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Dans la technique de réglage et de commande, en particulier lorsqu'on utilise des tubes électroniques, on a souvent besoin de tensions alternatives ou courants alternatifs ayant une allure spéciale en fonction du temps. En pareil cas entrent aussi en question des tensions et courants qui présentent, dans leur représentation graphique en fonction du temps, une ligne en dents de scie ou de forme rectangulaire, la fréquence devant souvent atteindre un multiple de la fréquence normale du courant alternatif.
L'invention a pour but de créer un convertisseur de fréquen- ce statique convenant pour de telles applications et qui est simple et fait une bonne utilisation des matériaux mis en oeuvre.
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On connaît déjà des convertisseurs de fréquence pour transformer uncourant alternatif n-phasé en un courant alterna- tif monophasé de fréquence n fois plus grande, dans lesquels des bobines de self à noyau de fer à aimantation préalable par courant continu, qui sont associées chacune à une des phases, sont reliées au système de courant alternatif n-phasé et entre elles, par exemple couplées en étoile, de telle façon, que. l'on puisse enlever au dispositif une tension qui est formée par l'addition des tensions de phase individuelles. Dans ces . convertisseurs de fréquence l'aimantation préalable par courant continu était réglée de telle façon que la durée de la partie positive de l'onde, correspondant uniquement à l'aimantation préalable, atteint pour chaque phase 1 de la durée totale de n la période.
De cette façon on obtient par l'addition des n- tensions une tension-somme de fréquence n fois plus grande et d'allure approximativement sinusoïdale.
Un inconvénient de cette disposition connue réside dans le fait que l'aimantation préalable par courant continu .doit être réglée de façon précise et doit être maintenue constante.
En outre, de tels dispositifs ne peuvent être que faiblement chargés, de sorte qu'il y a une mauvaise utilisation des maté- riaux employés par rapport à la puissance de sortie qui est dis- ponible.
L'invention est basée sur la constatation que par une augmentation de l'aimantation préalable par courant continu jusqu'à un multiple de la valeur nécessaire pour obtenir une allure sinusoïdale de la tension, la charge imposable à un tel dispositif peut être augmentée dans une mesure considérable, que l'on peut donc obtenir une bonne utilisation des matériaux et que l'on peut ainsi réaliser les formes spéciales des lignes caractéristiques qui sont souvent nécessaires et dont il est question ci-dessus. Les résultats sont particulièrement favorables
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lorsqu'on utilise, pour les noyaux des bobines de self ou des transformateurs, des matières faiblement magnétiques du type connu, ayant des lignes caractéristiques d'aimantation à coude brusque.
L'invention met cette constatation à profit et concerne un convertisseur de fréquence statique alimenté par un système à courant alternatif n-phasé et servant à produire un courant alternatif mono-phasé de fréquence n fois plus grande, lequel convertisseur est formé de transformateurs monophasés associés chacun à une des phases, qui sont couplés en étoile du côté primaire et ont des noyaux à aimantation préalable par courant continu, mais dans lequel les ampère-tours de magnétisation préalable par courant continu sont toutefois un multiple des ampère-tours nécessaires pour la saturation magnétique des noyaux des transformateurs, établis en une matière faiblement magné- tique ayant une caractéristique d'aimantation à coude brusque.
Les figures 1-3 montrent schématiquement quelques exemples d'exécution de l'invention. Ces exemples supposent l'emploi d'un système triphasé comme système d'alimentation à courant alter- natif n-phasé.
Aux trois conducteurs de phases R, S, T du système tri- phasé sont raccordés les transformateurs 1, 2, 3 à noyaux du genre envisagé ci-dessus, avec couplage en étoile des enroule- ments primaires la, 2a, 3a.
Selon la figure 1, la source de courant continu 4 fournis- sant le courant d'aimantation préalable est raccordée, d'une part, au point neutre du côté primaire des transformateurs et, d'autre part, au conducteur neutre 0 du système triphasé.
Une bobine de self 5 sert à maintenir constant le courant con- tinu d'aimantation préalable, sans prendre en considération la tension alternative se manifestant dans le circuit d'aimanta- tion préalable. Les enroulements secondaires lb, 2b, 3b des transformateurs sont couplés en série dans le même sens et reliés aux bornes 6 et 7, auxquelles se manifeste une tension
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alternative de fréquence n fois plus grande et auxquelles on pou@ enlever encourant correspondant
La figure 2 montre une inversion de la disposition selon la figure 1.
Le courant d'aimantation préalable passe par les enroulements secondaires lb, 2b, 3b couplés en série, tandis que les bornes 6, 7, servant à l'enlèvement d'un courant alternatif de fréquence n fois plus grande sont reliées, d'une part, au point neutre du côté primaire des transformateurs et, d'autre part, au conducteur neutre 0 du système triphasé.
Dans la disposition selon la figure 3, les enroulements secondaires lb, 2b, 3b servent à l'aimantation préalable et les enroulements tertiaires le, 2c, 3c servent à l'enlèvement du courant alternatif de fréquence n fois plus grande.
Le fonctionnement des trois dispositions est à peu près le même et sera décrit ci-après.
