CH103744A - Transformateur multiplicateur de phases. - Google Patents

Description

Transformateur multiplicateur de phases.

En raison de 1'interet qu'il y a ä aug menter 1e nombre des anodes d'un convertis seur ä. vapeur de mercure, an a dejä propose divers dispositifs pour accroitre 1e nombre de phases du courant second.aire fourni par 1e transformateur qui alim,ente 1e convertisseur. Une solution co.nnue consiste ä, utiliser un groupe d'enroulements ouverts et issus d'un meme centre, lequel sert de point neutre, Pltuieurs systemes, bä=tis sur ce p.rircipe et se differenciant par la nature des enroule ment.s ouverts clui les composent ont fait 1'objet de brevets ant@rieurs. Mais, avec ce mocle de distribution, 1e poids des matieres premieres necessaires pour un transformateur cl'une puissance donnee augmente au fur et ä mesure clue 1e nombre des "anodes s'accroit, en Sorte que 1'utilisation de 1'appareil devient rapidement m@diocre.

Pour eviter cet inconvenient, une me thode egalement connue con`siste ä superposer Jans 1e seconclaire du transformateur, un enroulement etoile et un enroulement polygo nal. Divers dispositifs qui reposent Sur ce principe ont d.ejä ete utilises; mais ils pre-

sentent tous 1e clesavantage de ne pas per mettre d'obtenir un nombre de prises secon daires superieur ä six fois 1e nombre des phases primaires. En effet, si an a recours ä, la representation vectorielle pour figurer ces dispositifs, an obtient dans 1e cas d'un Primaire triphase (fig. 1), une etoile ä six branches rectilignes et simples 01, 0l', 02, 02', 03, 0$', s.uperposee ä un hex@agone re gulier 1, 2', 3, 1', 2, 3', de telle fagon que, entre deux branches conseeutives de 1'etoile, il ne se trouv e qu'un cöte ou un sommet du Polygone. 0n determine les prises de cou rant secondaire en tragant un cercle qui a pour centre 1e centre de l'etoile; ce cercle coupe evidemment chaque Branche de 1'e toile en un seul point, <I>p, q. . .,</I> et chaque cöte de 1'hexagone -au plus en deux points <I>a, b; c, d'.. .</I> Il n'est .donc pas possible cl'obt.e nir un nombre de prises secondaires qui soit Auperieur ä trois fois 1e nombre de branches de 1'etoile. D'autre Part, 1e nombre des branches de 1'etoile ne peut - depasser deux fois 1e__ nombre d-es phases primaires. Il en resulte que 1e nombre des prises secondaires est au plus ebal a. six fois 1e nombre des phases primaires.

C'est ainsi, notamment que dans 1e cas du triphase, 1e montage ne permet pss d'ali- menter plus de 18 anodes.

La presente invention, qui utilise elle nussi ce principe connu de la Superposition cl'enroulements etoiles et polygonaux, a trait ä un transformateur qui permet d'augmenter, Jans des limites träs grandes, 1e nombre des anodes alimentees par un meme transforma- teur, tout en conservant une Bonne utilisation des conducteurs secondaires.

Lobjet de la presente invention est un transformateur multiplicateur de phases Jes- tin6 notamment ä. alimenter un redresseur de courant A, anod.es multiples, dont 1e secon- daire est constitug par une Superposition d'enroulements- et qui repond simultanemetit aux trois conditions suivantes, gnoncees düns 1e langage de la representation vectorielle; 1 L'un au moins des enroulements est une gtoile dont 1e centre sert de point neutre. 2 L'un au moins des enroulements est lui polygone.

3 Entre deux branches quelconques de 1'koile, il se trouve toujours au moins deux tronVons nun paralleles d'enroulement, et les extremitgs d'au moins deux pliases.

a titre d'exemple, an a decrit ei-dessous et reprgsente au dessin annexe plusieurs sehemas d'enroulements secondaires de formes d'exkution de 1'objet de la presente inv ention.

