<Desc/Clms Page number 1>
" Montage convertisseur Il
On connaît un montage convertisseur pour l'échange d'éner- gie entre un système à courant continu et un système à courant triphasé d'une fréquence donnée dont les oanalisations de phase étoilées se ramifient chacune en deux équipements de contact commandés en synchronisme, travaillant en opposition et racoor.- dés aux pôles différents du système à courant oontinu et pré- sentant chacun dans la partie commune de la canalisation une bobine de saturation aplatissant la courbe de courant avant la bifurcation. Des dispositions correspondantes peuvent également
<Desc/Clms Page number 2>
être utilisées pour des systèmes à courant alternatif avec un nombre do phases m supérieur.
Afin de pouvoir obtenir un courant continu oonstant et un courant alternatif le plus possible sinus- oidal, les équipements de contact sont construits et établie de telle sorte que les temps de fermeture des phases successives se recouvrent. Pour la transformation d'une puissance fixée à l'avance il ne suffit pas de dimensionner les différentes parties du montage pour le courant nominal et pour la tension nominale avec les marges de sécurité nécessaires.
Comme notamment on ne dispose que d'un intervalle de temps limité entre le commence- ment de la commutation d'une phase et la nouvelle fermeture de la même phase en sens opposé il peut arriver, que malgré un di- mensionnement suffisant des différentes parties, la puissanoe demandée ne puisse être atteinte parce que la tension lors du dépassement d'une valeur inférieure au courant maximum demandé commence à déoroitre rapidement.
Pour éviter cet inconvénient, suivant l'invention, le coefficient de fuite t des circuits de commutation, l'angle de commande o( et les dimensions et les propriétés des bobines de saturation, doivent être accordés ré- oiproquement de telle façon que l'on ait la relation suivante :
EMI2.1
A l'aide des figures 1 à 9 l'invention et quelques propo- sitions pour des perfectionnements seront expliqués de plus près.
La figure 1 représente par exemple un montage de aonver- sion de courant triphasé. Par 12 on désigne l'enroulement secon- daire d'un transformateur ou l'enroulement induit d'un alterna- teur triphasé spécial. Les canalisations de phase qui viennent de l'enroulement 12 se ramifient ohacune sur deux des disposi- tifs de contact 1 à 6 qui alternant dans la suite de leurs dé- signations, sont fermés et ouverts au moyen d'un arbre excen- trique 15 représenté schématiquement. Les dispositifs de contact
<Desc/Clms Page number 3>
/ 1, 3 et 5 sont connectés à un pôle d'un réseau à courant continu 20, les dispositifs de contact 2, 4 et 6 à l'autre pôle.
Dans les canalisations de phase sont disposées en plus, avant la ra- mification, des bobines 13 dont le noyau magnétique 14 est dé- saturé au voisinage du zéro d'intensité ce qui provoque un apla- tissement de la courbe de courant sous forme d'une pause à oou- rant réduit facilitant la coupure du courant. Le noyau magnétique est exécuté en une classe de fer de haute qualité magnétique dont la caractéristique d'aimantation doit être, dans la région non saturée, inclinée le moins possible sur l'axe des flux, mon- trer une inflexion la plus aiguë possible aux points de passage à.la région saturée, et dans la région saturée se poursuivre le plus parallèlement possible à l'axe des excitations. L'arbre d'excentrique 15 peut par exemple être entraîné par un moteur synchrone 16.
S'il est prévu une génératrice particulière pour l'alimentation du dispositif convertisseur, l'arbre d'excentri- que 15 peut être accouplé aveo l'arbre de l'alternateur, En vue du réglage des instants des contacts, la position angulaire de l'excentrique par rapport à la position de phase de la tension alternative peut être réglée par exemple par variation de la position angulaire du champ tournant du moteur d'entraînement 16. Cette variation peut âtre opérée par rotation du stator du moteur ou au moyen d'un régulateur d'induction 17. La tension d'entraînement est par exemple prise à un enroulement 18 oxéou- té sous la forme d'un enroulement secondaire d'un transformateur auxiliaire particulier ou disposé en enroulement supplémentaire sur le transformateur principal.
Pour obtenir un courant continu le plus possible exempt d'harmoniques il est prévu une bobine d'égalisation 19. Une charge de base 20 peut servir pour faci- liter les manoeuvres de démarrage et pour assurer une valeur minimum de la charge.
