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Montage redresseur comportant au moins deux redresseurs polyphasés.
L'invention concerne un montage redresseur comportant au moins deux redresseurs polyphasés équipés de tubes commandés, à remplissage de gaz ou de vapeur. Ce montage, est caractérisé par le fait que les redresseurs sont connectés aux mêmes enroule- ments du transformateur d'alimentation et que les cathodes d'au moins l'un des redresseurs polyphasés sont reliées aux enroule- ments mentionnés du transformateur d'alimentation de sorte que ces cathodes se trouvent, par rapport au point neutre du trans- formateur, à une tension alternative et que chacun des organes de commande des dits redresseurs,
est relié au point neutre du transformateur d'alimentation par un circuit dans lequel agis- sent à la fois une tension continue de réglage commune à laquelle est superposée une tension alternative et une tension de compen-
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sation qui permet d'annuler la tension qui est obtenue entre les cathodes et le point neutre précité, et qui pourrait provoquer une tension alternative indésirable entre les organes de com- mande et les cathodes.
La tension alternative superposée dont il est question ci-dessus est une tension alternative sinusoïdale de fréquence égale à celle de la tension alternative d'alimentation.
Ce montage redresseur offre un sérieux avantage : des redresseurs polyphasés (au nombre de deux au moins) peut être relié à une charge séparée, à réglage individuel. Si, à cette fin, on reliait toutes les anodes au transformateur d'ali- mentation, alors que dans les redresseurs biphasés, chaque paire de cathodes est reliée par l'intermédiaire d'une charge indivi- duelle au point neutre du transformateur, on ne pourrait mettre à la terre qu'une seule paire de cathodes. Comme, dans ce cas, le point neutre du transformateur ne peut plus être mis à la terre, le point neutre est porté à la tension continue variable de la charge à régler, qui est reliée aux cathodes mises à la terre.
La seconde paire de cathodes est reliée, par l'inter- médiaire de la seconde charge, à ce point neutre de tension variable, de sorte qu'il n'est plus possible de régler exacte- ment la seconde charge. En effet, dans ce cas, l'intensité du courant dans la seconde charge dépend de la tension du point neutre qui constitue un des pôles de la charge. L'inconvénient qu'au moins une paire de cathodes est portée à une tension al- ternative, est annihilé par la tension alternative compensatrice existant dans le circuit de commande.
Au lieu d'un transformateur normal, on peut aussi utiliser un auto-transformateur.
La tension continue régulatrice peut se prélever, par exemple, de la charge elle-même pour obtenir un réglage à une tension constante lors d'une variation de ladite charge
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en particulier pour régler la vitesse de moteurs à courant continu.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien con- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particulari- tés qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Sur la fig. 1, les bornes de la tension de secteur 1 et 2 sont reliées à un transformateur 3, dont l'enroulement secondaire est relié aux cathodes 4- des tubes 5 à atmosphère de gaz ou de vapeur d'un redresseur biphasé. Les anodes 6 de ces tubes sont connectées à l'une des bornes de la charge 7 (par exemple l'enroulement de champ du moteur à courant continu à ré- gler) et l'autre borne est reliée, de façon usuelle, au point A mis à la terre du transformateur 3. La charge 7 est shuntée entre les points 8 et A, par un appareil régulateur 9 approprié au but envisagé qui fournit aux bornes 10 et 11 une tension régulatrice variable avec les conditions de tension imposée à la charge 7.
Cette tension de réglage qui dans le cas envisagé, est 2 V (la tension continue de la borne 11 peut être +V ou -V par rapport au point 10), est appliquée d'une part, par l'intermédiaire de l'en- roulement secondaire du transformateur, aux cathodes 4 et d'autre part, par l'intermédiaire d'un dispositif déphaseur, aux grilles 12. Le dispositif déphaseur est pour chacun des tubes redresseurs, constitué par une résistance 13, un condensateur 14, une résis- tance 15 et un condensateur 16.
Les cathodes 4 se trouvent donc à une tension alterna- tive par rapport au point neutre A du transformateur 3. Sur la fig. 2,-ceci est représenté schématiquement par la tension alternative AK. En admettant que la caractéristique d'amorçage des redresseurs coïncide avec le potentiel de la cathode, la courbe AK représente donc en même temps la caractéristique
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d'amorçage par rapport au potentiel du point A.
