BE373867A

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Publication number: BE373867A
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Description

Procede et dispositif pour laprotection des redres- seur contre les surcourants.

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Il est connu d'agir sur la caractéristique ex- térieure d'un redresseur a vapeur de mercure ou à cathode incandescente au moyen de grilles de commande adjointes aux anodes. On a proposé par exemple de compenser la chute de tension normale d'une installation de redres- seurs en faisant en sorte que les tensions de grille dépendent de la charge, de façon appropriée. L'influence de la tension de grille sur la tension continue du re- dresseur se manifeste de la façon suivante : sur une anode qui arrête momentanément l'arc jaillit de nou- veau au moment où le potentiel de l'anode tend à aug- menter et à dépasser le potentiel des anodes qui brû- lent, potentiel qui¯concorde à peu près c'est-à-dire en négligeant le chute de l'arc ) avec le potentiel de la cathode et du gaz raréfié à l'intérieur du vase du

redresseur.

Si une grille est montée en avent de l'anode et si, au moment où cette anode devrait s'allumer, cette grille a un potentiel négatif Eg par rapport à la cathode du redresseur, l'allumage ne se produit qu'après que l'anode a atteint un potentiel positif Ea par rapport à la cathode.

Le champ électro-statique partant de l'anode traverse la grille et amorce l'arc malgré la tension négative de grille Eg. Cette tension anodique Ea que l'anode doit atteindre pour que l'arc s'allume sera appelée le retard à l'allumage en volts. Ea dépend de Eg, de façon que, pour un état de charge déterminé du redresseur et entre certaines limites, à chaque valeur de Eg ne corresponde qu'une valeur de Ea.

Ce rapport de dépendance varie suivant la disposition géo- métrique de l'anode et de la grille. Il satisfait à peu pres a l'équation Ea = Eg/D, ou D est une grandeur qu'on peut désigner par l'effet électrostatogne de 14-anode à travers la grille.. Pour le retard à l'allumage le potentiel de la grille n'inporte donc que pendant le petit laps de temps pendant lequel le potentiel de l'anode augmente de zéro jusqu'à la valeur Ea. Pendant ce laps de temps il faut que le potentiel de la grille passe, suivant l'équation Ea = Eg/D, par des valeurs négatives assez grandes pour que le potentiel anodique croissant à partir de zéro ne puisse pas passer a travers la grille et amorce l'arc avant d'atteindre la valeur Ea.

Les valeurs effectives du potentiel de la grille lorsque cette. condition est remplie sont indifférentes pour le retard à l'allumage.

Les valeurs du potentiel de la grille pendant les laps de temps pendant lesquels l'anode est négative ou conduit du courant sont notamment sans action sur le retard à l'allumage. Lorsque l'anode conduit du courant:, il ne sera généralement pas possible non plus d'imposer un- potentiel a la grille de commande, de l'extérieur; au

contraire, son potentiel sera déterminé par le contact avec le gaz fortement ionisé par l'arc. C'est pourquoi la va- riation du potentiel de grille dans le temps, variation nécessaire pour une réduction déterminée, de la tension continue, est très indéterminée. Inversement, pour une variation donnée dans le temps du potentiel de la grille dans un état de régime donné du redresseur, il faut une valeur déterminée du retard à l'allumage.

Le retard à l'allumage détermine de façon précise la réduction qui en résulte pour la tension continue. Cette réduction est pro- portionnelle en premier degré d'approximation au carré de Ea. Lorsque plusieurs anodes d'un redresseur présentent des retards à l'allumage différents, c'est avec le même degré d'approximation la moyenne géométrique des différents re- tards à l'allumage qu'il faut considérer pour l'action totale sur la tension continue. On appellera cette moyen- ne le retard moyen à l'allumage.

L'invention a pour objet un procédé de protection des redresseurs à cathodes incadescentes ou à vapeur -de mercure d'un nombre de phases et d'une construction quelconques, comportant des anodes a grille de commande, contre les troubles de fonctionnement provoqués par des courts-circuits dans -le réseau! courant continu; ce pro- cédé consistant . commander automatiquement les grilles de commande en fonction de la charge du redresseur de fa- çon que le retard moyen . l'allumage augmente a partir d'une certaine charge avec celle-ci.