La fig. 1 muntre un disp-ositif dejä eonnu; La fig. 2 muntre 1e Schema d'un trans- formateur multiplicateur de phases d'apres une premiere forme d'execution, dans 1e oas dune alimentation diphas.ee et dune distri- bution ä. 11 pliases; La fig. 3 muntre, dann 1e meme. cas, une clisposition des enroulements Sur les deux noynux d'un transformateur; La fig. 4 muntre 1'enroulement secon- daire dune deuxieme forme d'exkution dis posge pour 1'alimentation en parallele de deux convertisseurs;

La fig. 5 muntre 1e Schema des enroule ments @cl'un trän sformateur multiplicateur cle phases suivant une troisieme forme cl'exgcu tion, ä eircuit magngtique unique, et ä eliamp tournant avec la frequence du cou rant prima-ire; La fig. G muntre de meme 1e Schema dune quatrieme forme d'exkution ä, circuit magn Itique unique dann laquelle la vitesse de rotation du flux peut etre infgrieure ä, la frequence du primaire; La fig. 7 se rapporte ä une cinquieme forme dexäaution dans laquelle 1e seconclaire comporte un enroulement etoile et un en roulement polygonal et en outre des enroule ments ouv erts issus de divers points du po lygone; La. fig. R moritre mie sixieme forme d'exe cution comportant une combinaison plus complexe d'enroulements gtoilgs et polygo naux.

La realisation des trois conditions indi quees ei-d@essus comme necessaires pour realiser 1'invention est illustree dune fagon liarticulierement simple par la fig. 2. Cette figure est et:ablie dann 1e cas dun apparml dont 1e primaire est diphase et qui alimente une distribution secondaire, avee point neu tre, i, 11 phases. Pour la clarte cle la figure, an a representg par une ligne ondulee de di rection Horizontale les enroulements places Sur un des noyaux du transformateu.r et par une ligne onclulee cle chrection verticale les enroulements plac-(s Sur 1e deuxieme novau. Ces noyaux sont supposes "etre magnetises par un enroulement primaire nun represente Sur la figure. Le point neuere 0 de la distribution est obtenu ä 1'a.icle de plusieurs @enroulements constituant les branches dune etoile telle que 0A, <I>OB, 0C, 0D.</I> Le point 0 sert de point neutre ou de pöle negatif ä la, distribu tion ä. courant continu lorsque 1e transfo.rma teur alimente un conv ertisseur ä v apeur cle mercure. Les pöles de la distribuhon poly phas6e 1, 2, 3 <B>...</B> 11, dopt 1e nombre est beau coup plus grand que celui des sommets de 1'etoile <I>A, B, C, D</I> avec lesquels ils peuvent ne pss coincider, sont obtenus ä 1'aide des

sommets d'un Polygone irregulier 1 1', l'2, _' 2' etc.; ce Polygone peut etre symetrique uu dissymetrique; cette derniere disposition est avantageuse Jans 1e cas oii plusieurs con vertihseurs sont destines ä fonctionner simul tanPment. 0n voit quo chacune des Bornes d'a.limentation 1, 2, 3 <B>...</B> est connectee ä la suivante, -au moyen de deux trongons au moins d'en.roulement, places sur des noyaux ir.a.giietiques differents.

L'alimentation diphasee et la distribution ä 11 phases qui sont decrites ei-dessus, ne sont donnees qu'ä titre d'indication et 1e montage peut etre generalise süns difficulte quel quo sofft 1e nombre de phases primaires et s econd.aires. Il en resulte quer, comme il est dit plus haut, 1'invention permet d'obtenir mi nombre de pöles secondaires aussi grand qu'un 1e veut; ce nombre n'ü donc plus pour iimite. comme dans los. dispositifs a.nterieure nient connus, le sextuple <B>d,1--i</B> nombre des phasea primaires.

La fig. 3 üidique la disposition des enrou !enients de la fig. 1 sur los deux rioyaux du transformateur et met en relief cer taines particula.rites de construction inte ressantes qui pourront etre adoptees. Cha que noyau est alimente par un Primaire <I>P h, Q S</I> (qui pourräit eire confondu en totalite ou en Partie avec 1'enroulement se condaire). L'enroulement second@aire etoile est obtenu par los trongons d'enroulement <I>NA, NB, NC, ND;</I> 1'ienroulement secon daire polygonal par los bobirres 1 1', 1' 2, 2 2' etc., qui sont placees .alternativement sur chacun des deux noyaux. Si ces bobirres sont (d'apres des dispositions connues) r6pa.r ties sur los noyaux magnetiques, de ma ni6re ä diminuer los fuites et ä, augmenter 1e coefficient d'induction mÜtuelle entre Primaire et seconda.ire, an arrivera ainsi, sinon ä eli miner, tont au moins ä, reduire notablement los selfs d'anode qui jusqu'ici etaient un aceessoire indispensable et coüteux, des con vertisseurs h, vapeur de mercure.

D'a.utre pari, pour diminuer la longueur des connexions secondaires, ex eviter los croisements, an utilise avantageusement la disposition indiquee sur la fig. 3, disposition Japres laquelle los bobirres alternatives sont placees en regard los unes des autres. Pour cela, an choisit une forme de Polygone tolle quo 1e nombre des spires d'un groupe de deux bobirres tolles quo 1'-2 et 1-1' sofft egal ä celui des groupes voisins tels quo 1-11', 11'-11 et .ainsi de suite.