Dans le cas consi- déré la demi-tension AK du transformateur 3 est déphasée d'environ 90 dans le réseau déphaseur et est appliquée aux grilles 12, ce qui est encore représenté par un diagramme vectoriel séparé (fig.3)- Sur la fig. 2, à la tension AK correspond donc, décalée de 90 . la tension alternative GK, c'est-à-dire la tension entre la grille G(12) et le conducteur cathodique K(4). Par rapport au point A, les deux tensions AK et GK peuvent être additionnées, car toutes deux agissent dans le circuit de grille 12-15-13-E-11-10-A-K-4.
Cette addition fournit la tension représentée par la courbe AKG.
Dans le cas représenté, c'est le redresseur dont la tension anodique est positive par rapport à la cathode qui s'amorce, à savoir au point X lorsqu'on considère cet amorçage par rap- port au point neutre A. Lorsqu'on considère l'instant d'amor- çage par rapport au conducteur cathodique K(4), comme on le fait normalement, l'amorçage se produit au point X' qui, en ce qui concerne l'instant coïncide avec X comme le montre la verticale en pointillés. En déplaçant la tension AKG vers le haut ou vers le bas à l'aide de la tension régulatrice continue +V ou -V, on peut moduler entièrement le tube redresseur con- sidéré, c'est-à-dire théoriquement avec un déphasage de 0 à 180 .
C'est ainsi que, si la tension régulatrice est par exem- ple, de +V par rapport à l'axe des zéros ce qui est représenté sur la figure, la tension résultante peut être représentée par AKG' et l'amorçage se produit au point Y au début de l'alter- nance positive. Le redresseur fournit alors la tension maximum.
Lorsqu'on ramène la tension régulatrice à -V, la tension résultante tombe à AKG" et l'amorçage se produit à la fin de l'alternance positive pour l'anode du redresseur, à savoir au point Z. Comme il a déjà été mentionné, l'amorçage réel par rapport à la cathode 4 (K) s'effectue au point d'intersection de la tension alternative déphasée GK et de l'axe des zéros,
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et la tension GK, également superposée à la tension continue régulatrice +V respectivement -V, provoque des amorçages respectivement en Y et en Z.
Dans le montage représenté sur la fig. 1, les tensions sont choisies de façon que la tension alternative d'alimentation de chacun des redresseurs, donc la tension AK, fasse elle-même office de tension compensatrice pour la grille et ce, en sens inverse, donc KA, dans le circuit de grille, ce qui peut s'ob- tenir aussi par le fait que la tension alternative de grille appliquée à G provient, après déphasage, de KA. Dans le circuit de grille total agissent donc la tension de compensation KA, (qui fait office de tension d'alimentation sous forme de AK) la tension continue 10-11 et la tension alternative de grille de G.
De la figure il résulte que pour permettre la modula- tion totale la valeur de crête de GK (GK), doit être approxima- tivement égale à la tension V. En réalité, cette valeur de crête peut être légèrement inférieure à V, car le redresseur n'est pas nécessairement modulé sur 180 . mais par exemple sur 165 à 175 . Pour la facilité, on admettra cependant que GK = V ou GK = V (1) exprimé en tension efficace.
La fig. 3 montre, par un diagramme vectoriel, les tensions alternatives et les déphasages. Le vecteur de tension GK (aux bornes du condensateur 16 de la fig. 1) est perpendicu- laire au vecteur GD (tension aux bornes de la résistance 15 de la fig. l). La tension résultante DK est de nouveau per- pendiculaire au vecteur DE (tension aux bornes de la résistance 13). Comme la tension continue 10-11 n'est pas représentée vectoriellement, le potentiel du point E peut aussi être posé égal à celui du point A, de sorte que le vecteur KE = KA est égal à la demi-tension du transformateur (voir Fig. 1) dont provient GK.
Du diagramme vectoriel il résulte
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EMI6.1
KE=2 GK (4) en substituant dans (4) la valeur de GK tirée de (1), on obtient:
EMI6.2
Comme KE=KA (voir fig. 3), ceci implique que, lorsque la moitié de la tension du transformateur est égale à @ fois la demi- tension continue régulatrice, on obtient la compensation exacte.
