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Perfectionnements aux appareils convertisseurs de courant électri- que.
La présente invention concerne la transmission de l'énergie électrique entre des circuits à courant alternatif et à courant continu. Elle couvre, en première ligne, un appareil conver- tisseur d'énergie, ainsi qu'un procédé de fonctionnement assurant un réglage amélioré de la tension du circuit à courant continu.
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Parmi les systèmes déjà proposés pour trans- mettre de l'énergie entre un circuit à courant alternatif et un circuit à courant continu, un ensemble ayant de très grandes limites de raglage, peut être constitué par un re- dresseur à arc à mercure, un transformateur muni de plusieurs groupes d'enroulements secondaires reliés en étoile et pour- vus chacun de bornes reliées aux anodes du redresseur, et d'une borne neutre, et un transformateur intermédiaire monté entre les bornes neutres des divers groupes, le circuit à courant continu étant relié entre la cathode du redresseur et la borne du milieu entre les extrémités du transformateur ' intermédiaire.
On a proposé aussi de relier un condensateur en parallèle avec le transformateur intermédiaire, en vue de neutraliser l'effet du courant d'excitation de ce transfor- mateur et d'empêcher l'élévation de tension qui tend à se produire'aux charges très faibles sur le circuit à courant continu.
A cet effet, on utilise un condensateur de capacité relativement faible, sans chercher à établir ce condensateur de manière à affecter le réglage de la tension continue, sauf aux très faibles charges.
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La présente invention diffère des appareils antérieurs en ce qu'un condensateur relié en dérivation avec le transforma- teur intermédiaire, ou en série avec un enroulement tertiaire du transformateur principal, est agencé de façon à pouvoir supporter, un courant dont l'ordre de grandeur est celui du courant de plei- ne charge de l'appareil. Lorsque le condensateur est ainsi agencé certaines caractéristiques désirables et avantageuses de l'appa- reil, qui ne sont pas possibles avec les systèmes antérieurs, sont alors obtenues.
Parmi ces avantages, l'un d'eux consiste en une amélio- ration du facteur de puissance de l'appareil. Un autre avantage consista en oo quo la tonoion du courant continu peut être main- tenue à peu près constante pour toutes les valeurs désirées de charges à courant continu, et qu'elle peut être rendue rapidement décroissante lorsque certaines valeurs de la charge sont dépas- sées, avec le résultat que l'appareil convertisseur peut être ap- pelé facilement à partager la charge totale à courant continu avec d'autres appareils, sans danger de surcharge.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description sui- vante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à ti- tre d'exemple, et dans lesquels
La fig.I est le schéma des connexions d'un appareil re- dresseur conforme à l'invention.
La fig.2 représente certains détails relatifs au fonc- tionnement de l'appareil de la. fig.I.
La fig.3 est un schéma de détail relatif à une vamiante.
Les fig.4 et 6 sont des schémas relatifs à d'autres Va- riantes, tandis que la fig.5 est un diagramme présentant un grou- pe de courbes faisant ressortir certains détails du fonctionne- ment des appareDs représentés fig.I,4 et 6.
Dans l'appareil de la fig.I, l'énergie est transmise en- tre une ligne 10 à courant alternatif et une ligne II à courant
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continu, par l'intermédiaire d'un transformateur principal 12, d'un redresseur 13 et d'un transformateur intermédiaire 14.
Le transformateur 12 est muni d'enroulements primaires 15 et de deux groupes d'enroulements secondaires 16 et 17..
Le transformateur 14 est monté entre les bornes neutres des enroulements 16 et 17, et dans la réalisation choisie à titre d'exemple, il est muni d'un circuit secondaire comprenant un en- roulement 18 et un condensateur 19. Comme indiqué fig.Z, le con- 'densateur 19 peut être monté directement en parallèle avec l'en- roulement 14 du transformateur, cet enroulement étant prolongé de manière à appliquer une tension un peu plus élevée au condensateur que celle qui existe entre les bornes neutres.
Dans le fonctionnement de l'appareil, le courant alter- natif est fourni au redresseur 13 par l'intermédiaire du transfor- mateur 12, et le courant redressé est fourni, de manière usuelle, au circuit II à courant continu.
La tension appliquée au circuit II à courant continu, en l'absence du transformateur 14, est représentée par la courbe b de la fig.5, aveo le courant de charge et la tension à courant con- tinu portés régulièrement suivant les coordonnées ; tension con- tinue étant exprimée an pourcentage de la tension à courant alter- natif.
La tension appliquée au circuit à courant continu, avec le transformateur intermédiaire relié entre les points neutres,et sans le condensateur 19, est représentée par la courbe a de la fig.
5.
La courbe b représente la tension à courant continu pro- duite lorsque l'appareil fonctionne en hexaphasé simple et la cour- be a représente la tension de courant continu produite lorsque l'appareil fonctionne en double triphasé.
En montant en parallèle avec le transformateur intermé- diai#e, un condensateur pouvant recevoir un courant beaucoup plus petit, que la capacité de charge de l'appareil, comme proposé pré- cédemment, pour neutraliser l'effet du courant d'excitation du
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transformateur intermédiaire et empêcher l'élévation de tension du circuit à courant continu aux faibles charges, le point auquel cette tension commence à s'élever est déplacé vers la gauche, com- me indiqué par la ligne pointillée a'.
Maisdans les systèmes antérieurs, il n'avait pas été prévu que la capacité du condensateur puisse être choisie de façon à recevoir un courant de l'importance du courant de pleine charge de l'appareil..
