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" PERFEOTIONNEMENT AUX DISPOSITIFS DE REGLAGE DES REDRESSEURS
A VAPEUR IONISEE MUNIS DE GRILLES DE COMMANDE "
Il est connu d'utiliser une tension d'excitation des grilles de commande d'un redresseur à vapeur ionisée constituée par une tension alternative, de même fréquence ou non que la fré- quence anodique, à laquelle on superpose une tension continue variable.
Pour réaliser des réglages automatiques, on a proposé d'employer une excitatrice à trois enroulements d'excitation con- venablement contrôlée, cette machine fournit la tension continue d'excitation des grilles.
L'invention décrite ci-après a pour objet le réglage automatique d'un redresseur muni de grilles de commande pour
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obtenir une loi quelconque de variation, soit de la ténsion con- tinue en fonction de la charge, soit du courant débité en fonc - tion de la puissance continue débitée, soit du courant continu en fonction du courant débité par d'autres machines couplées en parallèle avec le redresseur considéré.
La tension d'excitation de grille est constituée par une composante alternative, de même fréquence ou non que la fré- quence anodique, et une composante continue variable fournie par une excitatrice à deux enroulements d'excitation. L'un des en - roulements d'excitation est shunt et l'autre indépendant. Mais, suivant l'invention, l'excitatrice est utilisée de façon nouvelle ce qui permet de généraliser les prooédés de contrôle.
Pour mieux exposer l'objet de l'invention on décrira à titre d'exemple une première disposition, représentée par la figure 1 des dessins ci-annexés, qui comprend les éléments essen- , tiels suivants : R : redresseur à vapeur de mercure muni de six anodes avec grilles de commande g ; T : transformateur hexaphasé alimentant le redresseur R; H : déphaseur hexaphasé connecté aux grilles de commande g par l'intermédiaire de résistances de protection r; E : excitatrice à deux enroulements entraînée à vitesse constante par un moteur non représenté sur la figure ; S : machine à courant continu à excitation indépendante ; M : lampe triodé d'amplification; N et Nt : valves à vapeur ionisée munies de grillés de commande;
IL et N11 : valves à vapeur ionisée'non commandées; W': transformateur d'alimentation du groupe des valves N, N', N1,
N'1.
' Cette -disposition a pour but d'obtenir une caractéristi- que de tension pour le groupe transformateur-redresseur T et R bien déterminée,par exemple que la tension continue Ec du redres- seur R soit constante quel que soit le courant continu débité Io.
L'excitatrice S est entraînée à vitesse constante, elle fournit une tension constante Es.
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Le filament de la lampe triode M est connecté à l'exci- tatrice S et la grille à la cathode K du redresseur R. Le circuit filament-plaque de la lampe M se ferme sur une résistance Q à tra- vers une source continue constante P1.
Les valves N, N', N1 et N'1 sont montées en pont de Wheat- stone,'les cathodes des valves N et N' sont équipotentielles. La grille de la valve N est connectée à travers une source continue P2 à l'extrémité x de la résistance Q. La grille de la valve N' est connectée à travers une source continue P'2 à l'extrémité x' de la résistance Q. Le point 0" milieu de la résistance Q est relié aux cathodes des valves N et N'.
L'excitatrice E est connectée entre la cathode K du re- dresseur R et le point neutre 0' du déphaseur H. Elle possède un enroulement shunt 4 et un enroulement indépendant c connecté au pont de Wheatstone des valves N, N', N1 et N'1.
La tension Es de l'excitatrice S est en opposition avec la tension Eo du redresseur R. La différence de tension Es - Ec est appliquée entre.la grille et le.filament de la lampe triode M.
La'fig. 2 représente la caractéristique du courant plaque en fonc- tion de la tension grille de la lampe M. Lorsque la condition Es - Ec = 0 est remplie, le courant plaque iM a pour valeur OD (fig. 2).
La tension grille egN de la valve N par rapport à sa cathode est représentée par egN = ep2 - eQ, eq étant la différence de potentiel entre les points 0" et x'de la résistance Q et ep2 celle aux bornes de P2. La tension grille egN' de la valve N' par rapport à sa oa - thodè.est représentée par egN' = eQ - eP'2' eQ étant la différence de potentiel entre les points 0" et x' de'la résistance Q et eP'2 celle aux bornes de P'2.