Donc, si la tension de secteur est, par exemple, de 220 V, KA = 110 V. Si la tension régulatrice de +V à -V = 2V = 156 volts, V = 78 volts et V @ égale aussi 110 volts, de sorte que la condition (5) est satisfaite.
Aux bornes de l'enroulement secondaire du transforma- teur d'alimentation 3 est encore raccordé un second redres- seur biphasé et les anodes 18 des tubes 17 de ce redresseur sont reliées au transformateur. La commande de ces redresseurs s'ef- fectue à l'aide des transformateurs saturés 19 qui sont insérés entre les grilles 20 et les cathodes 21. Les cathodes sont re- liées, par l'intermédiaire d'une seconde charge à régler 22, au point A mis à la terre et se trouvent donc, par rapport à A, à une tension continue variable, ce qui ne présente aucun inconvénient pour la commande de ces tubes. La charge 22 peut être, par exemple, l'induit d'un moteur à courant continu dont les enroulements de champ constituent la charge 7.
La charge 22 peut se régler en déplaçant les pointes de tension des transformateurs 19 à l'aide de moyens connus qui, pour simplifier le dessin, n'y sont pas représentés. Comme on le
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sait, l'utilisation de pointes de tension permet d'obtenir un réglage très précis de la tension. Si le réglage ne doit pas être extrêmement précis, on peut utiliser pour la commande des redresseurs 17, une tension alternative superposée à une tension continue variable, ce qui fournit un appareillage meilleur marché, car les transformateurs saturés 19 sont plus économiques que la source de tension continue régulatrice 9.
Dans ce cas, les cathodes des redresseurs 17 peuvent aussi être reliées à l'enroulement du transformateur et comporter comme les redresseurs 5, un appareil de commande, la tension alternative cathodique étant aussi compensée d'une manière analogue. La fige 4 représente un tel montage.
Dans ce montage, on peut remplacer le transformateur 3 par un auto-transformateur.
Il peut arriver que la tension continue régulatrice disponible ne satisfasse pas à la condition précitée 2V = 156 volts et que cette tension ne puisse être obtenue qu'à l'aide d'un appareil régulateur 9, beaucoup plus compliqué (fig. 1).
Dans ce cas, il est impossible d'obtenir une compensa- tion suffisante.
Suivant l'invention, dans de tels cas, la tension de compensation s'obtient aussi à l'aide d'un enroulement de transformateur auxiliaire,de préférence, enroulé sur le transformateur d'alimentation. Comme l'enroulement auxiliaire ne doit débiter qu'une faible puissance, par exemple, 0,1 W pour une puissance de redresseur de 100 W, ceci ne constitue pas un inconvénient.
La fig. 5 montre un montage analogue à celui de la fig. 1, avec cette différence cependant qu'il comporte entre les deux résistances 13 un transformateur avec enroulement compensateur 23, tandis que la tension continue est appliquée au milieu C. Le diagramme vectoriel de ce montage est représen-
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té sur la fig. 6 et reproduit à grands traits celui de la fig. 3, dont il ne diffère que par le vecteur EC qui est égal à la demi-tension de l'enroulement auxiliaire 23.
De la même manière que ci-dessus, on obtient de nouveau
EMI8.1
Cependant, la demi-tension de l'enroulement auxiliaire est maintenant
EC = KC - KE (6) ou
EMI8.2
et, comme la tension alternative KC est aussi égale à KA, on obtient
EMI8.3
Si la tension alternative du secteur est, par exemple, de 380 volts, et la tension continue régulatrice totale par exem- ple de 100 volts, on obtient :
EMI8.4
L'enroulement auxiliaire doit alors fournir au total une ten- sion de 100 volts.
Si la tension alternative du secteur est encore de 380 volts, et que la tension continue régulatrice est de 200 volts, on obtient :
EMI8.5
L'enroulement auxiliaire doit alors fournir 180 volts et doit être inversé, car EC est négatif. Le diagramme vectoriel devient alors celui représenté sur la fig. 7.