Comme il y a intérêt, entre les limites des cou- rants et surcourants normalement admissibles, à ce que la tension continue soit constante plutôt que de baisser en- core davantage, il peut être utile de faire en sorte que le retard moyen a l'allumage n'augmente avec la charge qu'au-dessus'de la surcharge normalement admissible. Une

autre limite de charge, importante en particulier pour empêcher les retours d'arc c'est la charge à laquelle le saut de tension atteint un maximum au changement de pôles des anodes. Pour em- pêcher les retours d'arc dans l'appareil il peut être indiqué de faire en sorte que le retard moyen à l'allumage augmente à partir d'une certaine charge plus petite, et même considérablement plus petite que cette charge critique.

Le retard moyen à a'allumage peut augmenter avec la charge en ce sens qu'il dépend de la valeur de la charge stationnaire et qu'il croît à partir d'une certaine charge avec celle-ci? Ce rapport de dépendance peut être en particulier un rapport con- tinu. Il peut avoir pour conséquence que l'augmentation du retard à l'allumage avec la charge est plus rapide qu'une augmentation linéaire. Pour compenser de façon connue la chute de tension normale, on peut faire en sorte que le retard à l'allumage di- minue d'abord à vide a partir d'une valeur finie, par exemple jusqu'à zéro, pour n'augmenter de nouveau qu'à partir d'une cer- taine charge. Il est, en outre possible de faire augmenter con- tinuellement le retard à l'allumage à partir d'une certaine charge jusqu'au court-circuit.

Le courant de court-circuit est alors plus petit qu'il ne serait sans retard a l'allumage. Le retard a l'allumage peut même augmenter avec la charge de façon que la caractéristique intensité-tension se rompe pour une valeur défi- nie de la tension et qu'au-dessus de cette charge critique il ny ait plus de charges fixes possibles et qu'il n'y ait pas de point de court-circuit réel. Le cas échéant les conditions peuvent être telles que la charge stationnaire la plus grande possible soit encore plus petite et même considérablement plus petite que la charge à laquelle le saut de tension atteint son maximum après le changement de pôles des anodes.

Pour les re- dresseurs à cathode incandescente cette limitation

de la charge possible présente un intérêt particulier parce qu'il arrive souvent dans ce cas'que la cathode ne supporte pas d'intensités au-dessus d'une certaine limite.

Le retard moyen à l'allumage peut en outre croître avec la charge en ce sens qu'il dépend de la vitesse d'accroissement de la charge et qu'il augmente avec cette vitesse d'accroissement. Il est possible de faire en sorte qu'une telle vitesse d'augmentation, qui ne persiste que pendant peu de temps et qui représente ainsi un a-coup de charge, conserve son action sur le retard moyen à l'al- lumage plus longtemps que l'a-coup de charge lui-même. Cet effet ultérieur peut ensuite diminuer graduellement et le retard à l'allumage peut se rapprocher de la valeur corres- pondant à la charge stationnaire.

Un cas particulier important du procédé consiste en ce qu'à l'état stationnaire toutes les anodes d'un redres- seur à plusieurs anodes présentent le même retard à l'al- lumage qui concorde ensuite avec leur moyenne gé.ométrique.

Les figures 1 à 3 du dessin montrent à titre d'exemple différents dispositifs pour la mise en pratique du procédé.

Dans la figure 1, A-1 jusqu'à A-3 sont les anodes et K la cathode d'un redresseur. l'unedes anodes comporte une grille de commande G. Cette grille est reliée, par l'intermédiaire d'une grande résistance ohmique 3, à un pôle de la source de tension dite source de tension de commande, constituée dans le cas présent par le montage en série d'une source à tension continue indépendante de la charge, telle que la batterie B et les tensions dépen- dant de la charge par l'intermédiaire du shunt W et du transformateur auxiliaire T. La tension continue B est montée de façon qu'elle imprime une tension positive à

la grille G lorsqu'aucun courant ne passe dans l'anode A-1.

C'est pourquoi on l'appelé la tension de commande positive de la source de tension de commande. Le transformateur T par contre est monté de façon qu'il tende à imprimer une tension négative à la grille lorsque la charge augmente su- bitement. Ceci est automatiquement le cas pour le shunt traversé par le courant redressé. Le shunt W et le trans- formateur auxiliaire T ensemble fournissent la tension de commande négative opposée à celle de la batterie B.