Parallèlement au dispositif à contact sont disposés des
<Desc/Clms Page number 4>
trajets de courant dérivés matérialisés dans le dessin par les condensateurs 22 et les résistances ohmiques 23. Leur rôle est de retarder la oroissanoe de la tension de rétablissement. Les trajets en parallèle peuvent être interrompus périodiquement par des dispositifs à contact auxiliaire 7, 8 et 9. Les dispo- sitifs à contact auxiliaire peuvent être entraînés par un arbre à excentrique 38 qui peut être accouplé par un accouplement 39 avec l'arbre prinoipal 15. Les trajets en parallèle oontiennent de plus, pour faciliter les manoeuvres de fermeture, des enrou- lements 24 qui sont disposés sur un circuit magnétique 25.
Le circuit magnétique 25 est également relié à l'enroulement de bobine 13 et possède les mêmes propriétés que le circuit prin- cipal 14 et si possible à un degré encore plus élevé. Le nombre de spires de l'enroulement 24 est sensiblementégal au nombre de spires de l'enroulement 13, son sens d'enroulement est oppo- sé.
Sur le noyau 14 on peut disposer un enroulement spécial de préaimantation 26 pour la direction de son comportement magné- tique, lequel peut être alimenté par exemple par du courant tri- phasé provenant des prises d'un enroulement 28 par un régulateur d'induction 27. L'enroulement 28 peut de plus être l'enroulement secondaire dtun transformateur auxiliaire ou un enroulement sup- plémentaire sur le transformateur principal. De plus, le noyau 14 peut être prévu avec un autre enroulement de commande 29 par lequel peut lui être amenée une tension supplémentaire par ex- emple non sinusoïdale.
Pour la produotion de cette tension on peut utiliser des bobines auxiliaires 30 qui sont disposées sur un noyau auxiliaire 31 exécuté avec des matières identiques ou analogues à celles des noyaux 14 et 25 et qui est excité au moyen d'un autre enroulement 32 sur les bornes d'un circuit auxiliaire 34 par l'intermédiaire d'un régulateur d'induction 33. De même l'enroulement auxiliaire 34 peut être l'enroulement
<Desc/Clms Page number 5>
secondaire d'un transformateur auxiliaire ou un enroulement supplémentaire du transformateur principal. Les dispositifs de réglage des transformateurs tournants 17, 27 et 33 peuvent, oom- me on l'a indiqué, être oouplés ensemble.
De même les disposi- tifs de réglage des enroulements avec prise 28 et 34 peuvent être couples.
Les enroulements de réaotanoes 13 peuvent être court-cir- ouités par des trajets en parallèle aveo résistance ohmique 35, condensateurs 36 et avant tout des inductances 37.
La figure 2 montre les courbes de tension, et la figure 3 les courbes de courant du dispositif convertisseur et en dessous les durées de fermeture et d'ouverture des contacts en fonction du temps t ainsi que de l'angle # t, quand # = 2 # f, pulsa- tion de la tension alternative, Les points de rencontre des cour- bes de tension U1 U3 U5 sont distants de 360/m = 120 électriques.
En correspondance, les instants de fermeture, par exemple t1 et t4 des différentes phases doivent être déphasés l'un par rapport à l'autre du même angle. De plus, chaque phase doit être fermée deux fois pendant une période, une fois sur le pôle + et une fois sur le pôle - du réseau à courant oontinu 20. Les deux dis- positifs de contact correspondants travaillent à cet effet en opposition, o'est-à-dire sont déphasés l'un par rapport à l'au- tre d'un angle de 180 . Entre l'instant de la fermeture de la phase suivante et l'instant où la phase qui vient d'être coupée doit être de nouveau fermée en sens opposé on dispose par suite dtun angle de 180 - 360/m = 180 m-2/m = 60 électriques ( par exemple t4 à t6 et t6 à t3 ).
Dans le temps qui correspond à cet angle doivent s'exécuter deux opérations, soit la commutation propre- ment dite du courant et le renversement de saturation de la bo- bine 13. Four le déroulement de ces deux opérations un rôle es- sentiel est joué par la tension qui agit dans le circuit de com- mutation formé par la phase qui s'ouvre et la phase qui succède.
<Desc/Clms Page number 6>
La courbe de cette tension est représentée sur la figure 4 pour le circuit de commutation qui est formé par les deux dispositifs de contact 5 et 1 précisément fermés suivant la figure 1. Au point de coupure t0 des deux courbes de tension de phase U5 et U1 la courbe de tension de commutation UK commence à croître à partir de la valeur zéro. Elle est égale à la tension composée des deux phases.
Leur valeur maximum est ainsi
EMI6.1
lorsque 'Un est la valeur nominale de la tension de phases @
Si l'on suppose que l'opération de commutation considérée soit amorcée par la fermeture du dispositif de contact! à l'in- stant t1,un certain angle [alpha] après l'instant d'égalité de ten- sion ( t0) pour la commutation proprement dite, on pourrait utiliser une intégrale de tension correspondant à la surface K ( figure 4 ). Celle-ci contient également une fraction par la- quelle le noyau de la bobine de réaotanoe 14 de la phase 5, qui fournit le courant, est reporté dans l'induction BJ pour une intensité J sur l'induction BS existant à l'instant de sa désa-
EMI6.2
turation, otest-à-dire au coude de saturation et le noyau de la bobine de la phase 1 qui succède est reporté de BS à BJ.
