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" Installation de conversion de courant au moyen de valves à commande de grilles ".
Quand un réseau à courant alternatif et un réseau à courant continu sont reliés entre eux au moyen de oonver- tisseurs à valves, il y a essentiellement deux moyens de rendre possible le transport de l'énergie alternativement
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dans les deux directions, à savoir : soit par un commutateur dans le circuit à courant continu, soit par deux groupes de valves, l'un servant à faire passer l'énergie du réseau à courant alternatif au réseau à courant continu ( action de re- dresseur ) et l'autre à faire passer l'énergie dans le sens opposé ( action d'onduleur ). Comme l'opération d'un commuta- teur dans le circuit à courant continu implique une complica- tion considérable, on choisit souvent le second moyen, bien qu'il nécessite l'emploi de deux groupes de valves.
Si l'on veut,clans ce cas,employer une régulation automatique de la ten- sion des convertisseurs, il y a cependant certains points de vue qu'il faut observer, afin d'obtenir une opération satis- faisante. Il y a, par exemple, toujours une tendance de forma- ti,on de courants pulsatoires circulant entre les deux groupes.
Quand l'énergie doit passer du réseau à courant alternatif au réseau à courant continu, ce qui est en général considéré com- me normal, la tension de courant continu du groupe de valves opérant comme un redresseur doit naturellement être inférieure à celle du groupe opérant comme 'un onduleur, lequel exerce sub- stantiellement une action bloquante. Cependant, ces deux tensi- ons oscillent toujours autour de leur valeur moyenne à une cer- taine fréquence qui constitue un multiple de la fréquence nor- male du courant alternatif, et comme elles atteignent leurs valeurs maximum à différentes occasions, il ne peut pas être évité que la tension du groupe redresseur, bien que sa valeur moyenne soit inférieure à celle du groupe onduleur, ne dépasse temporairement cette dernière.
Cette circonstance cause des courants pulsatoires de circulation, lesquels peuvent certai- nement être réduits d'un certain degré en intercalant des in- ductances dans les connexions, mais lesquels impliquent pour- tant toujours une perte, vu que ces inductances ne peuvent pas être construites trop grandes en raison du prix. Il est donc
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important que les surplus de tension temporaires du redresseur par rapport à l'onduleur soient réduits au minimum, et que l' onduleur ait donc toujours, pendant les périodes de l'opération du redresseur, sa commande de grilles ajustée pour un allumage retardé, c'est-à-dire pour une haute tension courant continu par rapport à la tension courànt alternatif.
Un 'autre point de vue à considérer est à payer attention à la distance, dite Il distance de respect ", entre la plus haute tension courant continu de l'onduleur, qui est théoriquement possible et celle qui peut être permise en pratique pour laisser le temps nécessaire pour la commutation et la dé-ioni- sation,et pour la marge de sécurité nécessaire à cause des abaissements rapides de la tension oourant alternatif et des autres perturbations. Cette distance de respect doit, quand l'onduleur est soumis à une charge, augmenter avec la dernière, vu que ( entre autres choses ) les périodes de commutation et de déionisation nécessaires augmentent avec la charge.
Déjà pour une faible charge du côté courant continu, la tension courant continu doit être un peu inférieure à celle théoriquement possible, vu que le côté courant continu contient en général des objets de charge, dont la tension ne peut pas être rapidement abaissée, par exemple des moteurs. Si les moteurs travaillent à faible charge et s'ils commencent à travailler comme des génératrices, par exemple à cause d'une augmentation de vitesse ou d'un abaissement de la tension courant alternatif, il est important que la tension se trouve déjà au début à une distance appréciable de la tension courant continu théoriquement possible de l'onduleur, laquelle se trouve., à son tour,un peu au-dessus de la tension correspondante du redresseur, si les groupes de valves sont reliés à des prises équivalentes du transformateur.
D'un autre côté, on ne veut pas réduire la tension plus que nécessaire en vue du facteur
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de puissance du réseau de courant alternatif.
Tous les buts ci-dessus mentionnés peuvent être atteints d'une façon simple au moyen de la présente invention, d'après laquelle les deux groupes de valves sont munis de régulateurs de tension automatique, dans lesquels des quantités mesurant la tension sont comparées à des quantités-étalons, qui sont réglables à la main ou automatiquement ou de ces deux manières, ce réglage des quantités-étalons étant commun pour les deux régulateurs.
L'invention est bien à distinguer de ces commandes de grilles connues, qui n'ont pas de régulateur dans le sens propre du mot, c'est-à-dire où la phase ou la valeur de la tension des grilles est simplement réglée en commun pour les deux groupes de valves. Dans ces montages, on ne réalise pas les buts ci-dessus mentionnés, mais les tensions courant continu des deux groupes de valves deviennent dépendantes d'un nombre d'influences occasionnelles, comme la température ou la pression des valves, qui influencent les intervalles de temps entre le passage de zéro de la tension des grilles et l'allumage des anodes ainsi que les chutes de tension intérieures dans les circuits principaux et dans les circuits des grilles.