Cette tension de commande négative croit par le shunt W proportion- nellement à la charge du redresseur et par le transforma- teur auxiliaire T proportionnellement a sa vitesse d'aug- mentation. L'effet qui caractérise le procédé est pro- duit par les actions opposées de la tension de commande po- sitive et de la tension de commande négatives le retard à l'allumage de l'anode A-1 ne se fera sentir qu'à partir d'une certaine charge, lorsque la tension de commande né- gative qui croit avec la charge atteint tout juste la ten- sion de commande positive et à partir de ce moment il croi- tra avec la charge. La résistance R, qui pourrait aussi être remplacée par le montage en série d'une résistance et d'une self-induction, sert à empêcher des décharges nuisi- bles sur la grille lorsque l'anode A-1 est allumée.

Dans le dispositif représenté par la figure 3 la source de tension de commande fournit une tension alterna- tive qui est encore produite par les actions opposées de deux tensions de commande:, l'une positive et l'autre né- gative. Le transformateur T-1 induit la tension de commande positive; on supposera que cette tension est en phase avec la tension de phase de l'anode A-1 et indépendante de la charge. Le transformateur T-2 fournit la tension de comman- de négative. Cette tension est induite par l'augmentation

du courant de l'anode A-2 qui précède l'anode A-1 dans le temps. La grille est encore reliée a la cathode par l'in- termédiaire d'une résistance qui est le contre-pôle de la source de courant¯de commande.

Lorsqu'il s'agit d'un re- dresseur à bâti métallique, celui-ci peut servir de bran- chement au lieu de la cathode.

La figure 3 représente une source de courant de commande dans laquelle la tension de commande positive est fournie indépendamment de la charge par une batterie B qui pourrait aussi être un redresseur auxiliaire. La tension de commande négative est encore une tension con- tinue et elle est prise un condensateur C chargé par l'intermédiaire de valves V par des transformateurs auxi- liaires T montés sur les conducteurs des anodes. Les valves peuvent être montées de façon que la charge ait lieu lorsque les courants anodiques augmentent. Pour qu'une charge su- périeure produite par un fort a-coup de charge ne dure pas trop longtemps, une résistance de décharge appropriée W peut être montée en parallèle avec le condensateur C.

Le condensateur C sert d'accumulateur d'énergie pour la source de tension de commande. Plusieurs ou toutes les gril- les de commande du redresseur peuvent être reliées a. l'un des pôles de cette source, chacune par l'intermédiaire d'une ré- , sistance ou d'un montage en série d'une résistance et d'une self-induction. L'autre pôle de la source de tension de , commande peut encore être relié à la cathode ou au bâti métallique. Le condensateur C pourrait aussi être suppri- mé. Lorsque les transformateurs T sont assez robustes, leur inductivité reliée par l'intermédiaire de V et W peut servir d'accumulateur d'énergie.

L'induction des transformateurs pourrait aussi être produite par les cou- . @ rants primaires du transformateur du redresseur au lieu des courants anodiques. Il n'est pas nécessaire que le?

enroulements primaires des transformateurs auxiliaires soient traversés directement par les courants du trans- formateur du redresseur. Il suffit qu'ils soient alimentés par des tensions dépendant de ces courants. On peut utiliser à cet'.effet en particulier les chutes de tension inductives ou Chimiques du transformateur du redresseuro
Les vaves peuvent être des redresseurs a plaques sèches, à vapeur de mercure ou à cathode incandescente.

Il n'est naturellement pas nécessaire, comme on l'a supposé dans ces exemples, que la tension de commande po- sitive soit indépendante de la chargée Il suffit que la tension de commande positive et la tension de commande né- gative varient de façon à fournir ensemble une tension qui soit négative . partir d'une certaine charge.

Claims

RESUME.

