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La présente invention se rapporte à un appareillage d'alimen- tation à régulation par redresseurs controlés par thyratrons pour l'ali- mentation d'un circuit de charge avec du courant unidirectionnel.
Suivant une caractéristique de l'invention une appareillage d'alimentation à régulation par redresseurs comprend un dispositif de redresseurs comportant un thyratron)adapté pour être alimenté avec une tension alternative d'une source duit arrangement et pour délivrer une tension unidirectionnelle à une charge ainsi que des moyens comprenant une source de référence pour contrôler l'allumage du thyratron suivant les variations des conditions du circuit de charge, afin de limiter l'effet de telles variations.
Les objets et caractéristiques de l'invention précédemment mentionnés, ainsi que d'autres, et la manière de les réaliser deviendront plus apparents en se référant à la description qui fait suite, prise en conjonction avec les 11 dessins qui l'accompagnent. Chaque figure forme un tout isolé et les similariés de références entre elles ne doi- vent pas être considérées comme représentant des similarités de fonctions
Les figures montrent diverses réalisations de circuits en ponts doubleurs de tension ou des pnts de Wheatstone à redresseurs et un circuit doubleur de courant, don l'un des éléments redresseurs est un tube à décharge gazeuse contrôlé par grille de commande(thyratron)
qui est utilisé à la fois pour le redressement et la régulation de cou- rant (ou de tension).
Se référant maintena nt à chaque figure tour à tour, la Fig 1 montre un circuit doubleur de tension avec un élévateur de tension.
Dans ce dispositif,un transformateur commun d'entrée Tl ali- mente par l'un de ses deux enroulements secondaires un circuit doubleur de tension consistant en un thyratron VA, un redresseur sec MR1 et les condensateurs doubleurs C1, C2 et par l'autre enroulement un pont à re- dresseurs secs MR2.
La tension de sortie V5 est la somme des tensions continues V3 du circuit doubleur et V4 du circuit élévateur en pont de redresseurs négligeant la chute de tension continue à travers la self L2 et la ré- sistance Rc. V3 est la somme des tensions VI et V2 aux bornes des con- densateurs doubleurs. La bobine d'amortissement L2 sépare les impédan- ces de source des tensions V3 et V4e La différence amplif iée entre la chute de tension dans Rc et la tension aux bornes d'une tube à cathode froide (V5) servant de référence de tension est utilisée comme polarisa- tion entre grille et cathode du thyratron Va, dans un bras du circuit doubleuro
Le courant du circuit es ainsi controlé dans d'étroites li- mites.
Si l'on désire garder constante la tension de sortie au lieu du courant de charge, on comparerait alors la chute de tension Rv (au lieu de Rc) au potentiel de référence, comme il est indiqué en lignes pointillées.
La tension de sortie maximum V5 disponible à partir de l'équi- pement d'alimentation dépend des conditions suivantes : a) Le taux maximum du thyratron utilisé, qui gouverne la ten- sion de sortie de la partie doublant la tension. b) Les limites de la tension ou du courant de charge que l'é- quipement d'alimentation doit effectivement fournir.
L'amplificateur à 2 étages montré dans le chemin de contrôle de Rc ou Rv sera décrit conjointement avec la Fige 8.
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La Fig. 2 est un bloc- schéma d'un dispositif fournissant.à la fois un contrôle de courant et de tension avec transfert automatique de l'un à l'autre à un point prédéterminé..
Le dispositif est substantiellement semblable à celui de la Fig. 1 pour ce qui concerne les blocs, les deux types de contrôle aux- quels on se réfère étant ici combinés et cependant effectivement séparés, dans les redresseurs MR3, MR4.
Dans le domaine des variations de charge et quand l'équipe- ment d'alimentation fournit un courant constant, la chute de tension dans Rv est toujours moindre que la chute de tension dans Rc. La po- larisation positive empêche ainsi le redresseur MR3 de conduire, tan- dis que le redresseur MR4 est conducteur. Au point de transfert du contrôle de courant au contrôle de tension les chutes de tensions aux bornes de Rv et Re sont égales. Quand la tension de sortie commence à s'élever au dessus de cette valeur, la tension aux bornes de Rv est- plus grande que la tension aux bornes de Rc, et MR3 peut conduire tan- dis que la polarisation positive empêche MR4 de conduire. Le contrôle de tension est maintenant effectif et le contrôlede courant est inopé- rant .