En construisant le condensateur de cette manière, on obtient un effet représenté par les courbes c,d,e et f de la fig.
5 qui sont des caractéristiques de la tension de courant continu correspondant respectivement à diverses valeurs de la capacitance reliée en dérivation avec le transformateur intermédiaire.
Comme indiqué par ces courbes, la tension de courant continu est à peu près constante jusqu'à une certaine valeur de la charge et diminue rapidement ensuite. Ce genre de caractéristi- que présente l'avantage marqué que toute surcharge -du redresseur, au-delà de cette valeur, est empêchée par la baisse de tension à courant continu.
Comme représenté par la courbe en traits pointillés fi cet effet peut être accentué si la capacité du condensateur et l'in- duotance du transformateur 14: sont en relation telle que le circuit formé par le condensateur devient résonnant à une charge continue déterminée.
Cette condition de résonnance peut être réalisée en éta- blissant le transformateur intermédiaire de façon qu'il soit saturé et produise ainsi l'inductance nécessaire en parallèle avec le con- densateur, lorsqu'une charge déterminée à courant continu a été at- teinte.
L'effet du condensateur 19 est indique par les courbes de la fig.2, parmi lesquelles les courbes Ia,It, et Edo représentent respectivement le courant d'anode, le courant du transformateur in- termédiaire, et la tension du circuit à courant continu au,cours
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d'une demi-période du courant alternatif primaire, lossque le con- densateur 19 est court-circuité.-
Comme indiqué par l'aire ombrée, la tension à courant continu est réduite au début de la demi-période, en raison de la tension consommée dans la commutation du courant entre les anodes successives. De ceci, il résulte que le courant d'anode est retardé par rapport à la tension d'anode, et que le facteur de puissance de l'appareil est réduit de manière correspondante.
Les conditions produites lorsque le condensateur 19 est agencé pour recevoir un courant de l'ordre du courant de charge de l'appareil, sont représentées par les courbes l'a, l't et E'dc.
L'effet du condensateur est d'élever la tension à courant continu au début de la demi-période du courant alternatif primaire, ot do réduire la tension à la fin de cette demi-période. De.eet accroisse- ment, et de cette diminution de tension, il résulte que la commuta- tion se produit plus tôt que le courant d'anode du redresseur est avancé, tandis que le facteur de puissance du courant pris sur le circuit à courant alternatif est ainsi amélioré. La tension de fré- quence triple du transformateur intermédiaire, est représentée par la courbe E't. En raison de la disposition 'des enroulements du transfor mateur principal, ce courant de fréquence triple n'est pas réfléchi dans le circuit primaire.
L'appareil représenté fig.4 est analogue à celui de la fig.I, et il en diffère principalement en ce qu'il comporte un plus grand nombre d'anodes, ce qui entraîne nécessairement un accroisse- ment du nombre de phases de l'enroulement secondaire du transforma- teur.
Le transformateur est muni d'enroulements primaire 20 montés en étoile et de quatre groupes d'enroulements secondaires 21 à 24, dont chacun est muni d'une liaison en étoile étagée ou en quinconce. Les bornes d'extrémités de ces enroulements secondaires sont reliées aux diverses anodes du redresseur.
Les bornes neutres des groupes 21 et 22 reliés en étoile sont interconnectées par un enroulement 25 de transformateur inter- @
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médiaire, et les bornes neutres des groupes 23 et 24 reliés en étoile sont interconnectées par l'enroulement d'un autre transformateur in- termédiaire 26; en outre, les enroulements 25 et 26 sont intercon- nectés, en des points intermédiaires entre leurs extrémités, par un enroulement 27, et un côté de la ligne à courant continu est relié à un point intermédiaire entre les extrémités de cet enroulement 27.
Les enroulements 25 et 26 coopèrent avec des enroulements secondaires 28 et 29, respectivement ; des condensateurs 30 et 31 sont montés en dérivation sur les bornes des enroulements 28 et 29 respec- tivement.
Le fonctionnement de l'appareil de la fig.4 est analo- gue à celui de la fig. I et peut être compris sans autres explications.
Dans tous les cas, toute réduction défectueuse du facteur de puissance de l'appareil est empêchée, et la tension de courant continu est ré- glée de façon à être à peu près constante pour toutes les valeurs dé- sirées de oharges du circuit à courant continu.
Un résultat analogue peut être obtenu par un enroulement tertiaire relié avec un condensateur et une inductance dans un circuit en triangle. Un tel montage est représenté sur la fig.6. Dais ce mon- tage, un:transformateur est muni d'un enroulement primaire 32, d'un enroulement secondaire 33 et d'un enroulement tertiaire 34, cet enrou- lement 34 est monté avec un condensateur 35 et une inductance 36 re- liés en série avec lui.
Dans cet équipement, le condensateur est agencé pour sup- porter un courant ayant le même ordre de grandeur que le courant de pleine charge de l'appareil, et l'inductance fonctionne à peu près de la même manière que les transformateurs intermédiaires des fig.1,3 & 4
Ce montage fournit à peu près les mêmes résultats que les systèmes précédemment décrits, la tension de fréquence triple ve- nant du condensateur apparaissant depuis la ligne vers le point neutre dans les enroulements de transformateur.
Il est bien entendu que les dispositions et les appli- cations qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives et qu'on, peut s'en écarter sans pour cela sortir
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du cadre de l'invention.