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REGULATEUR DE LA TENSION AUX FAIBLES CHARGES DES REDRESSEURS A VAPEUR DE MER- -CURE MUNIS d'UN TRANSFORMATEUR INTERPHASE.
La présente invention est relative aux redresseurs à vapeur de mercure alimentés par des transformateurs dont les circuits secondaires sont couplés en étoiles complexes, présentant deux points neutres, ces derniers étant réunis en- tre eux par un enroulement de transformateur dit "interphase" ou d Absorption,
On sait que la caractéristique tension-intensité de ces redresseurs présente, pour les faibles intensités inférieures à une intensité critique, une allure fortement tombante, c'est-à-dire qu'il y a des surtensions appréciables lorsque les circuits d'utilisation sont faiblement chargés.
Dans les redresseurs industriels, utilisant des transformateurs hexa- phases double étoile, on observe, pour des intensités débitées décroissant de la charge critique (environ 1% de la pleine charge), à zéro, une élévation de ten- sion allant de zéro à 15% de la tension nominale.
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z Pour éviter cet inconvénient, il est de pratique courante de maintenir sur le réseau à courant continu, une charge minimum égale à la charge critique ou encore de brancher cette charge sur le réseau, au moyen d'un contacteur, lorsque le courant débité devient inférieur à l'intensité critique.
Ces deux procèdes conduisent à une perte appréciable d'énergie, l'en ploi du oontacteur n'évitant d'ailleurs pas les surtensions en cas de chute d'inten- site par suite d'une certaine inertie dans le fonctionnement du contacteur.
La présente invention a pour but de maintenir sensiblement constante la tension fournie par les redresseurs à vapeur de mercure munis de transformateurs interphases, sans perte appréciable d'énergie.
La variation de la tension aux faibles charges est due à la variation de la f.e.m. aux bornes du transformateur interphase, qui croît de zéro à une va.- leur "critique" (lorsque la charge elle-même passe de zéro à sa valeur critique) et qui amène progressivement le temps de débit de chaque anode de 1/6 à Y3 de pé- riode. La Société demanderesse propose d'utiliser cette f.e.m. de self pour ré- ajuster la tension fournie par le redresseur aux faibles charges.
L'objet principal de la présente invention est donc de présenter un redresseur dont la tension débitée est réglé par les forces électromotrices pre- nant naissance dans le transformateur interphase.
Un autre objet de l'invention est de régler la tension débitée par le redresseur en utilisant, après redressement, la tension alternative, de fréquence triple de celle du réseau, apparaissant aux bornes de la bobine interphase, éven- tuellement modifiée par un transformateur, soit pour ajouter une polarisation po- sitive croissante (jusqu'au point critique) à une tension alternative hexaphasée contrôlant les grilles, soit pour avancer la phase d'une telle tension hexaphasée en chargeant la self d'un circuit déphaseur.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accom- pagnent donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels : .. la fig.l représente schématiquement un dispositif, répondant au but de la présente invention par adjonction d'une polarisation positive, croissant rapi- dement avec la charge (jusqu'au point critique), à une tension alternative hexaphasée, contrôlant les grilles;
- la fig.2, cas A et cas B, sont des schémas explicatifs du fonctionnement du dispositif de la fig.l;
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- la fig.3 représente schématiquement un dispositif, répondant au but de la pré- sente invention par déphasage progressif en avant de la tension alternative hexaphasée contrôlant les grilles, la phase primitive de cette tension étant choisie de façon à provoquer, à vide, un retard d'allumage de 30 (de même que dans le cas de la fig.l.
A la fig,l, on a représenté un redresseur à vapeur de mercure 1, dont les anodes, telles que 2, sont alimentées en courant alternatif par les deux secon- daires partiels 3 & 4 d'un transformateur dont le primaire n'est pas représenté.
Les neutres des deux secondaires partiels sont reliés, de la manière connue, par le transformateur interphase 5, dont me point milieu est relié au pôle négatif 6 du réseau à courant continu, la cathode 7 du redresseur étant reliée au pôle positif 8 de ce même réseau.
