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Dispositif de couplage pour installations à haute fréquence.
EMI1.1
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Il existe déjà des installations à haute fréquence dans lesquelles le courant alternatif à haute fréquence produit par une génératrice rotative ou une génératrice à lampes est amené en passant par des transformateurs ou directement à un poste de consommateurs. C'est ainsi que, par exemple, des installations servant au chauffage par induction électrique sont desservies de la façon indiquée ci-dessus. Ces instal- lations servent, en combinaison aveo des inducteurs montés après elles, au chauffage de part en part,ou superficiel de pièces d'ouvrage, un saisissement étant effectué à la suite du chauffage en vue de la trempe.
Dans les installations mentionnées en dernier lieu, les durées de chauffage pré- vues sont en général très oourtes et elles sont de l'ordre de quelques secondes. Afin d'assurer toujours les mêmes conditions dans le traitement de très grandes séries de plaças d'ouvrage, il est nécessaire que les durées très oourtes pendant lesquelles les courants à haute fréquence agissent sur la pièce soient observées avec la plus grande
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précision. Il se produit en conséquence des difficultés de commutation qui résultent surtout du fait qu'il se forme une étincelle ou un arc que l'on ne peut éteindre ou qui ne peut être éteint que difficilement à l'interrupteur de charge mon- té dans le circuit principal.
En général, on utilise dans des installations de ce gen- re, pour brancher et débrancher la puissance à haute fréquen- ce, des interrupteurs à air ou à huile. Une usure considéra- ble des pièces déplacées se produit en raison de la grande fréquence de commutation. On a déjà proposé de prévoir plu- sieurs relais à air couplés en série. Malgré cette mesure, on ne peut pas empêcher qu'il se forme, lors de la coupure, un aro de rupture dont l'extinction se heurte à des difficultés en raison des hautes fréquences.
Les relais à air, qui doi- vent être prévus en nombre relativement grand, exigent une dépense considérable de matières et beaucoup de place et, étant donné que l'arc reste souvent maintenu, la durée de l'action des courants à haute fréquence au poste des oonsom- mateurs est prolongée d'une manière appréciable au-delà de la durée d'action recherchée. Dans des installations servant par exemple à la trempe superficielle de pièces d'ouvrage par chauffage par induction et saisissement subséquent, ceci conduit à des inégalités dans le traitement des pièces d'ou- vrage et ainsi à une trempe de profondeur excessive, à des brûlures de la surface et autres défectuosités.
Pour supprimer ces difficultés, conformément à l'inven- tion on propose, pour des installations à haute fréquence du type indiqué, un couplage dans lequel une faible résistance de charge pouvant être branchée est montée en shunt par rap- port au circuit principal. Les bornes de cette faible ré- sistance de charge se trouvent devant ou derrièreles conden- sateurs en série, qui sont intercalés dans le circuit prin-
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cipal et placés devant l'interrupteur de charge principal et l'interrupteur des consommateurs. On prévoit dans le circuit d'excitation un relais qui s'ouvre avant ou en même temps que le branchement du shunt et coupe ainsi le circuit excita- teur. La valeur de la résistance doit être calculée selon la caractéristique de la génératrice de haute fréquence utilisée.
Dans de nombreux cas, il peut se produire un court-cirouitage des barres collectrices, au cas où la tension de dispersion de la génératrice est calculée de façon que les valeurs de courant de court-circuit soient limitées à une mesure supporta- ble. La résistance de charge placée dans le shunt peut aussi avoir une nature inductive ou ohmique-inductive.
Afin d'accélérer la disparition de l'énergie dans le cir- cuit principal en passant par la résistance à air, l'enroule- ment excitateur de la génératrice peut être oourt-oirouité par un autre interrupteur dans le cas de l'ouverture en avance ou simultanée de l'interrupteur monté dans le circuit induo- teur.
L'invention va être décrite aveo plus de détail dans ce qui suit à l'aide d'un schéma de montage qui représente une forme de réalisation.
Le dispositif de chauffage par induction S est alimenté, en passant par un transformateur 2, par une génératrice 3; pouvant affecter la forme d'une génératrice rotative ou d'une génératrice à éclateurs ou à lampes. Lorsqu'on utilise une génératrice rotative, l'induotivité de dispersion est oompen- sêe par le condensateur en série 4. Pour la compensation du transformateur a ou dans le cas de l'amenée directe du cou- rant à la bobine de chauffage, on a prévu des condensateurs en parallèle 5 et 6, l'un de ces condensateurs 6 pouvant être branché et débranché en passant par l'interrupteur 16, dans chaque cas selon les conditions de fonctionnement existantes.
