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"DISPOSITIF DE LIAISON REVERSIBLE ENTRE UN RESEAU A COURANT ' 'ALTERNATIF ET UN RESEAU A COURANT CONTINU AU MOYEN D'UN
CONVERTISSEUR STATIQUE"
Il a déjà été proposé différents dispositifs permet- tant de réaliser une liaison réversible par convertisseurs statiques, en particulier des redresseurs à vapeur de mercure munis de grilles de commande, entre un réseau à courant alter- natif et un réseau à courant continu; ils utilisent en général deux appareils convertisseurs.
Le dispositif, objet de la présente invention, ne nécessite l'emploi que d'un seul appareil convertisseur sta- tique et permet d'alimenter normalement un réseau à courant continu auquel sont connectés des moteurs susceptibles de fonc- tionner momentanément en génératrices. Ce cas se rencontre no- @
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tamment lorsqu'un ou plusieurs groupes convertisseurs statiques alimentent un réseau continu de traction électrique.
Il-est connu que pour qu'un convertisseur statique fonctionne soit en redresseur, soit en invertisseur (pour assurer une marche en récupération), il est nécessaire d'inverser ses connexions aux bornes du réseau à courant continu, en même temps que l'on modifie le mode d'action de ses grilles de commande.
Si l'on ne prenait aucune précaution spéciale au moment du passage en récupération, les moteurs qui se trouvent sur la ligne et qui fonctionnent à ce moment en génératrices, se trouve- raient à circuit ouvert pendant le temps nécessaire à l'inversion de polarité du convertisseur statique, le freinage électrique ne serait donc pas possible.
Pour obvier à cet inconvénient, conformément à l'in- vention, on insère pendant la période de transition nécessitée par l'inversion de polarité du convertisseur statique, une résis- tance connectée en parallèle aux bornes du réseau continu et qui absorbe l'énergie fournie par les moteurs de la ligne fonction- nant en génératrices.
Dès que le convertisseur fonctionne en invertisseur cette résistance est mise hors circuit. L'insertion et le re- trait de la résistance, le changement des connexions du conver- tisseur statique au réseau continu, la modification de la com- mande des grilles s'effectuent automatiquement. Les manoeuvres à réaliser sont déterminées dans un sens par un relais différen- tiel de tension et dans l'autre par un relais à minimum de courant.
Cette disposition présente l'avantage de permettre le fonctionnement en récupération des moteurs du réseau continu déjà pendant la période de transition nécessaire au changement des connexions du groupe convertisseur, lorsque celui-ci passe de la marche en redresseur à la marche en invertisseur.
La fig. 1 des dessins ci-annexés représente, à titre d'exemple, un dispositif conforme à l'invention, qui comprend essentiellement : - un transformateur T dont le primaire est connecté au ré-
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seau à courant alternatif M et dont le secondaire alimente un convertisseur statique V relié à un réseau à courant continu N, par l'intermédiaire d'un contacteur inverseur C D et d'un dis- joncteur B.
- un disjoncteur A permettant de connecter une résistance F en parallèle aux bornes du réseau N.
- un dispositif de commande de grilles G.
Les connexions du convertisseur V pour la marche nor- male sont les suivantes : le disjoncteur A est ouvert; le disjoncteur B est fermé; les contacts C du contacteur inverseur G D sont en- clenchés.
Si à un certain moment les moteurs situés sur le réseau à courant continu N commencent à fonctionner en génératrices, il faut pouvoir livrer passage à l'énergie produite du réseau à courant continu N vers le réseau à courant alternatif M. Les manoeuvres à réaliser sont les suivantes :
1 ) Permettre le freinage électrique, à cet effet mettre la résistance F en circuit au moyen du disjoncteur A.
2 ) Isoler le convertisseur V et pour cela déclencher le disjoncteur B.
30) Inverser la polarité aux bornes du convertisseur V en utilisant les contacts D du oontacteur inverseur C D et modifier la commande des grilles du convertisseur V pour la marche en inversé.
40) Enclencher le disjoncteur B.
5 0 Déclencher le disjoncteur A.
Le convertisseur V fonctionne à ce moment en inversé.
Lorsque la nécessité du fonctionnement en marche normale se fait sentir, on procède aux opérations inverses c'est-à-dire:
1 ) Déclenchement du disjoncteur B.
2 ) Inversion de polarité au moyen de l'inverseur C D et modi- fication de la commande des grilles du convertisseur V pour la marche en redresseur.
3 ) Enclenchement du disjoncteur B.
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Pour la réalisation de cette manoeuvre, la résistance F n'est d'aucune utilité, le disjoncteur A reste ouvert en perma- nence .
Un tel dispositif peut être rendu automatique selon l'invention comme il est expliqué ci-après.
Sur la fig. 2 on a représenté l'appareillage et les contacts auxiliaires nécessaires; les fig. 3 et 4 indiquent les schémas des connexions.
Le disjoncteur A est muni d'une bobine d'enclenchement Ae,- d'une bobine de déclenchement Ad et de contacts auxiliaires A1, A2, A3,A4,A5,A6.