Or, comme la bobine de la phase qui fournit le courant 5 est également en série avec le dispositif de contact 2, l'aimanta- tion de son noyau 14 doit être inversée jusqu'au'coude de satu- ration opposé avant qu'à l'instant t3 le dispositif de contact 2 soit fermé. L'induction de son noyau de réaotanoe doit ainsi varier de la valeur de 2BS. Supposons que pour cela une inté- grale de tension correspondant à la surface M soit nécessaire.
L'intégrale totale de tension à appliquer, oorrespondant aux surfaces K + M, doit être paroourue dans le temps de t1 à t3 correspondant à un angle de 180 - 360/n = 60 électriques, elle
EMI6.3
doit avoir par suite au plus la valeur U K max (cos - (IV 6 0)) Kmax (ooa0<- oos((\+60))
<Desc/Clms Page number 7>
Si elle était supérieure, cela signifierait que le renversement d'aimantation de la bobine, lors de la fermeture du dispositif de contact 5 n'est pas encore achevé et qu'ainsi la bobine se trouve encore à l'état non saturé.
Alors l'opération de oommu- tation proprement dite ne peut pas s'établir immédiatement après la fermeture du contact, mais seulement plus tard, après que la bobine s'est saturée jusqu'au coude de la courbe d'aimantation, o'est-à-dire pour un angle o( plus grand que cela ntavait été admis à l'origine.
Or, l'angle' o( est déterminant pour la ten- sion du côté continu, Sur la figure 5 la courbe de la tension '0' 6 est tracée en fonction de 0( pour la marche à vide. C'est une cosinusoidale et ses valeurs diminuent lors de la charge, de la chute de tension dans les impédances qui se trouvent dans le circuit et d'une valeur supplémentaire provenant de ce que pendant la durée de commutation sur le côté à courant oontinu on ne dispose pas de la pleine tension correspondant aux courbes tracées sur la figure 2, mais de la valeur moyenne tracée en pointillé des tensions de la phase qui s'ouvre et de la phase suivante, D'après la figure 5 on reconnaît que, lors d'une dé- saturation non terminée en temps oorrect des noyaux de réaotanoe 14,
la tension oontinue subit une diminution supplémentaire.
Afin d'éviter ce fait le courant ne doit pas être supérieur à
EMI7.1
Dans cette équation L est l'inductance du circuit de commuta- tion comprenant les deux phases y compris l'inductance dans l'air des deux réactances correspondantes 13. UK max w # ts représente la surface M de laquelle suivant la figure 6 provient la définition # t comme durée du renversement d'aimantation s de la bobine 13 de + BS à - BS par rapport à la valeur maximum de la tension de commutation.
Four cette durée de renversement d'aimantation qui peut être également désignée comme pause rela-
<Desc/Clms Page number 8>
tive à oourant réduit, le dimensionnement de la bobine, otest- à-dire le nombre de spires w do l'enroulement 13, la seotion q du noyau magnétique 14 et son induotion de saturation BS sont
EMI8.1
essentiels pour l'équation " A ts = 2 wq 10 Bo S . Le facteur K max BJ B considère la dépense supplémentaire pour la variation dé- S otite ci-dessus de l'état d'aimantation des deux bobines de ré- actances intéressées pendant l'opération proprement dite de oom- mutation de t1 à t2.
Afin de pouvoir atteindre le oourant nominal ou un courant supérieur sans que la baisse de tension supplémentaire mention- née oi-dessus se produise, il faut satisfaire la condition J J max > = 1 . Il suit de là la formule suivant l'invention si Jg lton considère que la valeur efficace oorrespondant au courant
EMI8.2
nominal , V273 Jg est une première approximation Ym égale à la valeur efficace Jg du courant alternatif et du ooeffi- oient de fuite f..:: <-0 L Jn - Un
Pour satisfaire la condition selon l'invention, il est recommandable de faire petit le coefficient de fuite ofest- à-dire plus petit qu'il n'est usuel, en considération du courant de court-circuit, dans d'autres montages de convertisseurs, en particulier de oeux qui comportent des cuves à décharge à vapeur de mercure.
