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Convertisseur de courant ou machine électrique comportant des selfinductions pour faciliter la commutation.
Il est connu d'après le développement de la teohni-' que des convertisseurs de courant que l'on s'était efforcé avec l'accroissement du nombre de phases à ne pas faire deve- nir plus pe tite la durée de l'allumage. Déjà en cas de mon- tage hexaphasé, on évite autant que possible une durée d'al- lumage de 60 et on obtient avec utilisation d'un transforma- teur à aspiration une durée d'allumage de 1200. Pour des nom- bres de phases encore plus élevés, par exemple 12 phases, on désire une durée d'allumage d'au moins 90 , ce qui peut être @
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atteint par exemple par la coopération de trois systèmes té- traphases au moyen d'un transformateur à aspiration triphasé.
Il est connu en outre dans des convertisseurs de courant ou des machines électriques, pour faciliter la commu- tation, d'employer des selfinductions - dites selfinductions de commutation - comportant un anneau de fer qui se sature déjà pour de petits courants. Dans ces dispositions, il est nécessaire que le coude de saturation soit nettement marqué.
Ceci implique une matière magnétique de grande valeur et dans beaucoup de cas une forme annulaire pour le noyau de fer.La dépense pour la self induction est par conséquent relativement grande.
Le but de la présente invention est entre autres de réduire la dépense pour les self inductions par le choix d'un montage favorable. Suivant la présente invention on par- vient à ce résultat par le fait que le nombre de phases em- ployé est plus grand que trois, que l'on prévoit un montage à plein trajet (montage de Graetz) et qu'à chacune des phases on a conjugué au maximum une selfinduction (selfinduction de commutation) parcourue par le courant des deux sens.
L'en- roulement conjugué aux distances de décharge ou de commuta- tion, du transformateur principal du convertisseur, est avan- tageusement monté en polygone pour que la dépense pour celui- ci reste petite et qu'on produise des conditions de commuta- tion favorables*
Si l'on désigne le nombre de phases par n, il faut n selfinductions qui doivent être dimensionnées pour la ten- sion appliquée, La grandeur de la tension appliquée diminue, pour une tension continue donnée, avec l'accroissement du nombre de phases, à peu près comme sin Ò/ n.
La puissance de construction des self inductions diminue en concordance. La valeur effective du courant parcourant chaque selfinduction
1 diminue, arec un nombre de phases croissant, suivant n
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Dans l'ensemble on obtient $8àh la puissance de construction de toutes les selfinductions sous la dépendance du nombre de phases n, 1*expression
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ne sin -. - 1 n , n
Cette expression est à peu près égale à 1,5 pour n - 3, à peu près égale à 1,25 pour n = 6, à peu près égale à 0,9 pour n= 12 et à peu près égale à 0,65 pour n= 24. On voit donc qu'avec le nombre de phases croissant, la puissance de construction de toutes les selfinduotions diminue considé- rablement.
Si le convertisseur de courant fonctionne avec des contacts mécaniques, il est avantageux pour de petites durées de contact, en vue d'augmenter la précision de la commutation, d'actionner les contacts par un organe qui exécute un mouve- ment non-sinusoïdal, de telle manière que pour une grande vi- tesse de séparation et de fermeture, la course de contact reste petite. En considération des difficultés lors de la mise en circuit, la valeur instantanée de la tension au con- tact à mettre en circuit ne doit pas être choisie plus grande qutenviron 300 V. Si lton emploie, suivant la présente inven- tion, des montages à nombre de phases élevé, en particulier plus grand que trois, la tension produite aux bornes devient notablement plus grande que la tension maxima se produisant au contact individuel lors de la mise en circuit.
Il est ainsi possible par l'emploi de la présente invention, dans le cas de convertisseurs qui fonctionnent avec des contacts, de se rendre maître de tensions beaucoup plus grandes que 300 V dans un système pour une distance de séparation par phase.