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Lorsque plusieurs consommateurs doivent être raccordés à la source de courant à haute fréquence, on peut prévoir des in- terrupteurs sectionneurs sélectifs 15, qui branchent et dé- branchent le poste de consommateur en question. Les autres postes de consommateurs peuvent être raocordés comme indiqué en 17.
Dans des dispositifs de couplage usuels de ce genre, on prévoit an général pour le couplage un interrupteur de char- ge principal 7, de sorte que la mise en et hors circuit des postes de consommateurs et/ou des condensateurs peut se fai- re à l'état sans courant en passant par les interrupteurs 15 et 16.
Conformément à l'invention, on monte en shunt dans le circuit principal une faible résistance de charge 9. Le bran- chement et le débranchement de cette résistance 9 s'effeo- tuent par l'interrupteur 8. Les bornes de ce shunt sont pla- cées devant les condensateurs en série 4; mais elles peuvent aussi être placées, comme indiqué en 9a et 8a, derrière les condensateurs en série, lorsqu'on renonce à une compensation complète de l'inductivité ae dispersion.
Le champ excitateur 10 de la génératrice 1 est alimenté par une source de courant 13. Le circuit excitateur est mu- ni d'un interrupteur 12 qui permet une séparation de la sour- ce de courant 13. Il est en outre prévu un pont de court- circuit qui est contrôlé au moyen de l'interrupteur 11. De plus, il peut être rationnel de prévoir dans le circuit exci- tateur une résistance de protection 14 qui empêche la produc- tion de surtensions dans le champ excitateur par les opéra- tions de commutation.
En fonctionnement, le couplage est desservi comme suit; Il y a par exemple lieu de chauffer une pièce d'ouvrage au moyen de l'inducteur 3. A l'état sans courant, les inter- rupteurs 15 et 16 sont fermés. L'interrupteur 8 ou 8a reste
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ouvert. La génératrice 1 est excitée en passant/par l'inter- rupteur 12 à une valeur de tension de marche à vide déterminée.
Le chauffage commence lors de la fermeture de l'interrupteur de charge principal 7. Lorsque la durée de chauffage est ter- minée, l'interrupteur 8 ou Sa est fermé et par conséquent la faible résistance de charge 9 ou 9a est branchée.. Avant ou simultanément au branchement de ce shunt, le circuit excita- teur de la génératrice est coupé, du fait que tout d'abord le champ excitateur 10 est séparé de la source de courant 13 au moyen de l'interrupteur 12 et qu'ensuite l'interrupteur de court-circuit 11 est fermé- L'énergie encore présente dans le ohamp excitateur 10 est détruite dans la résistance de ohar- ge 9 et en conséquence l'arrivée de la force à l'inducteur 3 est pratiquement coupée par ces opérations de commutation.
L'interrupteur de charge principal 7 peut aussi maintenant être ouvert et, étant donné que la ligne est pratiquement privée de courant, cette commutation s'effectue sans aucune formation d'étincelle ou d'arc.
Comme on peut le voir par les explications qui précèdent, dans une disposition de couplage selon l'invention l'inter- rupteur de charge principal ¯7 peut être supprimé, après quoi les interrupteurs séparés 15 assument la fonotion de l'in- terrupteur de charge principal, Lorsqu'il n'y a qu'un seul consommateur, tout interrupteur peut être supprimé en uti- lisant la disposition de commutation oonforme à l'invention.
Pour permettre de nouveau une arrivée à un poste de consommateur, l'interrupteur 8. ou 8a est ouvert, ltintar- rupteur 11 ouvert et l'interrupteur 12 fermé. Etant donné que l'interrupteur 8 ou 8a est également sans courant, hors circuit, et que la charge conforme au courant ne se produit que pendant un temps très court, cet interrupteur peut être très petit.
Les interrupteurs 11 et 12 peuvent aussi être ram-
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placés par des lampes contrôlées par grilles, par exemple lorsqu'une excitation par Impulsions par lampes est prévue.
Le court-circuitage du champ excitateur s'effectue dans ce cas en passant par un tube 0, tandis que l'enroulement exci- tateur est séparé de la source de courant inducteur 13 par la blocage des grilles des lampes d'alimentation.
Avec une disposition de couplage selon l'invention, on obtient, contrairement aux dispositions connues, qu'une cou- pure toujours exempte d'étincelles et d'arc est assurée avec une observation précise des temps ou durée de chauffage tout en n'exposant qu'une dépense minimum de matière pour les in- terrupteurs, relais et autres éléments. Des endommagements des oontaots et dispositifs de manoeuvre par des arcs sont évités et ceci supprime la nécessité de réfections constantes des surfaces de contact. La dépense de matière pour la fai- ble résistance de charge 9 ou 9a est minime, car on peut lui donner de petites dimensions. La puissance permanente se présentant dans chaque cas dans cette résistance est faible et oorrespond uniquement à la teneur d'énergie du champ excitateur.