De plus, le transformateur ( ou l'alternateur ) oon- neoté du coté triphasé peut être exécuté avec une inductance de fuites extrêmement faible, l'inductance de fuites et l'in- duotanoe par l'air des bobines de saturation doivent être, par exemple par le couplage en parallèle de plusieurs branohes d'en- roulement et l'emploi de noyaux annulaires, le plus réduites possible, les oanalisations de connexion et les appareils de coupure doivent être exécutes aveo une inductance de fuites aussi faible que possible. Il faut qu'en particulier le ooeffi-
<Desc/Clms Page number 9>
oient de fuite total t soit inférieur à 8 %.
Il n'est pas né- oessaire d'accorder une attention particulière au courant de court-circuit, parce que, oomme on le sait, il est limité sans cela par la désaturation des bobines 13 à une valeur permanente relativement basse, de sorte qu'il est même possible au moyen d'un court-circuit provoque intentionnellement sur le côté à courant continu des dispositifs de contact 1, 3 et 5 d'une part, et 2, 4 et 6 d'autre part, de protéger en cas de défaut ces dis- positifs de contact avant toute avarie contre les aros de rup-' ture.
Une autre possibilité pour obtenir un courant de charge aussi grand que possible consiste en ce que le réglage du dis- positif convertisseur n'est pas total, mais commandé avec un angle de réglage [alpha] > 0, comme cela est indiqué par exemple dans les figures 2 - 4. L'angle de commande peut être, soit réglé une fois pour toutes stil n'est pas nécessaire d'avoir un ré- glage dans un intervalle plus étendu, ou bien on peut, au moyen d'une butée, par exemple au dispositif de réglage 17, faire en sorte que l'angle [alpha] ne puisse pas tomber en dessous d'une va- leur minimum déterminée [alpha]0.
Afin qu'alors on puisse atteindre une grandeur déterminée de la tension continue U , il faut choisir de prime abord plus élevée la tension alternative sui- vant la figure 5. Il est recommandable de travailler aveo un angle de réglage minimum d'environ 9 électriques, parce que l'intégrale de tension de 0 à 9 ne fournit aucune contribu- tion notable pour la commutation, comme le montre la figure 4, et paroe que d'autre part, suivant la figure 5 la chute de ten- sion pour [alpha] = 9 est encore insignifiante.
La mesure qui consiste à rendre # t2 petit par l'utili- sation de bobines relativement petites, contribue de même à l'augmentation de la capacité de charge en courant. En même temps toutefois, la durée de la pause à courant réduit est
<Desc/Clms Page number 10>
abrégée de ce fait. Les bobines doivent ainsi ne pas être ohoi- sies trop petites, oar autrement la sécurité d'une coupure ir- réprochable pourrait être trop amoindrie, ce qui est possible eu égard aux variations inévitables des durées de contact oau- sées par des inexactitudes mécaniques et à des dérangements é- ventuels ou des écarts par rapport à la courbe symétrique de la tension alternative.
De plus, la durée plus ou moins longue de la pause à courant réduit pour une position donnée de l'instant de coupure conditionne la limite de oharge inférieure et ainsi la grandeur de la durée de oharge. Si par exemple l'instant de la coupure se trouve, pour la plus forte charge de courant, au début de la pause à oourant réduit, o'est-à-dire coïncide avec l'instant t2 pour une charge plus petite par suite du raocour- oissement de la durée de commutation, la terminaison de la pau- se à courant réduit reculera toujours davantage vers l'instant de la ooupure. La oharge maximum admissible est alors donnée parce qu'une partie de la pause à courant réduit nécessaire pour des raisons de sécurité doit se trouver, même pour ce cou- rant minimum, encore après l'instant de la coupure.
La gêne d'exploitation décrite peut toutefois être supprimée par le fait que l'instant de la coupure et ainsi le temps de reoouvrement des contacts en dépendance de la charge est modifié graduelle- ment ou par échelons.
Lors de l'utilisation des bobines de saturation plus for- tes, le renversement de l'aimantation peut être accéléré lors d'une charge d'une forte intensité au moyen d'une aimantation préalable supplémentaire du noyau de la réaotanoe 14 et la li- mite de charge peut être ainsi augmentée. La préaimantation peut être apportée à l'aide d'un enroulement 26 et doit agir dans le même sens que le oourant qui circule, pendant l'inter- valle de temps d'inversion du courant suivant, par l'enroulement principal 13.
La préaimantation dont l'application est avanta-
<Desc/Clms Page number 11>
geuse, même pour de petites charges, afin que pour l'élévation de la sécurité de coupure le oourant dans l'enroulement princi- pal ait encore pendant la pause à courant réduit la même direc- tion que pendant ltintervalle de transformation du courant pré- oédent, peut le cas échéant pour des charges plus élevées être renforcé automatiquement par le fait que la tension prise aux bornes de l'enroulement de transformateur 28 peut être augmen- tée.