Le disjoncteur B est pourvu également de deux bobines d'enclenchement Be et de déclenchement Bd et de contacts auxiliai- res B1, B2, B3, B4.
@ Enfin, lès contacts C et D du contacteur inverseur 0 D sont respectivement commandés par une bobine et comportent des contacts auxiliaires C1, C2, C3, C4, C%, et Di, D2, D3, D4, D5.
Pour faciliter la'description, on a'représenté les ap- pareils A, B et C D ouverts et leurs contacts auxiliaires occu- pent la position représentée fig. 2,3 et 4, c'est-à-dire qu'ils sont tous ouverts, à l'exception des contacts A5, A6, B4, C5 et qui sont fermés et ne seront ouverts qu'à la fermeture des dits appareils.
Lorsque les moteurs du réseau à courant continu N com- mencent à fonctionner en génératrices, il apparaît une élévation de tension sur le réseau N. Cette élévation de tension peut être utilisée pour commander le passage de marche normale en marche inversée du convertisseur statique V. On emploie à cet effet un relais différentiel R dont l'une des bobines b est excitée par la tension du réseau à courant continu N, l'autre bobine a. étant excitée par la tension anodique du convertisseur V redressée au moyen d'une valve auxiliaire VA, fig. 2.
Les contacts auxiliaires C1, C3, C4, A2 et A4 sont uti- lisés respectivement pour couper les circuits dés bobines Bd, a, b,Be, Ad d'enclenchement ou de déclenchement lorsque celles-ci
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ont rempli leur office.
En marche normale, le disjoncteur B et les contacts C sont enclenchés et le disjoncteur A est ouvert, ainsi qu'il a été indiqué précédemment.
Lorsque le relais R fonctionne, son contact R1 se ferme et provoque l'excitation de la bobine Ae, fig. 4, et, par consé- quent, l'enclenchement du disjoncteur A, c'est-à-dire l'inser- tion de la résistance F, fig. 2.
Le contact auxiliaire A1 du disjoncteur A se ferme éga- lement et provoque l'excitation de la bobine Bd et par suite le déclenchement du disjoncteur B, c'est-à-dire l'isolement du con- vertisseur V.
Le contact B2 du disjoncteur B, en s'ouvrant, détermi- ne l'ouverture des contacts 0 de l'inverseur C D. Le contact C5 se ferme et entraîne la fermeture des contacts D de l'inver- seur C D à la condition que le contact A3 soit fermé, c'est-à- dire le disjoncteur A enclenché. -Le contact Di permet l'auto- alinentation de la bobine des contacts D lorsque la manoeuvre est complètement terminée et que par conséquent le contact A3 est ouvert et le contact Bi fermé-. La polarité aux bornes du convertisseur V est ainsi inversée.
La bobine Be d'enclenchement du disjoncteur B est alors excitée par suite de la fermeture du contact auxiliaire D2; le disjoncteur B s'enclenche et le convertisseur V est de nouveau relié au réseau N.
Le contact auxiliaire B3 du disjoncteur B se ferme, la bobine Ad est alimentée et le disjoncteur A déclenche effectuant la retrait de la résistance F. Le contact D3 n'autorise le dé- clenchement du disjoncteur A que si l'inversion de polarité est effectuée.
Il arrive un certain moment où l'énergie transmise du réseau à courant continu N au réseau à courant alternatif M di- minue. On peut utiliser ce fait pour commander le passage de marche inversée en marche normale au moyen d'un relais R' à
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minimum de courant, fig. 2, branché sur un shunt Sh et dont le contact R'1 est placé dans le circuit de la bobine Bd de déclen- chement dudisjoncteur B, fig. 4.
Pour éviter de polariser ce relais, on a disposé le contact R'1 en série avec le contact auxiliaire D4. Le relais R' ne peut donc agir que si les connexions du convertisseur V sont établies pour la marche en inversé.
Lorsque le relais R' fonctionne, son contact R'1 se ferme et provoque le déclenchement du disjoncteur B. Le contact auxiliaire B,., en s'ouvrant, coupe le circuit de la booine des contacts D de l'inverseur 0 D qui s'ouvrent. A ce moment, la bo- bine agissant sur les contacts 0 est excitée par la fermeture du contact auxiliaire D5. Le contact A5 permet de maintenir l'exai- tation de la bobine des contacts C lorsque le disjoncteur B se ferme. Les contacts C se ferment, ainsi que le contact auxiliaire C2, la bobine Be est par conséquent excitée et le disjoncteur B s'enclenche. - Pour éviter dans le cas du passage de redresseur en invertisseur que le disjoncteur B ne réenclenche aussitôt après avoir déclenché, on a ajouté en série avec les contacts 12 et B4 un contact A6.
Les contacts D4 et B4 coupent respective- ment'les circuits des bobines Bd et Be. Le convertisseur V est alors couplé pour la marche normale.
Comme les contacts 0 de l'inverseur C D sont enclenchés les contacts auxiliaires C3 et 04, fig. 3, sont fermés ce qui permet à nouveau le fonctiônnement du relais R. On peut avoir une sécurité supplémentaire en empêchant les contacts C et D de l'in- verseur 0 D de s'enclencher ensemble, au moyen d'une liaison mé- canique oonvenable.