Les anodes 2 du redresseur 1 sont munies de grilles de contrôle, telles que 9, soumises chacune, en plus de la tension alternative fournie à travers les résistances 12 par les secondaires 13 d'un transformateur, dont le primaire n'est pas représenté, au même potentiel continu, celui du point 10 par rapport à la cuve 11, La différence de potentiel entre les points 10 & 11 est la somme algébri- que de la tension constante négative V , par rapport à la cuve, apparaissant aux bornes de la génératrice 14 à courant continu et de la tension variable positive apparaissant aux bornes de la résistance ohmique 15, Cette dernière, shuntée par une capacité 16 d'égalisation de la tension, est alimentée à travers les redresseurs 17 & 18 par le secondaire 21 du transformateur 19 ;
leprimaire 20 de ce dernier est alimenté par la tension alternative, de fréquence triple de celle du réseau, appa- raissant aux bornes de la bobine interphase 5, dès que le redresseur débite, cette tension croissant avec le courant débité jusqu'au point critique. La capacité 22 est utilisée pour étouffer la composante continue de tension.
On sait que, lorsque le redresseur ne débite pas, aucune tension n'appa- raît aux bornes du transformateur interphase et le système est un hexaphasé pur; dans ce cas, chaque anode peut s'allumer, si la grille est positive à ce moment, au point situé à 30 de l'axe de symétrie de la partie positive de la sinusoïde représentative de la tension anodique correspondante; lorsque le redresseur débi- te, une tension apparaît aux bornes du transformateur interphase et, à partir du point critique, le système se comporte comme un double triphasé ; ce cas, cha- que anode peut s'allumer, si la grille est positive à ce moment, au point situé à 60 de l'axe de symétrie de la sinusoïde représentative de la tension anodique correspondante.
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Le fonctionnement du dispositif de la fig.l sera expliqué maintenant en @ se rapportant à la fig.2, cas A & B, où la courbe a apportée à ltaxe N représente la tension d'une anodes par rapport au centre de l'étoile correspondante (du secon- daire du transformateur alimentant le redresseur) et la courbe g, rapportée à l'axe C,la tension entre le point 10 et la grille de l'anode susmentionnée. La même courbe -g-, rapportée à l'axe N, représente le potentiel de grille par rapport à la cuve (point 11). Le cas A Correspond au fonctionnement à vide, le cas B à une charge supérieure ou égale à la valeur critique.
Lorsque le courant débité est nul, aucune tension n'apparaît aux bornes de l'interphase et une tension V, négative par rapport à la cuve, est appliquée au point 10 ; cette tension V est bien choisie (voir fig.2-A), la tension de grille ne devient positive qu'à l'axe de symétrie; l'anode ne peut donc s'allumer qu'avec un retard de 30 par rapport à l'allumage normal, et la tension moyenne aux bornes du redresseur est diminuée de ce fait.
Lorsque le redresseur débite un courant progressivement croissant jusqu'à la valeur critique, une tension croissante apparaît aux bornes de l'interphase, ain- si qu'aux bornes de la résistance 15. La tension continue négative appliquée aux grilles diminue donc graduellement. L'instant d'allumage de l'anode se rapproche donc progressivement de l'allumage normal, qui a lieu maintenant à 60 de l'axe de symétrie .± et, une fois passé le point critique, la situation est celle représentée au das B, où la grille est positive lorsque l'anode peut devenir conductrice. Dans ce das, la tension moyenne est la tension maximum qu'il est possible d'obtenir en charge.
On remarque cependant que l'on pourrait choisir les valeurs de ! et de la résistance 15 pour qu'au point critique, l'allumage de l'anode ait encore lieu avec un certain retard par rapport à l'allumage normal, de manière à ce que 1' progressive de l'allumage, après le point critique, puisse corriger la diminution progressive de la tension après le point critique et la maintenir constante,
La fig. 3 représente un autre dispositif, objet de l'invention,, dans lequel le déphasage de la tension de grille se fait d'une autre manière; les éléments similaires ont été désignés par les mornes numéros de référence que dans la fig.l.
Seul, le circuit d'alimentation de deux grilles, alimentées par des enroulements en opposition, a été représenté, les autres circuits d'alimentation des autres groupes de grilles en opposition étant similaires. Les grilles considérées sont alimentées en tension en forme d'ondes pointues, à travers les résistances 12 et les redresseurs respectifs 23 & 24 par le secondaire 26 du transformateur ......