La préaimantation mentionnée peut également être utilisée pour donner une oompensation supplémentaire jusqu'à environ zéro au courant qui circule dans l'enroulement principal 13 pendant la durée d'action de la bobine de saturation. Pour le maintien de cette compensation il est nécessaire lors des changements de l'angle de commande [alpha] de modifier également une phase du courant de préaimantation dans le même sens. A cela sert le tion 17, couplage du régulateur d'induction 27.avec le régulateur d'indu,-(3--,
Pour accélérer le renversement d'aimantation on peut in- troduire une tension auxiliaire par exemple au moyen d'un enrou- lement auxiliaire 29.
La tension auxiliaire peut avantageusement avoir une forme différente de la sinusoïde en particulier avoir une forme approximativement rectangulaire. On obtient une telle tension auxiliaire au moyen d'un enroulement 30 par suite des propriétés mentionnées oi-dessus de la saturation du circuit magnétique 31. Il est reoommandable de ne laisser agir la ten- sion extérieure à chaque opération qu'après l'ouverture des oontaots, o'est-à-dire dans le temps de t2 à t3. Une tension extérieure introduite peut toutefois être utilisée également pour raccourcir en cas de forte charge du courant la durée de commutation. La tension extérieure doit à cet effet être intro- duite elle-même chaque fois dans le circuit de oommutation peu après la fermeture des contacts.
Un raccourcissement de la pause à courant réduit peut en- fin être provoqué en rendant inactive aux fortes charges une
<Desc/Clms Page number 12>
partie de la seotion du circuit magnétique de la bobine de sa- turation. A cet effet le circuit magnétique peut conformément à la figure 7 comprendre deux parties 14 et 14' . La partie 14' porte un enroulement particulier 40 qui au-dessus d'une limite de charge fixée à l'avance peut être court-circuité au moyen d'un interrupteur 41, le cas échéant automatiquement.
Si l'on rend grande la conduotivité du trajet en parallèle 22, 23 on accélère bien de ce fait le renversement d'aimantation du noyau de la bobine 14, mais il subsiste le danger, qu'après l'ouverture des contacts, il se forme une oscillation de courant d'une amplitude considérable par exemple suivant la courbe J o de la figure 8, laquelle porte préjudice à la capacité de sur- oharge du dispositif convertisseur pour une charge minimum don- née et une position invariable de l'instant de la coupure. Il faut notamment éviter que l'oscillation coïncide avec l'instant de la coupure, car autrement le courant pourrait avoir une va- leur relativement élevée précisément à l'instant de la coupure.
La charge ne pourrait par suite être augmentée qu'autant que, avant le commencement de l'ouverture, on disposerait d'un temps suffisant pour l'amortissement de l'oscillation. La durée de la pause à courant réduit utilisable pour le réglage des limites de charge doit être diminuée de cette durée si l'on utilise de grands condensateurs 22. Pour cette raison il est recommandable de ohoisir pour le trajet en parallèle des condensateurs 22 d'une capacité relativement petite.
Les oscillations du oourant suivant la courbe Jo peuvent être atténuées plus largement et même être rendues inoffensives en coupant de même le trajet en parallèle après l'ouverture des oontacts. A l'instant représen- té dans la figure 1 entre t1 et t2 le trajet en parallèle se ferme par le dispositif à contact 5 qui doit ensuite s'ouvrir par les équipements de contact auxiliaires 7 et 8 et par ltéqui- pement de contact principal 1. Peu après l'ouverture du disposi-
<Desc/Clms Page number 13>
tifà contact 5, à l'instant t2, le dispositif auxiliaire de contact 7 est ouvert en vue de la coupure du trajet en paral- lèle.
Avant qutalors le dispositif de oontaot 2 soit fermé à l'instant t3 le dispositif auxiliaire 9 se ferme, de sorte qu' un trajet en parallèle par les équipements auxiliaires 8 et 9 et le dispositif à contact principal 6 est disponible, lequel abaisse la tension de fermeture à ce contact à une valeur ré- duite. Le oourant de fermeture est alors limité par le noyau de la bobine 25 à une valeur très réduite, oar ce noyau doit d'abord subir un renversement d'aimantation avant que le oou- rant puisse monter rapidement dans les deux enroulements qui lui sont reliés 13 et 25, lesquels agissent alors dans le même sens par suite du oourant de déoharge provenant du condensateur 22. De cette façon la bobine 25 provoque lors de la fermeture une pause à courant réduit.
Comme le noyau 25 a une section beaucoup plus petite que le noyau 14, cette pause à oourant ré- duit est très oourte, de sorte qu'elle est négligée sur la fi- gure 3. C'est de la fin de cette pause à oourant réduit qu'il faut faire commencer l'opération proprement dite de commutation, de sorte que de ce fait l'angle de commande [alpha] est augmenté d'une petite quantité.
