interrupteur 24 (Fig.10) qui doit interrompre définitivement le court-circuit. Une résistance trop fonte affaiblirait le courant de retour à tel point que l'interrupteur 24 ne réagirait plus et, en conséquence ne s'ouvrirait pas. Suivant la présente invention, la résistance
23 est tenue Iras faible, du fait qu'on a prévu en parallèle avec le redresseur une résistance 25 qui est mise en circuit dès que l'interrupteur rapide réagit.
En oonséquence, lorsque l'interrupteur rapide fonctionne, le courant de retour passe par la résistance 23, après quoi il se bifurque pour passer d'une par par le redresseur 7 et d'autre part parallèlement à ce re- dresseur par la résistance 25. Ces courants dérivés sont inverse- ment proportionnels aux deux résistances ou aux forces contre*: électromotrices qu'elles représentent. En conséquence, si l'on considère la phase du transformateur du redresseur sur laquelle le retour d'allumage se produit, plus la tension de cette phase se rapporche de sa valeur positive, plus le courant de retour sur le redresseur diminue.
Le courant de retour devient approximati- vement nul lorsque la tension de phase de la phase qui se réallu- me est devenue légèrement plus grande que la tension du réseau moins la chute de tension dans la résistance 23. Peu après que le courant de retour est devenu égal à zéro, le courant de la phase qui s'étaitprécédemment réallumé croît dans le sens positif pour se fermer par la résistance 25. Les résistances 25 et 25 doivent
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êtra adaptés,dans chaque cas aux conditions locales.
Il est utile de construire l'interrupteur 9 de telle sorte qu'il retourne à la position initiale à l'instant où le Gourant de retour est devenu nul, afin que le fonctionnement du redresseur continue sans interw ruption. L'interrupteur peut aussi être construit de manière que, après qu'il a réagi, il retourne à la position initiale avec un retard d'environ une période.
On n'a pas représenté sur les Fig. 9 à 11, les liaisons conductrices requises pour connecter la grille d'anode aux tensions de commande, dans'le but d'éteindre les retours d'allumage. Elles sont évidentes d'après les descriptions réla- tives aux Fig. 4 à 6. Comme dispositif automatique pour inter- rompre les courants de retour et assurer la marche ininterrompue de redresseurs travaillant sur le même réseau que d'autres sources de courant continu, on peut aussi prévoir dans la ligne qui relie le redresseur et le source de courant continu, aux lieu et place de l'interrupteur automatique à courant maximum avec résistance en parallèle, un élément de soupape électrolytique ou un redresseur à vapeur de mercure en verre ou en métal, agissant comme soupape.
Un exemple d'exécution d'une disposition de ce genre est représen- té à la Fig. 11. La .soupape 26 est pourvue d'une excitation cons- tante; elle ne laisse passer du courant que dans le sens normal, mais se ferme pour tout courant de sens inverse qui pourrait provenir de la source de courant continu. Par suite de l'excitation constante de la soupape, le redresseur peut immédiatement après interruption du courant de retour, débiter de nouveau du courant dans le sens normal, de sorte qu'un fonctionnement ininterrompu est assuré. L'élément de soupape, de même que l'interrupteur rapide shuntant une résistance peuvent être montés aussi bien dans la li- gne positive que dans la ligne négative du redresseur.