Les valeurs de eP2 et eP'2 sont réglées de telle manière que pour Es - Ec = 0, les tensions egN et egN' soient négatives de sorte que les valves N et N' ne peuvent s'amorcer.
Si Ec > Es, le courant iM va tendre vers D' (fig. 2), il va donc augmenter et par conséquent la tension eQ va croître. La tension de grille egN' va diminuer négativement et pourra prendre
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'une valeur positive, par contre le potentiel egN va augmenter en valeur négative, La valve N' s'amorcera, le courant fourni par l'enroulement secondaire Ws du transformateur W, circulera dans le sens k h j f m 1. L'enroulement ± de l'excitatrice E sera donc parcouru par un courant redressé ic circulant de m en 1.
Si Ec > Es, il est facile de vérifier que la valve N s'amorcera et que par suite l'enroulement c de l'excitatrice E sera parcouru par un courant redressé ic circulant dans le sens -opposé, c'est-à-dire de 1 en m.
Les conséquences d'une telle distribution du courant ic dans l'enroulement ± de l'excitatrice E sont indiquées ci-après.
L'enroulement shunt a. de l'excitatrice E est réglé de façon que sa droite de résistance d'O d (fig. 3) se confonde avec la partie droite A' 0 A de la caractéristique e - f (ni), e étant la tension de l'excitatrice E, (ni) les ampères-tours résultants d'excitation. Lorsque le courant ic de l'enroulement 1 est nul , la tension e que peut fournir l'excitatrice E est indéterminée, le point de fonctionnement peut être situé en un point quelconque de
A' 0 A. Mais d'autre part, par suite de la liaison électrique exis- tant entre l'excitatrice E et le déphaseur H lui-même connecté aux grilles g du redresseur R, la tension e doit prendre une valeur dé- terminée.
Sur la figure 4 la courbe 1 représente la tension conti- . nue redressée Ec, la courbe 2 celle de l'anode 1, par exemple, l'a- xe de référence de ces deux courbes est l'horizontale y y' corres- pondant au potentiel du point neutre 0 du transformateur T de la fig. i. Sur la même figure 4, avec pour axe de référence y1 y'1 correspondant au potentiel de la cathode K du redresseur R, sont représentées les courbes Egal et Ego, Egal est le potentiel alter- natif de la grille de l'anodè 1 par rapport au potentiel de la ca- thode K. Egc est la tension continue de polarisation, en l'espèce
Egc est la tension e de l'excitatrice E.
L'anode 1 correspondante s'amorce lorsque le potentiel de sa grille atteint la valeur 0 (ce qui n'est pas tout-à-fait exact, mais ne nuit en rien à l'explica-
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tical). Lorsque Egc = u, l'anode 1 s'amorce en L; si on prena pour . axe de référence des angles d'amorçage la droite z z' passant par le point d'amorçage naturel de l'anode 1, l'angle d'amorçage est représenté par o@ . Si on donne à Egc une certaine valeur E'gc qua- lifiée de positive lorsqu'elle tendra à déplacer l'ensemble de la courbe Ega1 dans le sens de la flèche a , l'angle d'amorçage de - viendra ce) < Ó. Dans ce cas la tension continue Ec augmentera de valeur.
On supposera que l'angle Ó. constant ait une valeur ' telle que lorsque le courant I. débité par le redresseur R est.nul et que Ego - 0 la valeur de Ec soit égale à la tension Es de la machine S (fig. i). On peut vérifier que dans ce cas la tension e , de l'excitatrice E devra prendre la valeur 0 pour Ic = 0.
En effet, si e 0, et que le point de fonctionnement se trouve en F (fig. 3) c'est-à-dire que e > 0, l'angle d'amorçage des anodes du redresseur R va diminuer, et la tension Ec va 'deve- nir plus grande que Es. Il a été dit précédemment que lorsque .
Ec>Es un courant ic va circuler dans l'enroulement c de m en 1.