Pendant l'ouverture des contacts le noyau magnétique 25 doit chaque fois se trouver à l'état saturé afin de ne pas trou- bler le passage du oourant dans le trajet en parallèle 22, 23.
Ce résultat peut être obtenu en cas d'égalité du nombre de spi- res des enroulements 13 et 24 par le choix d'un métal magnétique ayant une oaraotéristique d'aimantation dont la branohe tomban- te ne présente le coude de saturation qu'en dessous du zéro de l'excitation, ou autrement par le choix d'un nombre de spires un peu plus réduit pour l'enroulement 24, ou enfin dans chaque cas par la préaimantation du noyau 25 au moyen d'un enroulement supplémentaire 42 ( figure 7 ). L'enroulement 42 est avantageu-
<Desc/Clms Page number 14>
sement alimenté par le courant alternatif synohrone provenant d'un enroulement auxiliaire analogue aux enroulements 28 et 34 par l'intermédiaire d'un régulateur dtinduotion dont le dispo- sitif de réglage peut être couplé avec le dispositif de réglage du transformateur 17.
La grandeur et la phase de ce courant de préaimantation peuvent être réglées de telle sorte que même lors d'une manoeuvre de fermeture il provoque l'état dtaimantation voulu du noyau magnétique 25. L'enroulement 24 est dans.oe cas superflu.
Les harmoniques du courant, suivant la courbe Jc dans la figure 8 peuvent de plus être atténués à l'aide d'une inductan- ce 37 montée en parallèle avec l'enroulement 13. Par un aooord approprié de ce trajet en parallèle, le courant résultant Jr circulant par le trajet en parallèle 22 et 23 peut prendre la forme de courbe indiquée sur la figure 8 par une ligne en traits pleins. Pour la comparaison, la courbe Jd est encore portée en pointillé. Ce courant traverserait la bobine 14 s'il n'exis- tait ni trajet en parallèle 22, 23, ni trajet en parallèle 35, 36, 37.
La ligne zéro de la figure 8 est valable avec, la ligne zéro 0' sans préaimantation par l'enroulement 26, laquelle à cause de la courte durée de l'intervalle considéré peut être regardée en première approximation comme constante si le cou- rant de préaimantation pendant ce temps atteint sa valeur maxi- mum. Pour l'utilisation du trajet en parallèle 35, 36, 37, le trajet en parallèle 22, 23 peut rester fermé en permanence, de sorte que les dispositifs auxiliaires de contact 7, 8 et 9 sont superflus. Cela a en même temps l'avantage qu'après l'ouverture des dispositifs de contacts principaux une partie prépondérante de la durée de commutation est attribuée à la bobine non satu- rée 13 et provoque son renversement d'aimantation.
Si par con- tre, le trajet en parallèle 22, 23 est interrompu après l'ouver- ture des contacts principaux, la tension de commutation s'ap-
<Desc/Clms Page number 15>
plique pour une part prépondérante au dispositif de contact auxiliaire ouvert, de sorte que le renversement d'aimantation du noyau de r6aotanoe 14 nécessite, comme on l'a décrit, une aimantation particulièrement forte au moyen de la réaotanoe 26, ou bien une tension auxiliaire supplémentaire amenée au moyen de l'enroulement 29, otest-à-dire que le noyau de réactance 14 possède la propriété d'une aimantation spontanée que présentent comme on le sait quelques alliages magnétiques,
otest-à-dire que l'induction du noyau magnétique 14 au dessus d'une intensi- té de champ déterminée et sans augmentation de ce dernier con- tinue à croître de soi même. L'utilisation d'un métal magnétique à aimantation spontanée peut également, en plus ou au lieu des autres mesures mentionnées ci-dessus, servir à accélérer le renversement d'aimantation et ainsi contribuer et servir à . l'augmentation de la oapaoité de suroharge. Car elle permet à l'aide de très petits oondensateurs en parallèle 22, ou même tout à fait sans trajet en parallèle, de suffire et par suite d'éviter les osoillations mentionnées et la réduction causée par elle de la durée utile de la pause à oourant réduit.
Dans les noyaux magnétiques n'ayant pas la propriété men- tionnée en dernier lieu, les pentes des parties saturées de la caractéristique d'aimantation jouent le rôle essentiel pour le rapport qui de son coté influe sur le troisième terme de la formule suivant l'invention. Afin que ce dernier ne soit pas agrandi d'une façon exagérée par les propriétés magnétiques désavantageuses du noyau de la bobine 14, on ohoisit avantageu- sèment un métal magnétique qui possède un rapport BJ ; BS in- férieur ou égal à 1,1.
