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Protection contre les surintensités dans les circuits à courant alternatif à commande par convertisseur.
On sait que la commande de puissances alternatives importantes peut s'effectuer à l'aide de récipients à dé- charge à commande par grille, montés en parallèle et en opposition. Grâce à un réglage approprié du déphasage entre la tension anodique et la tension de grille correspondante, la durée d'allumage de chaque anode est amenée à une valeur déterminée, ce qui produit un réglage du flux de puissance dans le circuit à courant alternatif. Dans des montages de ce genre, il y a lieu de veiller à l'instant de libération de chaque anode.
Si par exemple le dispositif consommateur de courant alternatif est constitué par un transformateur
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fonctionnant à vide, il peut se produire des surintensités notables, si la commutation s'effectue, dans chaque alter- nance de la période de courant alternatif, au voisinage du point où la tension s'annule si le transformateur présente une rémanence suffisamment élevée, l'intensité dans le transformateur peut, le cas échéant, osciller entièrement d'un coté de la ligne de zéro, c'est-à-dire ne traverser qu'un seul des deux récipients à décharge à conductibilités unilatérales de sens opposés.-
La fig. I des dessins annexés montre une vue d'ensem- ble de ce fonctionnement.
Soit la courbe a l'intensité chargeant l'un des récipients à décharge anti-parallèles, tandis que la courbe a' représente l'intensité décalée comme indiqué plus haut. Si alors on admet que le courant décalé reste néanmoins sinusoïdal, la courbe a' représente en chiffres ronds une valeur effective triple de celle de la courbe a, mais seulement une valeur effective double de l'intensité totale initiale pour les deux récipients à décharge, c'est à dire de l'intensité représentée par la courbe a avec les alternances négatives correspondantes.
Mais dans ces conditions, le récipient considéré supporte déjà une surcharge du triple de la charge normale, bien qu'un fusible de protection ou autre dispositif de protection contre les surintensités de toute l'installation n'est parcouru que par un courant double de la valeur nominale.
Les conditions deviennent encore plus difficiles à saisir lors du fonctionnement intermittent, comme a'est le cas par exemple dans les machines de soudure continue. En effet, plus les périodes de refroidissement sont longues par rapport aux périodes de passage du courant,, plus chacun des récipients à décharge peut être chargé pendant la durée de passage du courant. Si alors dans la fig. 2, la courbe a désigne l(in- tensité permanente admissible dans le convertisseur, celui-ci
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pourra supporter une intensité b, si deux périodes sont suivies d'une pause d'une période, avec une intensité c. pour un rapport intensité-pause égal à 1,il, et avec une intensité pour un rapport intensité-pause égal à 1:2 .
En raison de son inertie calorifique, un fusible ne constitue pas une protection suffisante contre les surinten- sités pour un fonctionnement à intervalles aussi différents.
Même un relais de surintensité devrait subir un nouveau ré- glage à chaque modification du rapport entre les durées de pas- sage et les durées d'arrêt du courant. En outre, pour des courants de compensation très unilatéraux ( comme dans le cas dela fig. I) ou pour des durées de passage de courant très faibles et des périodes d'arrêt relativement longues, le fonctionnement du dispositif de protection ne serait pas suffisamment précis et nettement défini. Il est à cet effet nécessaire d'utiliser un instrument fonctionnant pour les valeurs maxima de l'intensité, tout en tenant simultanément compte des pauses ou périodes de refroidissement.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par la charge d'un condensateurqui agit sur la grille d'un tube à décharge, à remplissage de vapeurs ou de gaz, disposé dans le circuit d'actionnement et qui est shunté par une résistan- ce de dérivation telle que l'alternance des charges et des décharges règle l'action des périodes de passage et des périodes de refroidissement de durées différentes pour des limites bien déterminées.
La fig. 3 montre ce montage : une résistance de charge 2 est disposée dans le circuit de fonctionnement, c'est-à-dire en série avec des récipients à décharge 4 surveiller. La tension prise aux bornes de cette résistance, qui est quelque millivolts, est élevée dans le transformateur 3, et charge à la manière connue un condensateur 4, par l'intermédiaire d'un tube-soupape 5, la charge atteignant, dans le cas-limite, la valeur de la tension maxima au transformateur, directement @
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proportionnelle à l'intensité maxima dans la ligne I. On pourrait aussi utiliser un transformateur d'intensité au lieu d'un transformateur de tension.
