Installation de distribution électrique. La, présente invention se rapporte à. une installation de distribution électrique servant à transformer du courant continu d'un vol tage donné en courant continu d'un autre voltage.
Depuis longtemps on a. reconnu qu'une installation de transmission (le courant, con tinu à voltage élevé aurait certains avantages par rapport à une installation à, courant alter natif; cependant, l'impossibilité clé la. pro duction directe du voltage élevé, ainsi que le manque d'appareils convenables pour effec tuer une transformation avantageuse du vol tage de transmission élevé en un voltage pro pre à l'emploi du courant, se sont opposés à la réalisation de ce principe.
D'autre part, il a. également été proposé clé transformer du courant continu à basse tension en courant alternatif au moyen d'ap pareils à décharge d'électrons ou de soupapes thermioniques, clé transformer ensuite le cou rant alternatif en courant à haute tension, (le redresser ce courant gu moyen clé redres- seurs thermioniques, .de transmettre le courant < L haute tension ainsi obtenu à un point éloi gné, de le transformer là en courant alter natif à haute tension au moyen .d'une sou pape thermionique, et enfin de transformer le courant alternatif à haute tension en cou rant alternatif à basse tension,
destiné à être utilisé directement, ou bien à être transformé en courant continu ,d'un voltage désiré.
Pour qu'une soupape du type thermio- nique puisse donner le meilleur rendement possible, il est nécessaire que pendant qu'elle est traversée par le courant, l'intensité de celui-ci augmente rapidement de zéro au maximum désiré, qu'elle reste à ce maximum pendant la plus grande partie de la. période, et qu'ensuite elle descende rapidement à zéro. En .d'autres termes: les pulsations du courant traversant la soupape devraient autant que possible avoir une forme rectangulaire. De plus, un courant continu plus régulier est obtenu, lorsqu'on fournit au- redresseur des pulsations rectangulaires à la place des ondes sinusoïdales.
L'installation de distribution él--ctrique faisant l'objet de l'invention comporte une source de courant continu, un enroulement de transformateur primaire relié à cette source par au moins une soupape électrique, un enroulement de transformateur secondaire associé inductivement audit enroulement de transformateur primaire et un dispositif re dresseur relié à cet enroulement de transfor mateur secondaire,
et elle comporte en outre des moyens et connexions prévus pour com mander l'action de ladite soupape électrique de façon à fournir à l'enroulement @de trans formateur primaire à intervalles prédétermi nés des impulsions de courant d'une forme d'onde à peu prés rectangulaire.
Le dessin annexé, .donné à titre d'exem ple, représente par les fig. 1 à 7 schématique ment cinq différentes formes d'exécution de l'installation de distribution électrique sui vant l'invention.
Fig. 1 représente une installation clans laquelle du courant continu fourni depuis les conducteurs .de ligne 1 et 2 traverse les cir cuits des anodes des soupapes thermioniques 3 et 4 à. travers la bobine primaire 5 d'un transformateur muni :d'une bobine secondaire 6 dont les bornes sont reliées aux anodes d'un redresseur à, mercure 7. Le conducteur de ligne 1 à. courant continu est relié ait point 8 situé au milieu de la. bobine 5, et le con ducteur de ligne 2 est relié aux cathodes des soupapes, de sorte que les pulsations de cou rant, envoyées à la bobine 5 par les deux soupapes, traversent la bobine 5 .dans des directions opposées l'une à l'autre.
Les soupapes sont commandées de la. ma nière désirée, au moyen de tensions appliquées leurs grilles et fournies par la bobine se condaire 6. Les connexions prévues à. ce=t effet comprennent un transformateur 9 dont la bobine primaire est reliée en parallèle avec. la. bobine 6.
La bobine sec.ond.a.ire dit trans formateur 9 est reliée aux gilles des sou- pa,ies 3 et 4 par l'intermédiaire de résistances 10, tandis que le milieu de la. bobine secon- dairr, dit transformateur 9 est relié aux ca thodes des soupapes 3 et 4 par l'intermédiaire d'une résistance 12 et d'une bobine de réac tion 11.
Un circuit de charge recevant le courant redressé par le redresseur-7 est relié, d'une part, au milieu de la, bobine secondaire 6 par l'intermédiaire des appareils de cha.rge 13 -de n'importe quelle espèce -convenable, et, d'autre part, à la. cathode du redresseur 7. Le courant destiné au chauffa,,e des cathode des soupapes 3 et 4 peut être\ fourni par un transformateur 15 dont la. bobine primaire est reliée aux bornes de la bobine secon daire 6.
Pour le déma.rr.a.ge de l'installation dé crite, le courant est: fourni aux cathodes des soupapes 3 et 4 depuis une batterie 16 ait moyen de l'interrupteur 17. Ensuite, les sou papes reçoivent du courant continu par l'in terrupteur 18, mis d'abord sur le contact 19, pour que le courant passe par la résistance 20 afin d'empêcher la formation de voltages excessifs clans le transformateur principal.