En rapport aveo le noyau magnétique 25, il a déjà été mentionné qu'une pause à oourant réduit, suivant la fermeture des contacts, agrandit l'angle de réglage total 0( . De plus, il a été décrit qu'également le circuit magnétique 14 peut pro-
<Desc/Clms Page number 16>
voquer une telle pause à courant réduit si son renversement dtaimantation n'est pas achevé en temps utile. Cette oircon- stance peut, dans la disposition de transformation suivant l'in- vention, être utile pour différents buts secondaires. Tout dta- bord on peut ainsi régler à volonté la tension sur le oourant oontinu au moins dans un petit intervalle de l'ordre de grandeur de 10 % et ainsi par exemple oompounder au moins en partie la ohute de tension oausée par l'augmentation de la oharge.
Cela peut se faire entre autre par réglage vers le bas du oourant de préaimantation dans l'enroulement 26 ou dans la tension auxili- aire admise en supplément à l'enroulement 29, ce qui en cas de diminution de la charge peut réduire l'augmentation de la ten- sion oontinue.
Comme de plus, ainsi qu'on l'a dit, en cas de dépassement de la charge maximum résultant de la formule suivant l'invention, une baisse de la tension peut être également causée par la ter- minaison intempestive de l'inversion d'aimantation du noyau 14 de la réaotanoe, ce phénomène peut être utilisé pour éviter en cas de dépassement de la limite supérieure de charge, un arrêt complet de l'équipement oonvertisseur. Pour cela il est néces- saire que l'instant d'ouverture qui, pour la oharge maximum ad- missible, se trouve au début ( t2) de la pause à oourant ré- duit soit, en cas de dépassement de cette oharge, reporté auto- matiquement au moyen d'une commande dépendant du courant, à un instant ultérieur entre t2 et t3. Alors la coupure du oourant se fait même dans ce cas pendant la pause à oourant réduit dans des conditions facilitées.
Et la plus grande augmentation du courant de charge a pour effet une forte chute de la tension oontinue Ug ,de sorte que la courbe de la caractéristique de oharge représentée à peu près sur la figure 9 se fait aveo une inflexion prononoée au point Jmax. Cela signifie qu'à une plus large diminution de la résistance dans le circuit des appareils
<Desc/Clms Page number 17>
de consommation ou de la 'tension continue antagoniste au dessus de Jmax est liée une augmentation de oourant notablement plus faible que en dessous de Jmax.Il ne peut par suite se produire d'autres conséquences indésirables.
Four la surveillance de l'équipement oonvertisseur décrit il existe une série de possibilités en soi oonnues. Parmi oes dernières se montrent partioulièrement avantageuses oelles dans lesquelles des dispositifs de surveillanoe, répondant pour la valeur de oharge maximum donnée, ou pour la valeur de charge inférieure à oelle-oi d'une marge de sécurité prédéterminée, se trouvent dans les oanalisations de courant principal des con- taots.
Leur avantage consiste essentiellement en ce que, à l'op- posé des dispositifs de surveillanoe qui se trouvent dans les canalisations à courant continu, ils répondent non seulement pour la valeur limite fixée de la charge, mais aussi pour les défauts résultant de la disymétrie des tensions alternatives des diverses phases, ou défauts analogues, lesquels ne se font pas remarquer par une élévation de la tension du côté continu, mais peuvent avoir pour conséquence une augmentation inadmis- sible des courants de court-circuit qui se ferment pendant la durée de reoouvrement des contacts dans les circuits de commu- tation.
Sur la figure 10 est représentée schématiquement, à titre d'exemple, une disposition de ce genre. On n'a dessiné qu'une phase, les dispositions triphasée peuvent en être déduites sans plus par multiplication. Dans une oanalisation à courant aonti- nu 110 qui se ramifie au point 113 en deux canalisations 111 et 112, sont prévus des équipements de contact 114 dont la partie mobile est entraînée par exemple au moyen de cames ou d'exoen- triques par un moteur synchrone non représenté qui peut être raccordé au circuit alternatif de l'équipement convertisseur ou à un réseau couplé en synchronisme aveo ce dernier.
Les équi-
<Desc/Clms Page number 18>
pements de contact 114 peuvent être court-oircuités pour dimi- nuer la rapidité d'augmentation de la tension de rétablissement par un trajet en parallèle qui est matérialisé sur le dessin par exemple par un condensateur 115 et une résistance ohmique 116. Avant le point de bifurcation 116, sont disposées dans la oanalisation commune 110 des bobines de réaotanoe 117 dont le noyau magnétique 118 est fortement saturé pour la valeur nomi- nale' du courant et provoque par sa désaturation dans le voisi- nage du zéro une pause à oourant réduit qui peut faciliter la coupure du courant et le cas échéant aussi sa fermeture.