Si le sens de l'enroulement .0. est choisi convenablement pour que les ampères-tours (ne ic) de o soient négatifs pour ce courant ic, le point de fonctionnement de l'excitatrice E va'tendre à venir en G. En réalité la tension e n'atteindra pas G, car lorsque la tension e passera par zéro et que Eo - Es, le courant ic stannu - lera et la tension e se fixera à la valeur zéro qui constituera une position d'équilibre. La valeur de e pourra osciller légère- ment autour de 0 (fig. 3) cela dépendra de la valeur (Ec - Es) pour laquelle l'impulsion de courant ic sera donnée dans un sens ou dans l'autre dans l'enroulement c. Lorsque le courant débité
I va croître, Eo va tendre à diminuer mais par suite du fonction- nement décrit'ci-dessus, Ec restera constant pour que Ec - Es = 0.
La tension e va augmenter en valeur positive, de façon à faire diminuer l'angle d'amorçage des anodes du redresseur R.
Cette disposition montre que l'emploi de l'excitatrice
E se caractérise d'une façon nouvelle, l'enroulement indépendant c
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de celle-ci reçoit des impulsions de courant d'intensité constante, la durée et le sens de ces impulsions étant tels que la tension e de l'excitatrice E peut prendre les valeurs nécessaires pour assu- rer le réglage désiré. Ce mode de fonctionnement est intéressant car l'intensité de l'impulsion est indépendante des variations de la grandeur contrôlée, et permet pour de faibles variations de celle-ci d'obtenir un réglage sans retard. De plus en choisissant pour ic une valeur suffisamment élevée, le réglage de la tension e devient indépendant de l'inertie magnétique de la machine E.
Le système provoquant les impulsions de courant ic étant constitué par des valves agit également dans retard. Il est évident que l'on peut employer tout autre système pour provoquer les impul- sions de courant dans l'enroulement c de l'excitatrice E, par exem- ple au moyen d'un régulateur genre Tirill, le fonctionnement de l'ensemble du dispositif reste le même.
On a utilisé comme grandeur de référence la tension Es d'une machine de référence S. On a supposé Es constant. Par l'ad- jonction d'un enroulement d'excitation supplémentaire à l'excita- trice S, cet enroulement étant parcouru par un courant proportion- nel à Ic, il est possible d'obtenir l'hypercompoundage ou l'hypo- compoundage de la caractéristique en charge Ec - f (Io) du redres- seur R.
On peut envisager une autre application : maintenir le courant continu débité constant lorsque la puissance débitée va - rie. La fig. 5 représente une disposition permettant d'atteindre ce résultat, on y retrouve les mêmes éléments que sur la fig. i, sauf pour le système de contrôle des impulsions de courant i .
L'excitatrice S entraînée à vitesse constante est munie de deux enroulements d'excitation bobinés en opposition, l'un n est parcouru par un courant in constant, l'autre n' est parcouru par un courant proportionnel au courant Ic débité par le redres - seur R. L'excitatrice S peut débiter sur une résistance Q, dont le point milieu 0" est connecté au point h du pont de Wheatstone.
Les deux extrémités x' et x de la résistance Q, sont reliées res-
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pectivement aux grilles des valves N et N'. Les sources de ten- sion continue P2 et P'2 constituent une polarisation négative constante des grilles de N et N'. Il est facile d'imaginer le fonctionnement du système. Lorsque la condition in = in' est rem- plie, aucun courant ne circule dans l'enroulement c de l'excita - trice E. Si in' devient plus grand que in un courant circule dans la résistance Q, on le supposera allant de x' vers x. La valve N @ s'amorcera d'où impulsion de courant dans l'enroulement .9. de l'ex- citatrice E.
Si cet enroulement est convenablement enroulé, il en résultera une diminution de la tension e et par suite une dimi- nution de la tension Ec, jusqu'à ce que la condition in = in' soit de nouveau remplie. Si le courant in' diminue il se produira le fonctionnement inverse jusqu'à ce que la condition in = in' soit remplie.
La disposition de la fig. 5 permet d'envisager la mar- che en parallèle du redresseur R avec une machine continue quel- conque (redresseur ou machine tournante) pour assurer une répar- tition des charges convenable.
Il suffit d'alimenter l'enroulement n de l'excitatrice S par un courant proportionnel au courant débité par la machine couplée en parallèle avec le redresseur R.
