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Convertisseur à contacts fonctionnant en redresseur ou en onduleur.
Pour certaines applications des courants élec- triques industriels, on s'est efforcé depuis longtemps de résoudre le problème du redressement du courant alter- natif, de même que le problème inverse, au moyen de con- vertisseurs mécaniques, dits convertisseurs de courant à contacts. Les avantages de ces convertisseurs mécaniques résident entre autres dans leur rendement élevé qui per- met par exemple d'obtenir aux faibles puissances une économie de courant de 20% par rapport aux convertisseurs statiques de courant à soupapes ou aux redresseurs secs.
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Ces convertisseurs mécamiques présentent toutefois l'avantage pratique non négligeable que leur fonctionne- ment peut également être surveillé par un personnel qui n'a pas reçu de formation spéciale, et que par conséquent les réparations peuvent être effectuées sur place par des ouvriers non spécialisés. Il s'y ajoute encore, sui- vant les circonstances, d'autres avantages tels que l'in- dépendance à l'égard de la température et de l'influence des agents chimiques, un poids réduit, une grande résis- tance à l'égard des effets des ébranlements, etc.
On connaît dès à présent des moyens à l'aide des- quels on peut décharger des étincelles de rupture les contacts des convertisseurs de ce genre dans une mesure ' telle qu'on peut également les construire pour des puis- sances importantes avec une sécurité de fonctionnement et une durée de résistance suffisantes. Les moyens de ce genre sont constitués par exemple par des soupapes pri- maires, des selfs analogues des transformateurs d'ab- sorption, des selfsde commande, des condensateurs d'ex- tinction des selfs d'enclenchement, des excitations préalables, etc..
Avec les. appareils de ce genre, il faut consacrer un soin tout spécial à l'exécution de l'appareil à con- tacts. Si on entraîne les contacts par un moteur ou une transmission, le graissage nécessaire des paliers entraî- ne inévitablement certaines obligations d'entretien qui ne sont pas toujours remplies d'une façon absolue dans l'exploitation pratique. Si on utilise, pour les appa- reils à contacts, les redresseurs connus à mouvement pen- dulaire ou oscillant, il faut compter avec des ruptures de ressorts, d'autre part, ces appareils donnent lieu à des difficultés dans le fonctionnement polyphasé, car les différentes phases d'oscillation des différents ap- pareils monophasés ne présentent pas forcément les unes
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par rapport aux autres le rapport fixe nécessaire.
Pour la pratique du fonctionnement des appareils de charge destinés par exemple aux véhicules électriques qui sont d'un usage qui depuis quelque temps se répand de plus en plus, il est souhaitable de disposer d'un re- dresseur mécanique d'un rendement élevé dont la sécurité de fonctionnement soit élevée, dont l'entretien soit aus- si réduit que possible et dont le coût doit également être aussi faible que possible. C'est à ces conditions que satisfait la présente invention.
Elle consiste en ce que, dans un convertisseur. statique à contacts, servant à fonctionner en opposition avec une tension et compor- tant un appareil à contacts polarisé, actionné magnéti- quement, et dont la polarisation est fournie par la ten- sion opposée, on utilise comme appareil à contacts un appareil à contact à mouvement de roulement. On obtient alors un appareil de charge qui satisfait d'une façon parfaite aux conditions énumérées. Comme appareil à con- tact à mouvement de roulement, on peut utiliser à cet effet notamment un appareil comportant un organe de con- tact à mouvement de chancellement entraîné directement par un champ tournant magnétique.
Sur le dessin joint, l'invention est représentée parexemple d'exécution :
Aux bornes 1, 2 et 3 d'un réseau triphasé est branché un convertisseur à contact pour la charge d'un acccumulateur. L'accumulateur 5 porte les bornes 4 et 5.
La tension est abaissée à la valeur nécessaire au moyen d'un auto-transformateur comportant les enroulements6,7 et 8. La tension triphasée arrive sur l'appareil à con- tact par l'intermédiaire de selfs de commande 9,10,et 11.
L'appareil à contact se compose de trois segments de con- tact 12,13 et 14 disposés suivant un cercle et sur les*-
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quels roule un organe de contact à mouvement de chan- cellement comportant un pôle central 15 de prélèvement du courant, le dispositif étant aménagé de telle sorte que le pôle 15 soit en contact successivement avec les contacts 12,13 et 14, comme cela est nécessaire pour le redressement.