Si le convertisseur de courant fonctionne avec des contacts mécaniques la présente invention offre l'avantage sup plémentaire que le courantpar le contact individuel diminue de valeur effective avec n. Comme la conformation cons- tructive de oontacts mécaniques pour de très grands courants @
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offre des difficultés, même en cas d'emploi d'un refroidis- sement artificiel, la présente invention offre la possibilité, avec des courants de contact dont on peut encore se rendre maître facilement, de transformer dans une seule unité de très grands courants nominaux.
Si la tension individuelle soumise à la commuta- tion est minime, par exemple plus petite que 100 V, il est avantageux de maintenir suffisamment petites les inductivités dans le circuit de commutation, en particulier les inductivi- tés des puissances. On obtient ce résultat en équipant le transformateur principal du convertisseur de courant et les selfinductions de commutation avec beaucoup de fer et peu d'enroulements et en donnant aux lignes de liaison une forme aussi pauvre que possible en induction.
La présente invention peut s'employer en particulier également dans le cas de machines électriques par le fait que par exemple un générateur synchrone à nombre de phases élevé est pourvu d'un dispositif de commutation, formé de soupapes à décharge dans le gaz ou de contacts mécaniques avec des selfinductions de commutation On obtient de cette manière des générateurs de courant continu de très grande intensité et de très grandes tensions sans que se présentent les in- convénients connus des collecteurs usuels avec balais frot- ants.
La présente invention offre finalement encore 1'a- vantage qu'entre les périodes de transmission de courant des deux sens, un temps suffisant est disponible pour le change- ment de magnétisation des selfinduotions de commutation. Dans le cas de montages triphasés, ce temps vaut seulement 60 et il se produit des difficultés pour ce qui concerne les exi- gences pour les réactances dans le circuit de commutation, la capacité de surcharge et la possibilité de pleine commande.
Ces difficultés sont éliminées déjà pratiquement pour le mon- tage têtraphasé, dans lequel le temps entre deux périodes de
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transmission de coûtant vaut 90 mmais encore mieux dans le montage hexaphasé.
L'invention est représentée à titre d'exemple au dessin. 1...6 sont les enroulements partiels du secondaire d'un changeur de tension en montage en polygone. 7...12 sont des selfinductions de commutation parcourues par du cou- rant des deux sens et qui peuvent par exemple être excitées au préalable par du courant triphasé. 13... 24 sont des inter- vallée de commutation qui sont mis en fonctionnement par un moteur synchrone 25, ou bien des intervalles de décharge.Des condensateurs peuvent être disposés en parallèle sur les in- tervalles, Les enroulements 1...6 peuvent représenter l'en- roulement d'un générateur synchrone ou d'un moteur.
Comme on l'a dit, l'idée de la présente invention est déjà Importante pour le montage tétraphasé à plein trajet.
Ce montage qui est à envisager dans les réseaux biphasés, né- cessite quatre self inductions et huit intervalles de décharge ou de commutation. Le montage à huit phases à plein trajet est en outre important encore dans le cas de réseaux biphasés.
Dans le cas des réseaux triphasés prédominants, il fa ut envi- sager, outre le montage hexaphasé à plein trajet représenté, de préférence encore le montage à. plein trajet à neuf phases et à douze phases.
Revendications.
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Current converter or electric machine with selfinductions to facilitate switching.
It is known from the development of the technology of current converters that efforts had been made with the increase in the number of phases not to make the duration of the ignition shorter. . Already in the case of a six-phase connection, an ignition duration of 60 is avoided as far as possible and an ignition duration of 1200 is obtained when using a transformer. For numbers of even higher phases, for example 12 phases, an ignition duration of at least 90 is desired, which can be @
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achieved for example by the cooperation of three tetraphase systems by means of a three-phase suction transformer.
It is also known in current converters or electrical machines, to facilitate switching, to use selfinductions - called switching selfinductions - comprising an iron ring which is already saturated for small currents. In these arrangements, it is necessary that the saturation bend is clearly marked.
This implies a magnetic material of great value and in many cases an annular shape for the iron core. The expense for the self induction is therefore relatively large.
The object of the present invention is among other things to reduce the expense for the self inductions by choosing a favorable assembly. According to the present invention, this result is achieved by the fact that the number of phases employed is greater than three, that a full path assembly is provided (Graetz assembly) and that at each of the phases a maximum of one self-induction (switching self-induction) carried by the current in both directions has been combined.