0n n'a .represente ni 1'enroulement Pri maire, ni la disposition de 1'enroulement se- condaire sur 1e au los noyaux maggnetiques. Cette disposition peut Ure en effet sofft celle de la forme d'execution des fig. 2 et 3, sofft celle qui Sera dkrite Jans la suite, avec un noyau magnetique forme. Dans 1e cas oü 1'en- roulement est fait sur dieux noyaux d'iphases, chaque cöte de Polygone tel quo 1, 2 ou 2, 3 est la resultante de deux enroulements de nombres de spires convenables respectivement sur los deux noyaux et pouvant etre repre- sentes par des vecteurs paralleles aux branches de 1'etoile.

La fig. 4 a trait au cas de 1'alimentation de deux convertisseurs en parallele. Pour la clarte de la figure, los vecteurs figurant los forces electromotrices 'resultäntes entre los sommets consecutifs d'üns los enroulements secondaires ont ete räpreser < tes Jans 1'espace par leurs projections verticales et horizon tales.

La figizre a ete falte dans le cas parti- culier dune repartition polyphasee double. La tension efficace engend@ree dass chacun des trongons est proportionnelle ä leur projec-- tion horizontale. Sur la figüre, an a suppose qne 1'enroulement etöile comportait deux groupes de quatre branches fonctionnant en= parallele. En projection horizontale, ces bran- ehe:s-sont 0,1; 0,4; 0,7; 0,10. En projection verticale apparaissent los huit branehes ,de 1'etoile complexe 0,1; 0,4; 0,7; 0,10 et 0,1'; 0,4'; 0,7'; 0,10'. Dans los enroulements tel.s quo 0,1 et 0,1', los forces electromotrices sont egales, bien quo los points 1 et 1' ne soient pas directement co@nnectes electriquement..

Entre deux quelconques des huit sommets de 1'etoile sont repartis trois trongons d'en- roulement polygonal avec deux prises. En pro-

jection horizontale los prises intermediaires ainsi constituees sont p.rojetees en `?, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12. Ces points correspondent en pro jection verticale ä 2_ 2'; 3, 3'; 5, 5'; 6, 6'; 8, 8'; 9, 9'; 11, 11'; 12, 12', servant ä ali menter los 24 anodes de deux convertisseurs ä 12 anodes fonctionnant en paralleles. Deux sommets homologues quelconques tels quo `? et 2' possedent 1a remarquable propriete qu:e tout en n'etant par directement connectes electriquement, ils sont au m.eme potentiel, dissposition qui peut etre avantageuse pour la stabilitd de 1'arc.

Pour diminner 1e nombre des fils sortant de la carcasse du transformateur res sortier de fils etant toujours clelicates ä realiser, an pourra avee avantage placer los differents eireuits ma-netiques av ec leurs enroulements, dann une cuve ä huile unique, cl'oü s'dcha.p peront seulement los fils de jonetion aux anodes, 1e fil du point neutre, et los fils d'alimentation Primaire.

Dans cYautres fo,rmes d'execution de 1'ob ,jet de 1'invention, 1e secondaire est bobirre sur un cireuit magnetique unique, ä 1'inte rieur ducluel 1e champ tourne.avec la. frequence du courant Primaire. Dans 1e ras de la fib. 5 en particulier, l'enroulement Primaire est forma :de bobirres 1, qui produisent un champ tourna.nt dan.s un circuit magnetique eircu laire; il va de soi quo ce Primaire peut etre, suiv ant los ras, alimente par du conrant cli phad, triphase ou Polyphase (triphase dass le ras de la figure) et monte en etoile an en Polygone (en Polygone Jans 1e cas de Ilii fi gure). Le courant Primaire .arrive par los Bornes 2, 3 et 4. L'enroulement secondaire se compose d'un certain nombre de bobirres re pai-ties en deux groupes et dort 1e coefficient d'induction mutuelle est aussi Brand quo pos sible, de faQon ä maintenir un facteur de puis sance elev e. Le Premier groupe consiste en un certain nombre de bobirres 5 disposees en Serie et reproduisant la disposition de 1'eiirou leinent Primaire polygonal. La disposition inentionnee ici est analogue ä Gelle des p r mutatriees Rouge-Faget ou ä Gelle du trans formateur statique de M. Leblanc.