La oa- raotéristique d'aimantation du circuit magnétique 119 doit, dans la région non saturée, être inclinée le moins possible sur l'axe des flux, à la zône de passage dans la région saturée, présen- ter l'inflexion la plus aiguë possible, et dans les régions saturées avoir une courbe la plus parallèle possible à l'axe des exoitations. sur le circuit magnétique 118 comme commande supplémentaire de sa courbe d'aimantation on peut disposer un enroulement de préaimantation 119 qui, dans la disposition re- présentée est excité avec avantage avec du courant alternatif.
Les deux oanalisations bifurquées 111 et 112 sont reliées à des pôles différents d'un système à oourant oontinu 120. Les temps de manoeuvre de ces équipements de contact sont en conséquence déoalés réciproquement de 1800 électriques.
Si l'équipement de surveillance est monté dans le circuit principal avant la bifurcation 113, en série aveo la bobine à saturation 117, ce montage a l'avantage que l'on peut utiliser des équipements de surveillance habituels appropriés pour les oourants alternatifs symétriques, équipements qui ont en même temps l'avantage que suivant l'instant où se produit un défaut ou une surcharge ils reçoivent et peuvent transmettre une im- pulsion de commande dans chacune des deux alternances du courant alternatif. Un équipement de surveillance de ce genre est par
<Desc/Clms Page number 19>
exemple un simple transformateur dont l'enroulement d'exoita- tion 121 se trouve dans le circuit principal 110 et à l'enrou- lement secondaire 122 duquel, par un équipement redresseur 123, est connectée une bobine 124 d'un-relais 125.
Pour réaliser un temps propre oourt de l'équipement de surveillance, le relais 125 reçoit une excitation préalable par une bobine 126, de sorte que l'armature de relais est normalement attirée et que les oon- tacts des relais 127 sont ouverts. La bobine 126 est, par une bobine d'amortissement 128 et une résistance réglable 129 aveo ' laquelle le courant de réponse peut être réglé, et le cas éché- ant décalé lors d'un changement du degré de réglage total de l'équipement oonvertisseur, suivant la variation de la valeur admissible de la charge maximum en fonotion de l'angle de com- mande total, automatiquement raccordée à un réseau continu aux- iliaire 130 qui, dans certaines circonstances peut être ajusté au réseau à courant continu 120.
Les oourants de surveillance provenant des transformateurs des différentes phases peuvent, suivant leur direction continue, être amenés en série ou en parallèle à la bobine d'excitation 124. On peut également pré- voir pour chaque phase une bobine d'excitation particulière correspondant à la bobine 124, ou aussi un relais particulier par phase dont les contacts sont couplés en parallèle avec les contacts 127 représentés dans le dessin.
Dans le réseau 130 peut également se trouver par l'inter- médiaire des résistances 131, 132 la bobine dtexoitation exécu- tée sous forme de bobine de maintien d'un dispositif électro- magnétique de proteotion 133. Le dispositif de protection peut être réalisé de telle sorte qu'il oourt-oirouite en cas de dé- faut les équipements de contact 114 en court-circuitant les trois phases d'un équipement triphasé. En exploitation normale, l'armature du dispositif de protection 133 est levée, de sorte que les contacts de mise en court-circuit sont ouverts.
Aussitôt
<Desc/Clms Page number 20>
que le oourant dépasse dans la oanalisation d'anode 110 une va- leur fixée dtavanoe, la force démagnétisante de la bobine 124 l'emporte, de sorte que l'armature du relais 125 tombe, ferme les oontaots de relais 127, et ainsi oourt-oirouite la bobine de maintien du dispositif de protection. 133, y compris la ré- sistanoe 131 en série avec la bobine 133, de sorte que le dis- positif de protection agit.
Par les oontacts 127 ou par des oon- taots auxiliaires supplémentaires du relais 125, on peut déclen- oher également des interrupteurs extra-rapides sur le côté al- ternatif et en cas de nécessité également sur le coté continu de l'équipement oonvertisseur, ce qui supprime la tension dans toute l'installation en cas de défaut. On peut de plus prévoir des 'équipements par lesquels l'installation se remet d'elle-même en servioe après élimination de la cause du défaut.
Au lieu d'un relais électro-magnétique 125 on peut égale- ment utiliser une cuve à décharge commandée. Pour la commande de cette cuve, on peut le cas échéant utiliser au lieu ou en plus d'un transformateur de courant, une bobine d'allumage dis- posée dans les oanalisations bifurquées 111, 112 dont le noyau possède des propriétés analogues à celles du noyau magnétique 118 mentionné oi-dessus, et une préaimantation provoquée par courant alternatif, telle qu'il se désature lors de l'arrivée d'un courant de retour et provoque ainsi dans un enroulement un à-coup de tension qui peut être utilisé pour l'allumage du tube à décharge.