Si la tension de secteur est de 220 volts, et que la tension continue régulatrice est de 156 volts, on obtient :
EMI8.6
en d'autres termes, l'enroulement auxiliaire est superflu ce
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qui laisse subsister en principe le montage représenté sur la fig. 1, mais avec un auto-transformateur. Si, pour une raison quelconque, on désire un autre montage déphaseur, on peut uti- liser par exemple le montage représenté sur la fig. 8, dans lequel le déphasage s'obtient à l'aide d'une self-induction 24 à prise médiane, d'une résistance réglable 25 et d'un conden- sateur 26. La tension aux bornes de l'enroulement de trans- formateur auxiliaire 23 doit alors être choisie plus grande, suivant la grandeur de la self-induction 24.
Dans le cas repré- senté, le dispositif de réglage 29 s'ajuste à la main.
Dans le cas d'un redresseur triphasé conforme à l'in- vention, le montage peut se réaliser de la manière représen- tée sur la fig. 9.
L'auto-transformateur triphasé 30 est connecté aux bornes 27, 28 et 29 du secteur. Les tubes redresseurs 31 com- portent des grilles 32 dont chacune est raccordée à un enroule- ment auxiliaire 33 dont la tension est décalée de 120 par rapport à la tension cathodique en 30 ; enroulement auxi- liaire 33 du transformateur est monté en série avec l'enroule- ment auxiliaire 34. Les bornes de l'enroulement 34 sont raccordées à l'appareil régulateur 9 de la tension continue et celui-ci est relié au point neutre A de l'auto-transfor- mateur. L'enroulement 34 participe à la compensation, tandis que les enroulements 33 provoquent le déphasage de 120 pour chaque tube 31. Les autres redresseurs sont raccordés de la même manière.
Pour plus de clarté, le circuit de commande du tube d'extrême gauche n'est pas représenté. Pour simplifier le dessin, les redresseurs 35 du second montage redresseur, sont reliés par leurs anodes, aux montages transformateurs 30 et peuvent être commandés, par exemple, de la manière re- présentée sur la fig. 1. Le diagramme vectoriel de ce montage comportant les tubes 31 est représenté sur la fig. 10.
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La fig. 11 montre un schéma de l'appareil régulateur 9 proprement dit qui convient particulièrement bien en com- binaison avec le montage conforme à l'invention. La tension aux bornes de la charge 7 est appliquée à un appareil de commande 36 qui influence la tension de grille du tube redres- seur auxiliaire 37. La cathode de ce tube est reliée, par l'intermédiaire d'un tube stabilisateur 38, au milieu A de l'autotransformateur 3. Le tube auxiliaire 37 est alimenté par un transformateur auxiliaire 38 et sa charge est consti- tuée par une résistance 39 qui est shuntée par un condensateur d'uniformisation 40. Par suite de l'insertion du tube stabili- sateur 38, la cathode du tube 37 se trouve, par exemple, à une tension de +80 volts par rapport au point A.
Si les tensions dans l'appareil régulateur 9 sont choisies de façon que, par suite de l'influence exercée par l'appareil régulateur 36 sur la grille du tube 37, la tension aux bornes de la résistance 39 varie de 0 à -160 volts, le point 11 pourra donc varier de +80 volts à -80 volts, ce qui assure la tension con- tinue régulatrice précitée de +V à -V.
Comme il a déjà-été mentionné, le montage qui vient d'être décrit de l'appareil régulateur 9 convient particuliè- rement bien au montage conforme à l'invention, car le trans- formateur auxiliaire 38 peut être combiné avec l'enroulement de transformateur auxiliaire 23 de la fig. 5 qui contribue à la compensation. La fig. 12 représente une telle combinaison dans laquelle des organes correspondant à ceux des figures précédentes portent les mêmes chiffres de référence. Après l'explication du fonctionnement du schéma représenté sur la fig. 11 il sera superflu d'expliquer le fonctionnement du schéma représenté sur la fig. 12.
Dans ce schéma, la réalisa- tion est rendue plus simple et plus économique par l'utilisa-
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tion d'un enroulement de transformateur auxiliaire 23 qui fournit non seulement une partie de la tension de compensation mais aussi la tension anodique pour l'appareil régulateur.