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La Fig. 3 est analogue à la Fig. 1 en ce qui concerne le courant, en ce sens qu'il fournit un circuit doubleur de tension avec élévation de courant, et permet d'obtenir un courant de sortie en sur- plus de celui limité par le taux de,courant du thyratron dans le circuit doubleur de tension.
Un transformateur de courant T2 a son primaire connecté dans le circuit d'alimentation A.C. du doubleur de tension. L'enroulement secondaire est connecté à l'entrée d'un pont à redresseurs MR2, et la sortie DC du pont est connectée en parallèle avec la sortie D.C. du doubleur de tension. Le courant de sortie peut être augmenté dans des limites évidentes suivant le nombre de tours du transformateur de cou- rant T2.
Un point mineur de différence entre les circuits des Figs.
1 et 3 est que dans la Fig. 1, la tension d'élévation est constante, tan- dis que dans la Fig. 3. le courant d'élévation varie avec le courant d'entrée (charge), donnant une caractéristique plus raide. Ceci est un avantage, puisque cela réduit le travail de régulation à accomplir par le thyratron.
La Fig. 4 montre un simple circuit multiplicateur de courant à thyratron dans lequel un thyratron contrôle un courant de sortie qui peut être beaucoup plus grand que le taux de passage du courant du thyratron seul, Les condensateurs shunt CI et C2 du circuit dou- bleur de tension de la Fig. 3 sont ici remplacés par les inductances séries Ll et L2 connectées comme pour un auto-transformateur. Le rap- port du courant fourni par le redresseur au sélénium MR1 au courant fourni par le thyratron est fixé par le rapport des impédances Ll et L2. Si
L1 = L2 et en supposant que l'impulsion du thyratron occupe 1/3 du cycle et que sa valeur moyenne de courant soit x, alors la valeur du courant pendant sa durée sera 3x.
Pour les 2/3 restant du-cycle tandis que les selfs d'amortissement maintiennent la circulation de courant malgré la chute de la tension de sortie.
2x x 3 x 2/3 = 4x; unités de courant seront fournies à travers le redresseur au sélénium MR1. Le courant de sortie total sera donc de 5x unités dont seulement
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x unités ont été fournies par le thyratron
Similairement, si
EMI3.1
Ll = 1,5 L20 alors 2,5x x 3 x 2/3= 5x. unités seront disponibles à partir du redresseur et x unités à partir du thyratron soit au total 6x unités.
Un désavantage de ce type de fonctionnement est la présence de courant continu dans l'enroulement secondaire de Tlo La Fige 5 suivante, montre un pont à redresseurs dont un élément est un thyratrone Pendant un demi-cycle de la tension d'alimentation, le thyratron V1 et le redresseur au sélénium MR3 sont conducteurs, et pendant le demi-cycle suivant MR1 et MR2 conduisent. Le fonctionnement est semblable à celui du pont ordinaire à redresseurs de sélénium excepté que soit le courant, soit la tensio peut être contrôlé entre limites par le thyratron. Puisque l'instant de décharge du thyratron est contrôlé, le pic de la tension inverse appliquée à MR1 peut être beaucoup plus grande que celle à laquelle on peut normalement s'attendre, par expérience, de la part de redresseurs au sélénium seuls.
Pendant la période où MR1 est conducteur CI se charge et garde la plus grande partie de cette charge pendant la période où la tension s'établit aux bornes du thyratron, au début du demi-cycle suivant Cette charge fournit une tension directe additionnelle au thyratron mais aussi une tension inverse additionnelle aux bornes du redresseur MR1.
Le pic de la tension inverse appliquée à MR2 ou MR3. ne peut cependant pas dépasser la tension aux bornes de la capacité réservoir C2 augmentée de la chute de tension; directe dans le redresseur conducteur de la paire, et cette tension est raisonablement constante si on utilise le contrôle de tension, Quand l'unité est à controle de courant les redresseurs doivent être choisis suivant les conditions de fonctionnement à tension de charge maximum.