Par suite de l'aimantation préalable des noyaux des trans- formateurs, qui est grande par rapport aux ampère-tours nécessaires pour la saturation magnétique des noyaux, chacun des troiq noyaux se trouve à tour de rôle en saturation magnétique. Si l'on suppose une allure rectangulaire de la caractéristique d'aimantation et si l'on néglige la chute de tension dans les enroulements, la tension aux enroulements du noyau juste saturé est toujours nulle. Le point neutre a donc le potentiel de la phase dans laquelle se trouve chaque fois le noyau de transfor- mateur qui est saturé. Pour des raisons de symétrie la période de saturation pour chaque transformateur dure 1 d'une période, n dans le casjenvisagé donc 120 él.
Tel qu'on peut le conclure théoriquement et que l'expérience l'a confirmé, cette période de saturation est située, dans le temps, symétriquement par rapport au passage par zéro de la tension entre le conducteur de phase correspondant et le point neutre.
Etant donné que, comme il a été signalé, la tension du
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point neutre des transformateurs a chaque fois pendant un tiers de période la même évolution par rapport au conducteur neutre du système triphasé que le conducteur de phase correspondant du système triphasé, il se produit entre les bornes 6 et 7 d'une disposition selon la figure 2, une évolution de la tension en fonction du temps telle que représentée par le gros trait plein dans la figure 4 ou 5.
Comme on le comprend aisément, une tension d'allure similai- re se produit aussi entre les bornes 6 et 7 des dispositions selon les figures 1 et 3.
Abstraction faite d'une chute de tension résultant de la résistance et de l'inductance de dispersion des enroulements, il ne change en substance rien à l'allure de la tension entre les bornes 6 et 7 lorsqu'un courant est enlevé du dispositif à ces bornes, aussi longtemps que ce courant reste au-dessous d'une limite qui est donnée par les ampère-tours produisant l'aimantation préalable.
Par une modification des ampère-tours à courant continu la charge imposable au dispositif peut donc être adaptée aux conditions particulières dans chaque cas d'application. Des conditions favorables de travail pour le fonctionnement du convertisseur de fréquence selon l'invention pour une charge donnée peuvent être réalisées si l'on donne aux transformateurs des dimensions telles que la puissance voulue puisse être délivrée avec des ampère-tours à courant continu produisant l'aimantation préalable, qui sont environ le décuple de ce qui est nécessaire pour atteindre la saturation magnétique des noyaux des transformateurs.
Si l'on veut obtenir, non pas une allure en dents de scie, mais une allure approximativement rectangulaire des tensions alternatives ou des courants alternatifs de fréquence n fois plus grande, ce but peut être atteint par une autre forme d'exécution
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de l'invention, selon laquelle deux groupes comprenant chacun n transformateurs couplés en étoile du côté primaire, associés aux n phases du système à courant alternatif d'alimentation, forment chacun un convertisseur de fréquence élémentaire du genre décrit ci-dessus, dans laquelle disposition les noyaux des transformateurs des convertisseurs de fréquence élémentaires sont aimantés préalablement en sens opposés, tandis que les tensions des deux convertisseurs de fréquence élémentaire,
servant à engendrer des courants alternatifs de fréquence n fois plus grande sont superposées l'une à l'autre dans le sens d'un couplage en série.
Par suite de l'aimantation préalable en sens opposés des noyaux des transformateurs, les deux convertisseurs de fréquence élémentaires produisent des tensions en dents de scie, dans lesquelles les parties obliques des caractéristiques sont incli- nées suivant des sens opposés, tel qu'il ressort des figures 4 et 5. L'addition de ces deux tensions donne alors une tension totale de forme approximativement rectangulaire, tel que montré dans la figure 6.
Des dispositions de couplage à l'aide desquelles on peut engendrer des tensions ou courants de ce genre sont représentées dans les figures 7, 8 et 9. Les références employées dans ces figures sont les mêmes que dans les figures 1-3, sauf que les parties correspondantes du deuxième convertisseur de fréquence sont indiquées par l', 2', 3', etc.
L'invention n'est pas limitée à la production d'une tension de fréquence triple à partir d'un système triphasé, mais peut aussi être appliquée dans le cas de systèmes à courant alternatif ayant d'autres nombres de phases. A titre d'exemple, la figure 10 montre un convertisseur de fréquence pour la production d'une tension en dents de scie de fréquence sextuple, dans lequel le système triphasé R, S, T, est d'abord transformé, de la façon connue en soi, en un système de courant alternatif à six phases, à l'aide d'un transformateur 8 à six phases du
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côté secondaire. La production d'une tension en dents de scie à fréquence sextuple à partir de ce système à six phases se fait alors d'une façon analogue à celle décrite pour les autres exemples.
D'autres variantes de ces dispositions sont possibles.
Tel qu'il ressort plus spécialement de la figure 2 et de la des- cription qui l'accompagne, la tension en dents de scie de fréquence triple se manifeste dans ce cas aussi aux bornes de la bobine de self 5. Si l'on munit cette bobine d'un enroulement secondaire on peut aussi enlever à celui-ci un courant correspon- dant de fréquence triple.