Le réglage de la quantité-étalon peut être effectué soit à la main, par exemple pour le réglage de la vitesse des moteurs reliés au réseau du courant continu, comme pour des machines d'extraction de mines ou des laminoirs, soit automatiquement, par exemple en dépendance de la tension courant alternatif, ce qui est d'importance surtout pour maintenir une distance de respect suffisante dans l'onduleur. Une forme de réglage automatique, qui se présente souvent est le compoundage, qui doit agir dans le'sens à augmenter la tension courant continu pendant l'opération du redresseur et à la réduire pendant l'opération de l'onduleur.
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Dans le dessin annexé :
La figure 1 représente un diagramme de tension d'une installation de conversion d'après la présente invention, et les figures 2 et 3 deux différents exemples de réalisation de l'invention,
Dans la figure 1, E représente l'axe de tension et I l'axe de courant, dont la partie positive ( à droite ) représente l'opération du redresseur et la partie gauche l'opération de l'onduleur. Les lignes pointillées 1 et 2 représentent les valeurs maximum théoriquement possibles de la tension oourant continu pour chaque charge et pour une tension courant alternatif constante. La différence entre les ordonnées dans l'origine de ces lignes correspond à deux fois la chute de tension intérieure des valves.
La ligne 3 représente la caractéristique de la charge du réseau de courant continu, par exemple un moteur d'extraction ou de laminoir muni d'une excitation séparée ou un réseau de traotion. Les lignes 4 et 5 représentent des caractéristiques appropriées du côté courant continu de l'installation, la première;, par exemple.pour ltajus- tage maximum de la tension et la dernière, qui est employée surtout dans la commande d'un seul moteur, un ajustage inférieur qui cause le freinage du moteur opérant.à vitesse normale.
Dans la figure 2, 1 représente le transformateur commun de l'installation avec un enroulement primaire 11 et des enroulements secondaires 12 et 13. Les valves du groupe redresseur sont incorporées dans une cuve 2, dont les anodes, la cathode et les grilles ne sont représentées que d'une façon schématique et sans attention au nombre de phases. De la même manière, les valves du groupe onduleur sont incorporées dans une cuve 3. La cathode de la cuve 2 est reliée au point neutre de l'enroulement de transformateur 13 relié aux anodes de la
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cuve 3, et la cathode de la cuve 3 est reliée au point neutre de l'enroulement de transformateur 12 ( montage dit Il à 8 " ).
Entre ces deux lignes de connexion se trouve la charge de courant continu qui consiste,dans ce cas,en un moteur 4.
L'organe de commande des grilles de chaque cuve consiste dans l'exemple représenté en un impédance de déphasage 20, 30 respeotivement, qui sont d'une espèce connue et qui sont donc seulement représentés d'une façon schématique. Le déphasage de la tension des grilles est effectué au moyen d'un courant continu dans un enroulement saturant 21, 31 respectivement. Le courant continu représente la différence entre un courant-étalon et un courant dépendant de la tension à régler, lesquels courants sont comparés dans les points 5. Dans cet exemple de réalisation, le courant-étalon aussi bien que le courant représentant la tension sont communs pour les deux régulateurs, d'où il résulte naturellement que tous les ajustages du courant-étalon sont communs pour les deux.
Il est de même avec le compoundage, bien qu'il n'agit pas primordialement sur le courant-étalon mais sur le courant représentant la tension. Le courant-étalon est obtenu, dans l'exemple représenté, au moyen d'une inductance 50 et un groupe redresseur 51, d'une source de courant alternatif qui peut., de préférence, être constituée par le réseau de courant alternatif ordinaire, d'où il résulte que la tension courant continu dépend de la tension de courant alternatif, ce qui est d'une certaine importance pour maintenir une distance de respect déterminée.
Le courant représentant la tension est obtenu au moyen d'une inductance 60 saturée à courant continu et d'un groupe redresseur 61. L'inductance 60 a trois enroulements de courant continu 62,63, 64. Le premier 62 d'eux est alimenté par la tension du réseau de courant continu à travers une résistance 65, donc avec un courant proportionnel à ladite tension. Le deux-
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ième enroulement 63, dont le nombre de tours est réglable, est alimenté par une dérivation du circuit principal et effectue donc un compoundage réglable. Le troisième enroulement 64 est alimenté par un courant réglable d'une source indépendante et sert au réglage de la valeur normale de la tension.