Dans 1e but de supprimer los liarmoniques du courant, an pourra disposer des enroule ments compensateurs en court-circuit ana logues ä ceux de <I>31.</I> Leblanc. Le deuxieme groupe de bobirres 6 est destine ä obtenir un point neutre 7 ; los extremites de chaque bo birre 6 sont reliees ä cleux points opposes de 1'enroulement 5, tels quo 8 et 9. La disposition des bobirres de chäcun des dcux groupes est teile quo los variations de flux engendrees par 1e Primaire aient pour effet de creer une difference de potentiel entre 8 et 9 precisd ment ebale ä chaque instaut ä Gelle qui se pro duirait Jans res points de 1'enroulement 5, si 1'enroulement 6 rr'existait par. 11 resulte de rette dispositioa quo, lorsque 1e secontlaire ne debite par, los fils cle jonction en 8 et 9 des deux enroulements 5 et 6 ne sont 1e siege d'aucnn courant. Toutes los bobirres 6 sont reliees entre olles, par leur milieu, en un point 7 qui cons.titue 1e point neutre par lequel se forme 1e courant continu quo la. cathocle 10 laisse Beul passer Jans 1e circuit 10' ä ali menter.

La fig. 6 se rapporte 'a une forme cl'exe ciztion de 1'obj et de 1'invention comportant un cireuit ma"netique unique oii 1e nombre de rotations par seconde effectuees par 1e flux peut etre inferieur ä celui qui correspon drait 1a frdq neiice du Primaire pour un en roulenient av ec un nombre de pöles egal ä. celui des pliases. Cette disposition permet nolam ment la realiation d'enroulements muli.i plaire@. Pour fticiliter 1a compreliension, la, couronne a ete developp@e. Le p.rima.ire, qu'on a suppose tripha.se et en etoile, est represente par los libnes pointillees, il reQoit le courant par des Bornes 11 et presente un point neu tre 11'. La, Partie en dtoile du seeondaire, representee en traits mixtes, comporte 6, 1?, 18 branclies ete.., figurees en 16. Ces deux en roulements sont clisposea comme Jans un stator d'alternateur Polyphase. La Partie polygonale secondaire est constituee par un enroulement imbrique 13 represente en traits pleins; los anodes sont reliees aux Bornes 14, tandis quo 1e. neutre 15 du secondaire etoile est relie ä la distribution continue. Dans rette disposition, 1'enroulement secondaire polygonal peut etre ondule, imbrique, du type Serie ou Serie parallele. Notamment si an utilise plusieurs convertisseurs en paral- Me, 1'enroulement ondule permet une Bonne repartition des eharges entre les diverses anodes qui travaillent en parallele.

Dans une variante particulierement inte ressante de 1'objet de 1'invention, an dis- pose, entre deux branehes consecutives quel- conques de 1'enroulement en etoile, des tron- pons d'enroulement, en nombre superieur ou egal ä deux, dont 1'un est la droite qui joint les extremites des deux branches considerees de 1'etoile, tandis quo les a.utres sont des enrou- lements ouverts qui, partant de la susdite drohe, progressent suivant des directions pa ralleles aux branclies de 1'.etoile. Les points de rencontre de res enroulements avec un cerele ayant pöur centre eelui de 1'etoile fournissent les pöles cl'alimentation des anodes. Cette variante est illustree par la fig. 7 qui, ä titre d'exemple, montre co-m- ment an peut passer d'un Primaire triphase ii un secondaire ayant 42 phases. Sur rette figure, les traits orientes suivant 0X re- pr6,sentent des bobines placees Sur 1e Premier noyau du Systeme tripliase, les traits orien- tAs suivant 0Y representent los bobines pla- c6es Sur 1e deuxieme noyau, et los traits orientes suivant OZ representent los bobines placees Sur 1e troisieme noyau. La longueur des traits est proportionnelle au nombre des spires des trongons qu'ils representent. Le Primaire n'a pas ete figure. Le secondaire est constitu6 par iine etoile ä six branclies de centre 48, un liexagone 30,<B>37,</B> 38, 39, 40 et 41 et par des trongons supplementaires s'amorgant aux points 42, 43, 44, 45, 46, 47 etc. du polygoue et fournissant des prises cl'alimentatiön d'a.nodes 31, 32, 33, 34, 35, 36 etc. en nombre quelconque. L'a.va.ntage de ce dispositif est de permettre de reporter los trongons suppleinentaires, tels quo 42, 31 etc. Sur un autre circuit magnetique dans lequel les variations de flux sont obtenues par un deuxieme enroulement Primaire totale- ment indepenclant du Premier. La. puissance de ce deuxieme groupe est faible par rapport ä :celle du Premier, de Sorte qu'il est possible d'obtenir un tres grand nombre d'anodes tout en laissant au transformateur principal sa simplicite.