Le contrôle des grilles des valves N et N' peut être assuré par d'autres systèmes ayant une grandeur de référence, par exemple voltmètres à contacts, balances électromagnétiques, sys - ternes à contacts oscillants pour assurer les mêmes réglages que ci-dessus. Le choix que l'on fera d'un dispositif de contrôle des impulsions de courant ic dans l'enroulement .9. de l'excitatrice E, sera lié au degré de précision que l'on voudra obtenir.
Il est possible d'envisager également des dispositions sans valves, le courant d'impulsion étant envoyé directement dans l'enroulement .0, de l'excitatrice E par une balance électromagné- tique à contacts par exemple.
Il est évident que l'on ne sortira pas des limites de l'invention si l'excitatrice E est munie de deux enroulements
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analogues à l'enroulement 0- , l'un étant utilisé pour une impul - sion de sens donné et l'autre pour l'impulsion de sens opposé.
En conclusion l'emploi conjugué d'une excitatrice à deux enroulements d'excitation et d'un dispositif susceptible d'envoyer des impulsions de courant de sens variable dans l'un des enroulements d'excitation permet de réaliser le réglage au- tomatique et rapide d'un redresseur à vapeur ionisée muni de gril- les de commande. Le contrôle du dispositif provoquant les impul - sions de courant dtexcitation de l'excitatrice, peut être réalisé en fonction de grandeurs diverses, soit la tension continue du redresseur, le courant continu débité ou le courant débité par une autre machine. Ce moyen de contrôle peut être obtenu avec des appareils très divers mais présentant tous une grandeur de réfé - rence, qui peut tre la pression d'un ressort, la tension conti - nue fournie par une machine électrique de référence de faible puissance.
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"IMPROVEMENT OF RECTIFIER ADJUSTMENT DEVICES
IONIZED STEAM EQUIPPED WITH CONTROL GRILLS "
It is known to use an excitation voltage for the control gates of an ionized steam rectifier consisting of an alternating voltage, of the same frequency or not as the anode frequency, on which a variable direct voltage is superimposed.
In order to carry out automatic adjustments, it has been proposed to use an exciter with three excitation windings suitably controlled, this machine supplies the DC excitation voltage of the gates.
The invention described below relates to the automatic adjustment of a rectifier provided with control grids for
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obtain any law of variation, either of the continuous tension as a function of the load, or of the current delivered as a function of the continuous power delivered, or of the direct current as a function of the current delivered by other machines coupled in parallel with the considered rectifier.
The gate excitation voltage consists of an AC component, of the same frequency or not as the anode frequency, and a variable DC component supplied by an exciter with two excitation windings. One of the field bearings is shunt and the other independent. But, according to the invention, the exciter is used in a novel way which makes it possible to generalize the control prooédés.
In order to better explain the object of the invention, a first arrangement, shown in FIG. 1 of the accompanying drawings, which comprises the following essential elements will be described by way of example: R: mercury vapor rectifier fitted six anodes with g control grids; T: six-phase transformer supplying the rectifier R; H: six-phase phase shifter connected to the control gates g by means of protection resistors r; E: exciter with two windings driven at constant speed by a motor not shown in the figure; S: DC machine with independent excitation; M: triode amplification lamp; N and Nt: ionized steam valves fitted with control grills;
IL and N11: uncontrolled ionized steam valves; W ': supply transformer for the valve group N, N', N1,
N'1.
The purpose of this -disposition is to obtain a voltage characteristic for the transformer-rectifier group T and R which is well determined, for example that the direct voltage Ec of the rectifier R is constant whatever the direct current supplied Io. .
The exciter S is driven at constant speed, it supplies a constant voltage Es.
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The filament of the triode lamp M is connected to the exciter S and the grid to the cathode K of the rectifier R. The filament-plate circuit of the lamp M closes on a resistor Q through a constant DC source P1.
The valves N, N ', N1 and N'1 are mounted as a Wheatstone bridge,' the cathodes of the valves N and N 'are equipotential. The gate of valve N is connected through a DC source P2 at the x end of resistor Q. The gate of valve N 'is connected through a DC source P'2 at the x' end of the resistor Q. The 0 "midpoint of resistor Q is connected to the cathodes of valves N and N '.