The bearing, combined with the discharge or switching distances, of the main transformer of the converter, is advantageously mounted in a polygon so that the expenditure for the latter remains small and that switching conditions are produced. favorable *
If we denote the number of phases by n, we need n selfinductions which must be dimensioned for the applied voltage, The magnitude of the applied voltage decreases, for a given direct voltage, with the increase in the number of phases, roughly like sin Ò / n.
The construction power of self-inductions decreases in concordance. The effective value of the current flowing through each self-induction
1 decreases, with an increasing number of phases, following n
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On the whole we obtain $ 8 at h the power of construction of all the selfinductions under the dependence of the number of phases n, 1 * expression
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do sin -. - 1 n, n
This expression is roughly equal to 1.5 for n - 3, roughly equal to 1.25 for n = 6, roughly equal to 0.9 for n = 12 and roughly equal to 0.65 for n = 24. We therefore see that with the increasing number of phases, the construction power of all the selfinduotions decreases considerably.
If the current converter works with mechanical contacts, it is advantageous for short contact times, in order to increase the switching precision, to actuate the contacts by a member which executes a non-sinusoidal movement, so that for a high speed of separation and closing, the contact stroke remains small. In consideration of the difficulties during switching on, the instantaneous value of the voltage at the contact to be switched on should not be chosen greater than about 300 V. If, according to the present invention, mounting arrangements are used. high number of phases, in particular greater than three, the voltage produced at the terminals becomes significantly greater than the maximum voltage occurring at the individual contact during switching on.
It is thus possible by the use of the present invention, in the case of converters which operate with contacts, to master voltages much greater than 300 V in a system for a separation distance per phase.
If the current converter operates with mechanical contacts, the present invention offers the additional advantage that the current through the individual contact decreases in effective value with n. As the constructive conformation of mechanical oontacts for very large currents @
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offers difficulties, even if artificial cooling is used, the present invention offers the possibility, with contact currents which can still be easily mastered, of transforming very large nominal currents in a single unit. .
If the individual voltage subjected to the switching is minimal, for example less than 100 V, it is advantageous to keep the inductivities in the switching circuit sufficiently small, in particular the inductivities of the powers. This result is obtained by equipping the main transformer of the current converter and the switching selfinductions with a lot of iron and few windings and by giving the connecting lines a shape as poor as possible in induction.
The present invention can be used in particular also in the case of electric machines by the fact that, for example, a synchronous generator with a high number of phases is provided with a switching device, formed of gas discharge valves or of contacts. Mechanical with Switching Selfinductions In this way, direct current generators of very high intensity and very high voltages are obtained without the known drawbacks of conventional collectors with friction brushes.
The present invention finally offers the further advantage that between the periods of current transmission in both directions sufficient time is available for the change of magnetization of the switching inductances. In the case of three-phase arrangements this time is only 60 and there are difficulties with regard to the requirements for the reactors in the switching circuit, the overload capacity and the possibility of full control.
These difficulties are already practically eliminated for tetraphase assembly, in which the time between two periods of
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transmission cost is 90 mm but even better in the six-phase assembly.
The invention is shown by way of example in the drawing. 1 ... 6 are the partial windings of the secondary of a voltage changer in polygon arrangement. 7 ... 12 are switching inductions carrying current in both directions and which can for example be excited beforehand by three-phase current. 13 ... 24 are switching intervals which are activated by a synchronous motor 25, or alternatively discharge intervals. Capacitors can be arranged in parallel on the intervals, Windings 1 ... 6 can represent the winding of a synchronous generator or of a motor.
As has been said, the idea of the present invention is already important for full path four-phase assembly.
This assembly, which is to be considered in two-phase networks, requires four self-inductions and eight discharge or switching intervals. The eight-phase full path arrangement is furthermore still important in the case of two-phase networks.
In the case of the predominant three-phase networks, it should be considered, in addition to the six-phase full path assembly shown, preferably still the assembly at. full path with nine phases and twelve phases.
Claims.
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