Il va de soff qu'on pourrait combiner les dispositifs enumeres ei-dessus, en vue d'ob- tenir ödes .Schemas plus complexes. La fig. 8 Bonne un- exemple de semblables combinai- sons, exemple qui derive ä la fois de la forme d'execution faisant 1'objet de la fig. 2 et de RTI ID="0005.0273" WI="7" HE="4" LX="1038" LY="642"> celle ä laquelle a trait la fig. 7. Dans res dispositifs, an peut, comme precedemment, placer los enroulements Sur des noyaux ma- gnetiques dont les primaires sont; ind6pen- dants.

L'en.roulement secondaire represente fig. 8 comporte une etoile ä quatre branches ayant son point neutre en 49 et les extremites des branclies en 50, 52, 54, 56. Les points 58, 58', 58", 58"' de res branches reunis entre eux deux ä deux en se suivant par des trongons d'en- roulement polygonal constitues chacun par une Partie p,ara11ele iL 0X et une Partie pa- ra11ele ä 0Y. 0n obtient ainsi los huit pöles 50, 51<B>...</B> 56, 57 reb ilierement repartis Sur 1e meme crcle. Ces huit pöles sont relies aux points 50', 51' .. . 56'<B>57".</B> Ces huit points 50',51' <B>...</B> 56',57' s-ont reunis entre eux deux ä, deux en se suivant par des trongon s d'enroule- inent polygonal constitues chacun de quatre bobines alternativement paralleles ä 0X et i1 0Y. Par exemple, entre 50' et 51' il y a les bobirres 50'-58; 58-59; 59-60; 60-51'. Les Brauches de 1',etoile ä, quatre branclies se prolongent jusqu'en 50", 52", 54", 56" jusqu'au cercle Sur lequel se trouvent les sommets 58, 60, 61, 63 etc. du dernier Poly gone. 0n obtient ainsi vingt prises pour Los anodes.

Los transformateurs decrits ei-dessus pourront etre destines ä alimenter, par exem- ple, sofft des redresseurs electrolytiques, sofft des reclresseurs ä lames vibrants, sofft -des collecteurs ä balais tourn.ants, ou ä ba- lais fixes dann lesquels tour les balais sont relies ä un seul des pöles de la distribution a courant continu, sofft des appareils redres-

eurs alimentant un appareil ä, cathode, et, en particulier, les convertisseurs a vapeur de mercure, soit tout autre dispositif da.ns le quel 1e redressem.ent s'opere par effet de sou pape, c'est-ä-dire par passalte unilateral clu eourant entre deux points determines.

Claims (2)

1. REVENDICATION

   'fransformateur multiplicateur de phases, destine notamment a alimenter un redres seur de courant ä anodes multiples, et dopt 1e secondaire est constitu(,-' par une superposi tion d'enroulements, caracterise par 1e fait que ce secondaire repond simultanement aux trois conditions suivantes: <I>(i</I>) L'un au moins des enroulements est une etoile dort 1e centre sert de point neutre; b) L'un au moins des enroulements est un polygone; e) Entre deux branches quelconques de 1'etoile, il se trouv e toujours au moins deux tronVons non paralleles d'enroule ment et 1e-; extremites d'au moins deux phases.

   SOUS-REVENDICATIONS

   1 Appareil suivant la revendication, ca ract6ris6 par 1e fait que 1'enro.ulement polytonal est un polyfone irretulier, dorrt les cötes sont neanmoins paralleles aux branches de 1'e@toile.
2. 2 Appareil suivant la revendication, com poiiant la superposition d'un enrou-

   l.ement etoile dont 1e centre seit de point neutre, et d'un enroulement polytonal, ea.racterise par- le fait que des branehes supp1ementaires, partent de points Kris sur les cötes du polyfone, progressent parallelement aux branches de 1'etoile et abouti.ssent en des points qui servent d'extremite aux phases. d Appa.reil sniv ant la revendication et la. sous-revendication ?, caracterise par 1e fa.it que les bra.nehes supplementaires qm partent du polyfone .sont forinees d'enroulements ü plusieurs cötes. -1 Appareil suivant la revendication, ca racteris6 par 1e fait que 1e coefficient d'induction mutLielle entre les branches de 1'enroulement est eleve, dans 1e tut .de reduire les bobines de self d'anode. 5 Appareil suivant la revendication, carac terise par 1e fait que si an parcourt 1e contour polygonal, an passe au moins deux fois par des points a3-ant ä cliaque instant 1e meme potentiel dans 1e tut de pouvoir alimentex en parallele au moins deux convertisseurs sans avoir ä interpo ser de bobirre, de seif entre les anodes qui se correspondent.