L'induc- tance 60 est supposée d'être bobinée de telle façon - avec des faibles fuites entre les enroulements de courant alternatif et de courant continu-, que le courant alternatif qui la tra- verse devienne essentiellement proportionnel à la somme algé- brique des ampèretours à courant continu saturants. Si l'on abstrait d'abord du compoundage et se figure que les deux en- roulements 62 et 64 agissent dans le même sens et avec le même nombre de tours, le total des courants dans ces deux enroule- ments doit avoir une certaine valeur pour maintenir le régula- teur en équilibre. Si l'on augmente le courant dans 64, le ré- gulateur règle donc la tension du réseau de courant continu à une valeur inférieure.
L'enroulement compound 63 est supposé d'agir dans le sens contraire aux deux autres pour un courant moteur, ce qui implique que le régulateur règle, pour une char- ge de moteur, à une valeur de tension assez élevée pour com- penser les ampère tours de l'enroulement 63. Pour un courant de génératrice, correspondant à un sens contraire du courant dans l'enroulement 63, la tension est réglée à une valeur oor- respondante inférieure. Les caractéristiques de la tension ob- tiennent donc l'aspect représenté dans,la figure 1. Comme,dans cette-figure, la quantité-étalon ainsi que la quantité repré- sont es sentant la tension / commun pour les deux régulateurs, il est indifférent si le compoundage agit sur l'un ou l'autre ré- gulateur.
D'autre part, il est important que le compoundage dépend de la charge commune du réseau du courant continu,et non du courant propre d'un groupe convertisseur séparé.
Vu que l'opération des impédances de déphasage 20, 30 dé-
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pend seulement de la valeur numérique des courants dans les enroulements 21, 31, indépendamment de leur sens, on a intercalé des valves de blocage 22, 32 respectivement entre les dits enroulements et les points de branchement 5, ces valves n'admettant le courant que dans un certain sens, à savoir vers l'enroulement 21 du redresseur quand la tension courant continu est inférieure à la valeur normale et vers l'enroulement 31 de l'onduleur quand la tension courant continu dépasse la valeur normale.
L'autre enroulement de réglage n'est traversé par aucun courant, et l'impédance de déphasage doit être ajustée de façon que cette condition correspond à la valeur maximum de la tension courant continu dans l'action d'onduleur, du moins dans le groupe de valves qui est destiné à opérer comme un onduleur, d'où il résulte que le courant circulant est réduit à un minimum. Si l'on munit l'impédance de déphasage d'une aimantation préalable, qui est si haute que les ampèretours résultants dans elle ne peuvent pas changer de signe, ou si on intercale dans les conducteurs, entre les points 5 et les enroulements 21, SI,des sources de tension qui empêchent le changement de signe des courants dans lesdits conducteurs, on peut supprimer les valves de blocage.
Pour limiter les courants de circulation, qui malgré tout peuvent se produire dans les connexions entre les groupes convertisseurs, on peut employer des inductances 72, 73 dans ces connexions, lesquelles inductances sont munies de noyaux de fer, qui ne sont pas saturés par les courants circulants, mais opposent une grande inductance à ces courants, mais qui sont saturés par un courant continu, qui les traverse, et représentent donc une basse valeur d'inductance pour ce courant.
L'inductance d'égalisation ordinaire 74, qui a un entrefer, peut être montée dans le oonducteur commun de courant continu.
La figure 3 représente,,par rapport à la figure 2,deux
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modifications indépendantes l'une'de l'autre. Le courant-étalon et la quantité représentant la tension à régler, qui sont tou- jours communs pour les deux régulateurs, consistent ici en des tensions, dont la première est produite dans un appareil
80 d'un genre connu en soi, et qui est donc seulement repré- senté d'une façon schématique, tandis que la dernière est prise directement aux bornes de courant continu à travers une résistance de compoundage 81. Une tension proportionnelle au courant de charge est appliquée à cette résistance au moyen d'une inductance saturée à courant continu 82 agissant d'une façon analogue à un transformateur d'intensité et à travers un groupe redresseur 85.
Un enroulement à courant continu 83 de l'inductance est traversé par le courant de charge, tandis qu'un enroulement 84 alimenté indépendamment empêche le chan- gement de signe des ampèretours résultants quand le courant ' principal est renversé. L'augmentation ou la réduction de la tension sur la résistance 81 peut être compensée par une va- riation correspondante dans la source de tension 80. Le rap- port entre les ampère tours saturants à oourant continu et le courant alternatif à travers ltinduotanoe 82 peut être réglé en variant les nombres de tours de cette dernière. Ainsi le compoundage est ajusté. Les parties de la figure 3, qui sont tout analogues à celles de la figure 2, sont représentées de la même façon que dans cette dernière figure.
REVENDICATIONS.
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