Le dispositif de commande de grilles G représenté pour mémoire, peut être quelconque dans son principe. Il est destiné d'une part à assurer le blocage convenable des anodes pendant le fonctionnement du convertisseur V en invertisseur, d'autre part à régler éventuellement la tension continue pendant le fonctionne- ment du convertisseur 7 en redresseur. Il peut également être combiné pour provoquer une polarisation négative des grilles à
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l'instant d'un court-circuit, ce qui entraîne une extinction rapide des arcs dans le convertisseur V. Quel que soit le dispo- sitif de commande des grilles choisi, son fonctionnement en direct ou en inversé doit être commandé automatiquement en même temps que l'inversion de polarité du convertisseur V.
A titre d'exemple, la fig. 5 représente la commande automatique d'un système de polarisation de-grilles connu dont le principe de fonctionnement est décrit ci-après.
Le dispositif comprend des circuits magnétiques L, cha- cun d'eux étant saturé par la superposition d'un courant alter- natif constant alimentant un enroulement .4 et d'un courant continu variable alimentant un enroulement p.
Il apparaît aux bornes d'un enroulement secondaire m une tension alternative qui est appliquée aux grilles. La varia- tion du courant continu circulant dans l'enroulement p prova- que une variation de la forme de l'onde de la tension de grille ce qui permet de régler l'instant d'amorqage des anodes. Une source de tension continue auxiliaire 0 permet d'obtenir une polarisation négative des grilles, qui se superpose à l'onde de tension fournie par l'enroulement m.
On a supposé que le redresseur réglé est à six anodes.
Le courant alternatif circulant dans les enroulements n est fourni par un transformateur T'. Les enroulements secondaires de celui-ci sont connectés aux enroulements n par l'intermé- diaire de deux contacteurs tripolaires H et J qui permettent de réaliser une permutation circulaire des phases d'alimentation des enroulements n. Dans le dispositif représenté, l'instant d'amorçage des anodes varie de 120 à la suite de cette permuta- tion. Chaque oontaoteur est muni d'une bobine de manoeuvre et d'un contact auxiliaire. Les deux contacteurs H et J sont reliés mécaniquement pour éviter leur enclenchement simultané. L'ali- mentation en courant oontinu des enroulements p se fait à l'aide d'un potentiomètre dont la résistance r. est connectée aux bornes du groupe redresseur V.
La résistance r. est munie de deux prises: l'une s pour la marche en redresseur, l'autre .1 pour la marche en
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invertisseur. Le courant continu. est amené aux enroulements p par l'intermédiaire de deux contaoteurs E et E1 reliés mécani- quement pour éviter leur enclenchement simultané, ils sont munis chacun d'une bobine de manoeuvre et d'un contact auxiliaire.
Lors de la marche en redresseur les contacteurs E et J sont enclenchés et leurs bobines sont alimentées en parallèle avec celle des contacts 0 de l'inverseur 0 D, fig. 6. Au moment du passage en invertisseur, ltalimentation de ces deux bobines est coupée en même temps que celle de la bobine des contacts C.
Les bobines des contacteurs E1 et H sont ensuite alimentées en même temps que celle des contacts D.
Pour que l'enclenchement du disjoncteur B ne se pro- duise que si la commande des grilles est convenable, les contacts auxiliaires des contacteurs E,E1, H et J ont été disposés dans les circuits d'alimentation de la bobine Be suivant le schéma de la fig. 6.
Il est évident que la commande automatique des grilles réalisée avec le système de polarisation pris dans l'exemple précédent peut l'être également avec d'autres systèmes de pola- risation et que la réalisation qui vient d'être décrite n'est nullement limitative.
La résistance F est prévue pour un temps de fonctionne- ment très faible et par conséquent elle est d'un coût relative- ment peu élevé. Si l'on désire se prémunir contre un non fonc- tionnement de l'inversion des connexions au moment du passage en inversé, il suffit de prévoir une seconde résistance dont la mise en service est commandée par exemple par un relais tempo- risé.
Lorsque le convertisseur statique V fonctionne en re- dresseur suivant sa caractéristique naturelle, il se produit à l'instant où le convertisseur commence à fonctionner en inver- tisseur une diminution brusque de la tension continue nécessaire pour assurer la marche en invertisseur. Il est possible de remé- dier à cet inconvénient qui provoque un accroissement exagéré du courant récupéré en faisant un changement de prises sur le
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transformateur d'alimentation T du convertisseur V de,manière à augmenter la tension anodique. Au moment de l'inversion des connexions le transformateur T est à vide, ce changement de prises est particulièrement facile à réaliser et à commander au- tomatiquement.
Il est possible d'éviter ce changement de prises en imposant au convertisseur statique V une caractéristique ap- propriée de tension continue en fonction de la charge (lorsqu'il fonctionne en redresseur) au moyen d'un réglage automatique de la tension continue par les grilles commandées. Les dispositifs de compoundage de la tension continue, en particulier, permet- tent d'obtenir ce résultat.