----------- La présente invention a pour objet un procédé de pro- tection des redresseurs à cathode incandescente ou à va- peur de mercure d'un nombre de phases et d'une construc- tion quelconques, comportant des anodes à grille de commande contre les troubles de fonctionnement provoqués par des courts circuits dans le réseau à courant continu et con- siste à commander automatiquement les grilles de commande en fonction de la charge du redresseur, de façon que le re- tard moyen à l'allumage augmente à partir d'une certaine charge avec celle-ci- De préférence, ce procédé comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.- 1 ) le retard moyen à l'allumage n'augmente avec la charge qu'au dessus d'une surcharge normalement admis- sible. <Desc/Clms Page number 9>

2 ) le retard moyen à l'allumage augmente à partir d'une eharge inférieure à la charge du saut de tension le plus grand au changement de pôles des anodes.

3 ) le retard moyen à l'allumage dépend de la valeur de la charge stationnaire et augmente à partir d'une cer- taine charge avec celle-ci- 4 ) le rapport de dépendance de la charge est conti- nu.

5 ) le retard moyen à l'allumage augmente avec la charge dans un rapport supérieur à un rapport linéaire.

6 ) le re.tard moyen à l'allumage diminue d'abord et augmente ensuite lorsque la charge augmente à partir de zéro.

70) le retard à l'allumage augmente jusqu'au court- circuit stationnaire.

8 ) des charges stationnaires ne sont plus possibles au-dessus d'une charge critique.

90) la caractéristique de la tension du courant ne présente aucun point de court-circuit stationnaire.

10 ) la plus grande charge stationnaire possible est inférieure à la charge du saut de tension maximum au chan- gement de pôles des anodes. il ) en particulier, dans le cas des redresseurs à cathode incadescente, la charge maxima stationnaire pos- sible est inférieure à la charge maxima admissible pour la cathode incadescente.

12 ) le retard moyen à l'allumage dépend de la vitesse à laquelle la charge augmente et croit avec cette vitesse d'augmentation.

13 ) une vitesse d'augmentation momentanée de la charge. conserve son action sur le retard moyen à l'allumage plus <Desc/Clms Page number 10> longtemps que la vitesse d'augmentation elle-même et s'éteint graduellement.

14 ) le retard à l'allumage à l'état stationnaire est le même pour toutes les anodes.

15 ) les grilles de commande sont branchées sur des sources de courant de commande dont les tensions par rap- port à la cathode résultent, pour chaque grille, des actions opposées d'une tension de commande positive et d'une ten- sion de commande négative augmentant avec la charge du redres- seur.

16 ) la tension de commande positive est indépendante de la charge.

17 ) la tension de commande négative augmente avec la charge dans un rapport plus grand qu'un rapport linéaire.

18 ) la source de tension de commande fournit une tension alternatives 19 ) la tension de commande positive est en phase avec la tension de¯phase de 1+anode correspondante.

20 ) l'augmentation du courant anodique précédent induit la tension,de commande négative.

21 ) la source de tension de commande fournit une ten- sion continue.

22 ) la tension de commande positive est fournie par une batterie ou un redresseur auxiliaire.

23 ) la tension de commande négative est prise sur un shunt ou un transformateur auxiliaire monté dans le circuit à courant continuo 24 ) un transformateur à induction par un courant primaire au moins fournit la tension de commande négati- ve par l'intermédiaire d'une valve. <Desc/Clms Page number 11>

25 ) un transformateur a induction par un courant anodique au moins fournit la tension de commande négative par l'intermédiaire d'une valve.

26 ) la tension de commande négative est induite par l'augmentation du courant anodique.

27 ) la source de tension de commande comporte un ac- cumulateur d'énergie.

28 ) l'énergie électrostatique de condensateur sert d'accumulateur d'énergie.

29 ) l'énergie magnétique de circuits inductifs sert d'accumulateur d'énergie.

300) les valves sont constituées par des redresseurs a plaques sèches, a, cathode incadescente ou a vapeur de mercure.

31 ) les grilles de commande sont reliées chacune à leur source de tension de commande par l'intermédiaire dlune résistance, d'une inductivité ou d'un montage en sé- rie des deux.

32 ) plusieurs grilles de commande sont reliées cha- cune a une source de tension de commande commune par l'in- termédiaire d'une résistance, d'une self-induction ou d'un montage en série des deux.

33 ) les pôles des sources de tension de commande non @ reliés à des grilles de commande sont reliés à la cathode ou au bâti en métal du redresseur.