La résistance de fuite 6 sert tout d'abord à garantir le maintien à une valeur négative.,, par la batterie 7, de la grille du récipient à décharge 8 à remplissage de vapeurs ou de gaz, jusque ce que la tension aux bornes du condensateur 4 dépasse la tension égative de polarisation de la batterie 7; à cet instant, on admet que le récipient à d écharge 8 s'allume et le courant anodique fourni par le récipient à décharge 9 maintient le dispositif protecteur ( lampe, trompe ou petit relais II) en- clenché jusqu'à ce que le circuit anodique soit à nouveau interrompu par exemple par le bouton-poussoir 10 manoeuvré à la main.
Pour obtenir une meilleure possibilité de réglage, compte tenu de la limite de surcharge admissible, il peut être avantageux de rendre la résistance de fuite 6 réglable.
Il est par ailleurs avantageux de constituer le récipient à décharge 5, dans le circuit de charge du condensateur, par une lampe électronique et même, le cas échéant, de faire fonctionner celle-ci avec un courant de saturation variable.
La deuxième fonction incombant à la résistance de fuite 6 consiste à provoquer pendant les périodes d'absence de courant ( intervalles de refroidissement) une décharge par- tielle du condensateur, de sorte que plus les pauses de re- froidissement sont longues, plus les impulsions de tension entre ces pauses seront élevées, pour amener la charge du condensateur à des valeurs égales et faire fonctionner le récipient à décharge à atmosphère gazeuse 8.
La fig. 2a montre à nouveau les courbes a. et c de la fig. 2, mais dans ce cas, ces courbes représentent la tension secondaire du transformateur 3, tout en restant, comme dans le cas de la fig. 2, une mesure pour la charge de l'un des récipients insérés dans la ligne 1. La même figure montre par ailleurs les tensions de condensateur u4a pour la courbe a
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et u4c pour la courbe c, par suite de la chute exponentielle dans les périodes d'absence de courant, due à la dérivation 6, la tension de condensateur n'atteint pas la valeur critique uk nécessaire pour assurer l'allumage du rédpient à décharge 8, bien que les amplitudes de tension motrice de a et de c soient différentes.
Si par contre les périodes de refroidis- sement se raccourcissent, même momentanément, pour une intensité correspondant à la courbe c, ou si l'intensité augmente, avec la même succession d'intervalles, la charge du condensateur ou sa tension u4c augmente par échelons jusqu'à la valeur critique.
Pour simplifier, on a, dans la fig. 2, représenté li- néairement l'accroissement de la tension du condensateur ; en admet donc que le tube-soupape 5 fonctionne au voisinage de son courant de saturation. Cette condition n'est bien entendu pas indispensable ;en effet, si le courant de charge varie avec la tension motrice, on dispose, tant par le courant de charge valable que par la dérivation 6, de deux moyens pour régler avec précision un point de fonctionnement déterminé.
Le schéma de la fig. 3 est valable pour le cas où il n'y a lieu de surveiller dans la ligne que des surintensités symétriques par rapport à la ligne de zéro, ou décalées uni- latéralement vers un coté déterminé. Lorsqu'il y a lieu de s'attendre à des courants de compensation dans les deux directions, ce montage est modifié comme l'indique la fig. 4 dont toutes les parties essentielles sont les mêmes que dans la fig. 3, mais dans laquelle le condensateur 4 est chargé au moyen d'un enroulement secondaire à prise médiane du trans- formateur 3, et de deux récipients à décharge 5' et 5" en montage bi-latéral. Le fonctionnement est par ailleurs le même que dans le montage de la fig. 3.
La fig. 5 montre, à titre d'exemple d'application, l'insertion du dispositif de protection dans une soudeuse con- tinue à commande par convertisseur. La résistance 2, les
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récipients convertisseurs anti-parallèles 20 et 30 et le transformateur de soudure 40 sont disposés en série avec le réseau à courant alternatif 50. Les grilles des récipients à décharge 20 et 30 sont commandées par des dispositifs régula- teurs 15 et 16 proposés par ailleurs. A la résistance 2 est relié un dispositif de protection 17,, 'correspondant par exem- ple au schéma de la fig. 3 ou de la fig. 4; lorsqu'il se produit une surintensité, le relais II de la fig. 3 ferme les commutateurs 18 et 19.
De ce fait, le dispositif régulateur des grilles est court-circuité, et en même temps, les grilles reçoivent en permanence un potentiel négatif par les sources de courant de polarisation 100 et 110, de sorte que toute 1-*installation se trouve arrêtée, jusqu'à l'ouverture voulue ou automatique du circuit du relais du dispositif de protec- tion.