The exciter E is connected between the cathode K of the rectifier R and the neutral point 0 'of the phase shifter H. It has a shunt winding 4 and an independent winding c connected to the Wheatstone bridge of the valves N, N', N1 and N'1.
The voltage Es of the exciter S is in opposition to the voltage Eo of the rectifier R. The voltage difference Es - Ec is applied between the gate and the filament of the triode lamp M.
La'fig. 2 represents the characteristic of the plate current as a function of the grid voltage of the lamp M. When the condition Es - Ec = 0 is fulfilled, the plate current iM has the value OD (fig. 2).
The gate voltage egN of the valve N with respect to its cathode is represented by egN = ep2 - eQ, eq being the potential difference between points 0 "and x 'of resistance Q and ep2 that at the terminals of P2. grid egN 'of the valve N' with respect to its oa - thode. is represented by egN '= eQ - eP'2' eQ being the potential difference between points 0 "and x 'of' resistance Q and eP ' 2 that at the terminals of P'2.
The values of eP2 and eP'2 are set in such a way that for Es - Ec = 0, the voltages egN and egN 'are negative so that the valves N and N' cannot be triggered.
If Ec> Es, the current iM will tend towards D '(fig. 2), it will therefore increase and consequently the voltage eQ will increase. The gate voltage egN 'will decrease negatively and may take
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'a positive value, on the other hand the potential egN will increase in negative value, The valve N' will be triggered, the current supplied by the secondary winding Ws of the transformer W, will flow in the direction khjfm 1. The ± winding of l The exciter E will therefore be traversed by a rectified current ic flowing from m to 1.
If Ec> Es, it is easy to check that the valve N will be triggered and that consequently the winding c of the exciter E will be traversed by a rectified current ic flowing in the -opposed direction, that is to- say 1 in m.
The consequences of such a distribution of the current ic in the ± winding of the exciter E are indicated below.
The shunt winding a. of the exciter E is adjusted so that its line of resistance O d (fig. 3) coincides with the straight part A '0 A of the characteristic e - f (ni), e being the voltage of the exciter E, (ni) the resulting excitation ampere-turns. When the current ic of winding 1 is zero, the voltage e that the exciter E can supply is undetermined, the operating point can be located at any point of
A '0 A. But on the other hand, as a result of the electrical connection existing between the exciter E and the phase shifter H itself connected to the gates g of the rectifier R, the voltage e must take a determined value .
In FIG. 4, curve 1 represents the direct voltage. naked rectified Ec, curve 2 that of the anode 1, for example, the reference axis of these two curves is the horizontal y y 'corresponding to the potential of the neutral point 0 of the transformer T of FIG. i. In the same figure 4, with reference axis y1 y'1 corresponding to the potential of the cathode K of the rectifier R, are represented the curves Egal and Ego, Egal is the alternating potential of the grid of the anode 1 by compared to the potential of the K cathode. Egc is the DC bias voltage, in this case
Egc is the voltage e of the exciter E.
The corresponding anode 1 starts up when the potential of its gate reaches the value 0 (which is not entirely correct, but in no way detracts from the explanation.
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tical). When Egc = u, the anode 1 starts in L; if we took for. reference axis of the firing angles the straight line z z 'passing through the natural firing point of the anode 1, the firing angle is represented by o @. If we give Egc a certain value E'gc qualified as positive when it tends to move the whole of the curve Ega1 in the direction of the arrow a, the starting angle of - will come this) <Ó . In this case the direct voltage Ec will increase in value.
We will assume that the angle Ó. constant has a value such that when the current I. delivered by the rectifier R is zero and Ego - 0 the value of Ec is equal to the voltage Es of the machine S (fig. i). It can be checked that in this case the voltage zero of the exciter E should take the value 0 for Ic = 0.
Indeed, if e 0, and the operating point is at F (fig. 3) that is to say that e> 0, the firing angle of the anodes of the rectifier R will decrease, and the voltage Ec will 'become greater than Es. It was previously said that when.
Ec> Es a current ic will flow in the winding c from m to 1.