L'entraînement de l'organe de contact s'effectue au moyen d'un champ magnétique qui n'est pas représenté, qui reçoit par l'enroulement 16,17 et 18 son excitation triphasée directement du réseau 1,2,3 et qui reçoit en outre une polarisation par l'enroulement 19 qui est branché directement sur les bornes 4 et 5 de l'accumulateur. Pour décharger les contacts des étin- celles de rupture, on a monté, en parallèle avec les contacts; des condensateurs d'extinction 20,21 22 qui sont amortis par des résistances.
La protection coutre les surintensités, les courts-circuits et incidents analogues s'effectue au moyen d'un contacteur 23,24,25, 26 qui coupe simultanément les trois phases triphasées et un pôle continu lorsque la, bobine 27 du contacteur cesse d'être parcourue par le courant. Cette bobine est alimentée par la tension triphasée 1,2,3.
Dans le cir- cuit de cette bobine, on a monté, un, deux, ou encore davantage de dispositifs 28 et 29 provoquant le déclen- chement dans le cas d'une surintensité, ainsi qu'un in- terrupteur 30 pour la coupure à volonté. la mise en service, on relie 1,2, 3 au réseau, et 4 et5à l'accu- mulateur la polaritédes bornes 4 et5, de même que le sens dans lequel on brandie les bornes 1 à 3 étant quelconque. Ceci est d'une importance pour la pratique, étant donné qu'il ne peut en aucune façon se produire des erreurs de branchement donnant lieu à un court-circuit ou à la décharge de l'accumulateur au lieu de sa charge.
En effet, du fait que sur le polari- seur 19 on.applique la tension même 4,5 de l'accumulateur
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la tension continue produite modifie son sens de telle sorte qu'elle concorde avec la tension de ltaccumulateur pour la charge. Il en est de même pour les bornes 1 à 3, étant donné en effet que le disque à mouvement de chan- cellement adapte son sans'de rotation et sa phase à la phase du transformateur 6 à 8, Les selfs de commande 9 à 11 peuvent être excitées au préalable par le courant continu principal en vue d'obtenir une caractéristique déterminée pour la charge, ce qui n'est pas représenté sur le dessin. Le contacteur peut également être cons- titué par trois pôles, par exemple de telle sorte qu'on ne coupe pas la phase 1 en même temps.
Les déclencheurs à surintensité sont réglés de façon à provoquer la chute du contacteur dans le cas de perturbations quelconques ayant pour effet de produire un dépassement de l'inten- sité maximum admissible, de telle sorte que l'appareil à contact soit coupé à la fois de la tension triphasée et de la tension de l'accumulateur. On peut en outre mon- ter dans le circuit de la bobine 27 du contacteur un déclencheur thermique qui est disposé dans l'appareil à contact par exemple en 15, et qui entre en action 'lorsque, pour des raisons quelconques, la commutation s'effectue avec des étincelles de rupture.
Comme la ten- sion minimum d'un arc de rupture est d'environ.10 volts, il se produit sous un courant de charge de 20 ampères par exemple sur les contacts une puissance d'au moins 200 watts qui fait rapidement entrer en action le déclen- cheur thermique qui protège ainsi l'appareil à contact.
Lorsqu'on règle le dispositif de protection de façon qu'il soit très sensible, il peu facilement conduire à des déclenchements dans le cas de variations temporai- res de la tension. On peut prévoir la décharge avecun dispositif automatique de réenclenchement de telle sorte qu'après une perturbation accidentelle la charge reprenne/
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Automatiquement. Pour obtenir indépendamment de la ten- sion du réseau un courant de ch-arge d'une intensité dé- terminée, on peut munir les selfs 9,10 et 11 d'une exci- tation préalable positive ou négative, additionnelle, indépendante de la charge , et qui peut, par exemple, être montée en série avecl'enroulement d'excitation 19 etqui peut enfin être adapté à chaque instant automa- tiquement ou à la main,
à l'aide d'une petite résistance de réglage, à la tension variable 1 à 3 du réseau, de telle sorte que le courant de charge prenne la valeur la plus favorable qui correspond à l'état de charge de l'accumulateur. Pour que le contacteur déclenche dans tous les cas sous l'effet des perturbations dans les tensions, on peut disposer au lieu d'une seule bobine 27 pour le contacteur, par exemple trois bobines indi- viduelles qu'on branche sur les trois tensions diffé- rentes des phases et qu'on règle de façon que le con- tacteur déclenche des la disparition ou une forte di- minution de la tension d'une phase.