Les deux types de contrôle, comme à la Fig. 1, sont indiqués à la Fig. 5.
CI doit être nécessairement ajouté pour éviter le court-circûitage du thyratron, et LI maintient rigoureusement uniforme le courant circulant dans le circuit pendant les intervalles d'allumage du thyratron, caractéristique qui s'applique à toutes les réalisations montrées.
La Figo 6 montre le dispositif de la Fige 5 auquel, comme à la Fige 3, on a ajouté un élévateur;de courant en prévision d'une application avec courant plus élevé, tandis que la Figo 7 montre l'adaptation correspondante de la Fige 5 par une élévation de tension basée sur le circuit de la Figel.
Ces Figs. 6 et 7 s'expliquent d'elles mêmes quant à leur formation.
Passant maintenant à la Figo 8, celle-ci montre l'utilisation d'un amplificateur pour le circuit de contrôle des figures précédentes pour améliorer la régulation et submerger entre autres les effets de changement du rapport de contrôle.
Pendant la vie du thyratron ces électrodes deviennent contaminées par d'infimes particules qui causent des potentiels de contact.
Ceci a pour effet d'augmenter la valeur de la tension de décharge anode-
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cathode et de changer la valeur du rapport de contrôle du thyratron.
Avec des changements de courants de grille de commande, des potentiels indésirables peuvent se développer à travers une haute impédance grillecathode et peuvent influencer de manière défavorable une petite tension appliquée et causer une fausse opération du thyratron.
L'addition d'un amplificateur double triode à vide comme montré à la Fig. 8 augmente considérablement la valeur de la tension de contrôle appliquée entre grille et cathode du thyratron. Cela réduit aussi considérablement la valeur de l'impédance précitée grille cathode du thyratron, et la tension interférence considérablement réduite est maintenant masquée par la tension de contrôle, Ceci permet d'utiliser effectivement le thyratron pour une plus grande durée.
La valeur maximum de l'incursion négative de grille peut également être limitée par le choix de l'amplificateur. A la fois les alimentations anode-cathode et grille-cathode de l'amplificateur sont stabilisées, l'alimentation d'anode l'étant un degré plus grand de celle de grille. La bobine d'amortissement L1 ayant une haute inductance, est en série avec le courant d'alimentation des deux sources. La source positive de MR1, MR2 à un tube à cathode froide de référence V1, connecté entre l'anode et la cathode du tube amplificateur pour stabiliser cette source. La source négative de MR3, MR4 est légèrement chargée et à une alimentation de courant raisonnablement constante, de telle sorte que cette tension est également constante.
Cet effet est aidé par la résistance constante de charge R2 et la résistance d'atténuation RI conjointement avec C5. Les deux sources sont interconnectées par les résistances R3; R4 et R5 qui fournissent un débit constant de courant, quand le tube amplificateur est au repos. Les valeurs de R3, R4 et R5 sont choisies de manière telle que le point de jonction entre R4 et R5 ne peut pas tomber négativement par rapport à la cathode d'une quantité supérieure à celle requise sous le débit de courant maximum du tube amplificateur. Le thyratron à sa grille connectée qu point de jonction de R4 et R5 et,sa cathode à la ligne de cathode afin de pouvoir établir l'incursion de grille maximum.
La Fig. 8 fournit donc également une méthode pour obtenir deux sources de tension réglées utilisant seulement un tube de tension de référence.
Les Figs. 9 et 10 montrent des dispositifs appliqués respectivement au circuit doubleur de tension et au circuit de pont pour augmenter la régulation du thyratron vis à vis des phénomènes transitoire, et sont jusqu'à un certain point des alternatives à l'utilisation de l'amplificateur de la Fig. 8.