If the direction of winding .0. is suitably chosen so that the ampere-turns (ne ic) of o are negative for this current ic, the operating point of the exciter E will tend to come to G. In reality the voltage e will not reach G, because when the voltage e crosses zero and Eo - Es, the current ic will stagnate and the voltage e will be fixed at the zero value which will constitute an equilibrium position. The value of e may oscillate slightly around 0 (fig. 3) this will depend on the value (Ec - Es) for which the current pulse ic will be given in one direction or the other in the winding c . When the current charged
I will increase, Eo will tend to decrease but as a result of the operation described above, Ec will remain constant so that Ec - Es = 0.
The voltage e will increase in positive value, so as to decrease the firing angle of the anodes of the rectifier R.
This arrangement shows that the use of the exciter
E is characterized in a new way, the independent winding c
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from the latter receives current pulses of constant intensity, the duration and direction of these pulses being such that the voltage e of the exciter E can take the values necessary to ensure the desired setting. This operating mode is interesting because the intensity of the pulse is independent of the variations of the controlled quantity, and makes it possible for small variations of the latter to obtain an adjustment without delay. Moreover, by choosing a sufficiently high value for ic, the adjustment of the voltage e becomes independent of the magnetic inertia of the machine E.
The system causing the current pulses ic being constituted by valves also acts in delay. It is obvious that any other system can be used to cause the current pulses in the winding c of the exciter E, for example by means of a Tirill type regulator, the operation of the assembly. of the device remains the same.
The voltage Es of a reference machine S was used as a reference quantity. Es was assumed to be constant. By adding an additional excitation winding to the exciter S, this winding being traversed by a current proportional to Ic, it is possible to obtain hypercompounding or hypompounding. of the load characteristic Ec - f (Io) of the rectifier R.
Another application can be envisioned: keeping the direct current delivered constant when the power delivered varies. Fig. 5 shows an arrangement making it possible to achieve this result, the same elements as in FIG. i, except for the current pulse control system i.
The exciter S driven at constant speed is provided with two excitation windings wound in opposition, one n is traversed by a current in constant, the other n 'is traversed by a current proportional to the current Ic delivered by the rectifier. - sor R. The exciter S can deliver on a resistor Q, the midpoint of which 0 "is connected to the point h of the Wheatstone bridge.
The two ends x 'and x of the resistor Q, are connected res-
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pectively to the grids of the N and N 'valves. The DC voltage sources P2 and P'2 constitute a constant negative bias of the gates of N and N '. It is easy to imagine how the system works. When the condition in = in 'is fulfilled, no current flows in the winding c of the exciter E. If in' becomes greater than in a current flows in the resistor Q, it will be assumed to be from x 'to x. The N @ valve will be triggered from which a current pulse in the winding. 9. of the exciter E.
If this winding is properly wound, the result will be a decrease in the voltage e and consequently a decrease in the voltage Ec, until the condition in = in 'is again fulfilled. If the current in 'decreases, the reverse operation will occur until the condition in = in' is fulfilled.
The arrangement of FIG. 5 makes it possible to consider the parallel operation of the rectifier R with any continuous machine (rectifier or rotating machine) in order to ensure a suitable distribution of the loads.
It suffices to supply the winding n of the exciter S with a current proportional to the current supplied by the machine coupled in parallel with the rectifier R.
The control of the gates of the valves N and N 'can be ensured by other systems having a reference quantity, for example contact voltmeters, electromagnetic scales, systems with oscillating contacts to ensure the same settings as above. The choice that will be made of a device for controlling the current pulses ic in the winding. 9. of the exciter E, will be linked to the degree of precision that we want to obtain.
It is also possible to envisage arrangements without valves, the pulse current being sent directly to the winding .0, of the exciter E by an electromagnetic balance with contacts, for example.
It is obvious that one will not go beyond the limits of the invention if the exciter E is provided with two windings
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similar to the 0- winding, one being used for a pulse of a given direction and the other for a pulse of the opposite direction.
In conclusion, the combined use of an exciter with two excitation windings and a device capable of sending current pulses of variable direction in one of the excitation windings makes it possible to carry out automatic adjustment and speed of an ionized steam rectifier fitted with control grills. The control of the device causing the excitation current pulses of the exciter can be carried out as a function of various quantities, either the direct voltage of the rectifier, the direct current supplied or the current supplied by another machine. This control means can be obtained with a wide variety of devices but all of them having a reference quantity, which can be the pressure of a spring, the continuous voltage supplied by a low power reference electric machine.