Do même, on pout monter une bobine supplémentaire à courant continu de telle sorte que le contacteur tombe aussitôtque la tension continue s'est abaissée en-dessous d'une valeur déterminée.
Les appareils à contact à mouvement de roule- ment du type décrit peuvent être exécutés de la façon la plus simple avec un petit chevauchement des temps de contact des différentes phases. Par conséquent, dans les cas dans. lesquels il n'estpas essentiel pour l'appareil consommateur, de réduire les ondulations du courantcon- tinu, on laissera le dispositif fonctionner sans selfs de suppression des ondulations dans le circuit à courant continu, on pourra même dans certains cas le laisser fonc-
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tionner avec un courant continu comportant des lacunes, de telle sorte que le chevauchement des temps de contact peut être réduit ou même nul.
D'autre pari,:,, on peut d'une façon très simple constxuire les appareils à contact à mouvement de roulement pour un grand nombre de phases, de telle sorte que lorsque c'est nécessaire on puisse obtenir une suppression des ondulations du courant con- tinu par exemple par l'utilisation d'un grand nombre de phases. On obtient des résultats particulièrement avan- tageux avec un montage à six phases et trois transforma- teurs individuels. On peut réunir par construction ces transformateurs individuels avec les selfs de commande et réduire par ce moyen la quantité de cuivre utilisée dans les enroulements.
Les appareils convertisseurs décrits réunissent tousles avantages que doit présenter un appareil con- vertisseur, à savoir un rendement élevé, un entretien réduit, des conditions de réparation très simples, l'éli- mination des erreurs provoquées par les erreurs de bran- chement, un degré d'utilisation élevé et par conséquent un faible poids, une indépendance à l'égard des.-effets des températures et une grande résistance à l'égard des effets des ébranlements. Ces avantages leur 'assurent une possibilité d'application universelle qui s'étend non seulement aux appareils de charge, mais encore à de nombreuses autres applications, par exemple également aux onduleurs.
Lorsqu'il s'agit d'un appareil consomma- teur d'énergie, qui ne comporte pas de tension opposée, on peut aussi assurer la polarisation au moyen d'un ai- mant permanent de telle sorte que soient conservés tous les avantages du convertisseur décrit. C'est ainsi qu'on peut alors utiliser un appareil de ce genre pour l'ali- mentation des projecteurs ou comme convertisseurs de sou- dure, auquel cas les selfs de commande ou les moyens cor-
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respondants servant à la suppression des étincelles sur les contacts et l'appareil même à contact doivent être établis de façon qu'il soit-possible d'assurer le fonc- tionnement temporairement en court-circuit, à savoir lors de l'allumage de l'arc sans qu'il se produise d'étincel- les de. rupture sur les contacts.
Lorsqu'on utilise des selfs de commande ou des selfs analogues à des transformateurs d'absorption pour décharger les contacts, l'appareil à contacts peut être mis en harmonie avec ces selfs de telle sorte qu'il soit possible de brancher l'appareil convertisseur directe- ment sur le dispositif d'utilisation par la manoeuvre d'un interrupteur dtenclenchement 31 sans démarreur et sans charge de base. Par ce moyen , on obtient une nou- velle simplification de la conduite de l'appareil con- vertisseur, On peutégalement donner aux selfs des di- mensions telles et y prévoir par exemple un échelon d'environ 3,10-3s tel que l'intensité du courant de court- circuit soit nulle d'une façon générale.
Enfin, dans l'exécution de l'appareil de la présen- te invention au point de vue de sa construction, on peut disposer à l'intérieur du boîtier les éléments qui sont soumis à une usure, comme les pièces de contact du con- tacteur ou encore les contacts de l'appareil à contacts, de façon qu'ils soient aisément accessibles de toutes parts après qu'a été retiré un capot insonore et étanche aux poussières, et qu'on puisse très facilement les sur- veiller et les remplacer.
l'ax suite des faibles pertes, les appareils décrits peuvent être exécutés avec un sys- tème de refroidissement d'importance moyenne, de sorte qu'on peut les blinder d'une façon qui empéche les li- quides de s'égoutter à travers la paroi, ce qui, par comparaison avec les autres convertisseurs connus, leur @ procure d'autres applications possibles.