Dans la Figo 9 pour le cas de doubleur de tension, les variations de tension aux bornes de C2 sont alimentées à travers la capacité de C4 de blocage DC à R2 et R3 en série. R3 a environ 1% de la valeur de R2. Les changements soudains de tension dans le circuit de charge sont présents aux bornes de C3 et également à une échelle plus faible aux bornes de C2. Environ 1% du changement aux bornes de C2 est amplifié en V2 (a) et appliqué avec la phase opposée entre grille et cathode du thyratron.
L'amplificateur double V2 (a) et (b) à sa cathode stabilisée au moyen du tube stabilisé V3 et de la portion connectée en polarisation automatique de cathode V2 (b). La résistance anodique R4 est une résistance anti-parasite (et non pas une charge) de faible valeur, et la grille stabilisée à un potentiel déterminé par la chute de potentiel dans le tube V3. Ce potentiel est transféré par action de polarisation automatique de cathode, à la résistance cathodique R5 et agit comme le potentiel stabilisé de la cathode de la section
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V2 (a), en parallèle avec celui-ci.
Si le circuit de charge est soudainement ouvert, la tension aux bornes de C3 aura tendance à s'élever, de même que la tension aux bornes de R3, et parsuite cette polarisation positive fera circuler plus de courant dans le circuit anodique de V2. Le thyratron recevra main- tenant une impulsion négative pour corriger la hausse résultante de tension. Si le circuit de charge s'ouvre juste après que le thyratron se soit déchargé, cette ouverture ne peut avoir d'effet avant que le thyratron se soit déionisé et soit prêt à se réallumer au cycle suivant de la tension du réseau, c'est-à-dire environ 10 à 20 millisecondes plus tarde
De la même manière évidemment- les phénomènes transitoires du réseau apparaitront aux bornes de C2 et seront traitées simultanément par V2 (a).
La Figo 10 montre l'application de ce principe de correction aux circuits en pont à thyratron unique. Ici, il n'y a pas de conden- sateur tel que C2 à la Figo 9 et en vue de assurer une réponse aux phé- nomènes transitoires du réseau, leurs effets sur le courant du réseau est utilisé grâce au transformateur!de courant T2 . Le secondaire de ce transformateur comprend la paire,en potentiomètre R2-R3, et la tension de réaction est prise aux bornes de 83, soit à partir du réseau, soit à partir du circuit de charge.
Autrement le fonctionnement du dispositif est identique à celui de la Fige 9.
Finalement la Fige 11 montre un dispositif de circuit pour la limitation automatique de la tension négative de grille appliquée au thyratron, et est également applicable au pont à thyratron unique de la Fige 10 et au circuit doubleur de tension de la Fige 9 auquel il est en fait appliqué à la Fige 11.
Aux bornes de sortie de la charge on a connecté un circuit consistant en R4, MR3 et R5 de telle sorte qu'il y a toujours un faible débit continu de courante La valeur de R4 est fixée en fonction de la valeur de R5 de telle sorte que la tension à la borne positive du redres- seur MR3 est une quantité fixe égale à la tension permise comme incursion négative pour la grille
La cathode de MR3 est reliée directement à la grille du thy- ratron et à la cathode du redresseur MR2. L'anode MR2 est reliée à la charge anodique du tube amplificateur V2.
Une augmentation de courant anodique en V2 (a) rend l'anode de MR2 de plus en plus négative, mais puisque la cathode de MR2 est un potentiel fixe, le courant cessera quand les deux bornes auront le même potentiel
Le potentiel positif maximum de la grille relativement à la cathode du thyratron est donc limité à la chute de tension à travers R4 et MR3 dans le sens directe
Bien qu'on ait montré dans la Fige 9, 10 et 11 un amplifica- teur avec une double triode on aurait pu tout aussi bien utiliser une simple triode ou une pentode pourvu que l'on stabilise la tension ca- thodique.
Alors la polarisation automatique de cathode fournie par l'utilisation de la seconde portion'du tube serait omise, et le tube V3 serait inséré directement dans le circuit de cathodeo Le dispositif montré est peut être une utilisation plus soupleo
Bien que les principes de l'invention aient été décrits ci- dessus en se référant à des exemples particuliers, il est bien entendu que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne con- stitue aucunement une limitation de la portée de l'invention.