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saturable 25 ;
le primaire 27 de ce transformateur est alimenté par l'un des secon daires 28 du transformateur d'alimentation des grilles, à traders une résistance 29 et un circuit déphaseur analogue à celui revendiqué dans le brevet belge 392.278 déposé, par la Société demanderesse, le 14 novembre 1932 pour "Perfectionnements aux moyens de commander le passage de l'énergie entre un circuit à courant alternatif et un circuit à courant continu" (4me perfectionnement au brevet principal 349.518 du 9 mars 1928). Ce circuit déphaseur comprend une résistance 30 et une inductance 31 à circuit magnétique saturable, sur lequel est bobiné l'enroulement 32 à courant continu.
Cet enroulement 32 est alimenté à travers les redresseurs 18 par la tension apparaissant aux bornes du secondaire 21 du transformateur 19, dont le primaire est alimenté à travers la capacité 22 par la tension apparaissant aux bornes de ltenrou- lement interphase 5.
Le rôle de l'inductance 31 est, comme il est expliqué dans le brevet men- tionné plus hauts de déphaser en arrière, par rapport à la tension d'alimentation, la tension apparaissant entre les points A & B, laquelle est appliquée à travers la ré- sistance 29, au primaire 27 du transformateur 25. Lorsque le circuit magnétique de l'inductance 31 se sature, la self devient très faible et la tension apparaissant entre les points A & B n'est plus que très peu déphasée par rapport à la tension d'alimentation.
La génératrice 14 à courant continu fournit aux grilles, de façon similai- re à la génératrice correspondante de la fig.l, une tension négative V1 par rapport à la cuve.
La tension de grille est déphasée en arrière, par rapport à la tension de l'anode correspondante, par l'action du circuit déphaseur mentionné plus haut, et,, pour des valeurs bien choisies de la tension V1 et de l'inductance 31, l'anode ne peut s'allumer qu'avec un retard de 30 par rapport à l'allumage normal, et la ten- sion moyenne débitée est abaissée par rapport au fonctionnement normal à vide. Lors* que le redresseur débite des intensités croissantes, la tension appliquée à la grill est progressivement déphasée en avant par rapport à sa phase primitive par l'action du circuit déphaseur et l'instant d'allumage est avancé de ce fait.
Avec un choix adéquat du rapport de transformation du transformateur 19 et du nombre de spires de la bobine de saturation 32, on obtiendra une avance de 60 de 1 "instant d'allumage lorsque la charge atteindra sa valeur critique.
Un grand avantage, présenté par le dispositif de la fig.3, de déphasage de la tension appliquée aux grilles, est que ces dernières sont polarisées néga tivement par suite de l'action de la génératrice 14 durant les périodes pendant
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lesquelles les anodes correspondantes sont négatives, ce qui réduit considérable- ment les possibilités de retour d'arc. De plus, l'emploi des redresseurs, tels que 23 & 24, supprime les pointes de tension négatives inutiles, fournies par les transformateurs, tels que 25.
En cas de retour d'arc, un dispositif de blocage par les grilles est prévu analogue à celui revendiqué par la Société demanderesse dans son brevet belge 388.593 déposé le 19 mai 1932 pour "Perfectionnements aux dispositifs et tubes élc- triques à vapeur" , Ce dispositif comporte un tube redresseur 33, du type Thyrat. présentant une cathode 34, une grille 35 et une anode 36 d'une génératrice à courant continu 37, débitant une tension V2, dont le pôle négatif est relié au pale négatif de la génératrice 14. La cathode 34 est reliée à la cuve du redresseur, en 11, et la grille 35 est reliée à la cathode 7 du redresseur par l'intermédiaire de la ré- sistance 38, les circuits de la cathode et de la grille étant reliés par la capacit 39 de stabilisation.
Lors d'un retour d'arc, la cuve devenant négative par rapport à la cathode, le tube 33 est rendu conducteur, la génératrice 37 applique aux gril- les une tension de base fortement négative par rapport à la cuve 1. Pour réamorcer le redresseur, il suffit de pousser un instant sur le bouton* poussoir 64.
Un tel dispositif de blocage par les grilles, en cas de retour d'arc, peut être également utilisé avec le schéma de la fig.l.
On voit donc que les dispositifs présentés par l'invention atteignent tous le but proposé, à savoir la réduction de la tension débitée par un redresseur à vapeur de mercure aux faibles charges, sans perte appréciable d'énergie.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particu- lières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre du présent brevet.-