Le redresseur 7 petit ensuite être mis en fonc- tio:nn.ement en env ov a.nt aux électrodes de démarrage depuis le transformateur 22, par l'interrupteur 21, le voltage nécessaire. Aussi tôt que l'installation a commencé à. fonction ner, l'interrupteur 18 peut être mis sur le contact 23, mettant la résistance 20 hors cir cuit. L'intcriupteur 17 sera. mis dans la po sition indiquée sur le dessin, et dans laquelle la batterie 16 se trouve hors circuit. L'in terrupteur 21. sera ouvert.
La fréquen@#c@ des oscillations produites peut être déterminée au moyen d'un condensateur ?.t, relié en pa rallèle avec une partie ou avec la totalité de la. bobine primaire 5.
Le fonctionnement d'une installation du genre envisagé demande, pour être satisfai sant et pour donner un bon rendement, que le courant commence à augmenter :dans une soupape, avant qu'il ne soit complètement interrompu dans l'autre. Afin de satisfaire à, cette condition, les voltages positifs fournis aux grilles des soupapes doivent être en avance sur les volta-,es induits dans la bo bine secondaire 6, L'avance désirée petit être assurée par l'insertion d'un condensateur dans. le circuit de la bobine primaire du transfor mateur 9.
Dans la disposition représentée en fig. 1, ce condensateur 25 est relié en série à un transformateur 26, clans le but de pou voir réaliser une diminution de l'intensité du courant, ce qui permet l'emploi d'un conden sateur plus petit.
Il est avantageux pour assurer le fonc tionnement le plus parfait possible d'une ins tallation du type décrit, que la fluctuation du courant continu pendant la période pen dant laquelle le courant est transféré d'une soupape à l'autre soit rendue aussi petite que possible. Ce but est atteint par l'insertion, en série, dans le circuit, .d'une bobine de ré actance. Cette bobine de réactance adaptée à l'emploi de fréquences basses devrait être du type à noyau clé fer, et elle prendrait des dimensions trop grandes lorsqu'elle :devrait être exposée à. la saturation par courant con tinu.
Il est également désirable d'employer une bobine de réactance dans le circuit de décharge, bobine qui également serait clé grandes dimensions, dans le cas où elle aurait à supporter la. saturation par courant con tinu. En réunissant ces deux bobines 27 et 28 sur un même noyau, on peut cependant les réduire aux dimensions voulues. Les deux bobines sont enroulées de telle façon que les composC#ntcs de courant continu des deux courants circulant dans les deux bobines se neutralisent et n'exercent aucun effet satu rateur sur le noyau.
L'installation décrite est spécialement adaptée à la. transformation d'un courant :con tinu à haute tension en un courant continu à. tension .plus basse, mais il peut tout .aussi bien servir à. l'opération contraire. Le rapport entre le voltage du courant continu, admis à l'installation et le voltage de la charge, sera. à peu près égal au rapport des nombres de spires .clé la. bobine primaire 5 à celui des spires clé la. bobine secondaire 6.
On a. trouvé qu'avec une installation comme celle décrite, clés pulsations de :coura.nt dont les ondes ont une forme à peu près rectangulaire peuvent être fournies à la bobine primaire, ce qui fait que des pulsations ayant une forme similaire seront fournies au redresseur. Les potentiels de commande fournis aux grilles des soupapes auront également une forme d'oncle à peu près rectangulaire, ce qui garantit: le fonc tionnement le plus économique possible clos soupapes.
Les potentiels produits entre les bornes de la bobine secondaire 6 ont la forme l'onde désirée; cependant l'emploi du conden sateur 25 pour obtenir l'angle d'avance dé siré tend à changer la forme de Fonde, de sorte que la forme des ondes du potentiel appliqué au transformateur 9 diffère sensi blement de la forme désirée. Toutefois, l'irré gularité de la forme des ondes qui est ainsi produite est corrigée par la bobine de réac tance 11 dans le circuit des grilles, de sorte que la forme des ondes envoyées aux grilles peut être rendue à peu près égale à celle existant aux bornes de la bobine secondaire 6.
L'expression "forme d'onde à peu près rec tangulaire" employée dans cette description n'est pas employée dans son sens strictement géométrique, mais elle signifie une onde qui croît et .décroît d'une façon beaucoup plus rapide qu'une onde sinusoïdale et possède -ce qui est ordinairement appelé un sommet plat.
Fig. 6 montre une :disposition dans la quelle l'angle d'avance désiré est obtenu par la -combinaison d'une résistance 29 avec une bobine de réactance 30 reliée en série aux bornes clé la bobine secondaire 6, ainsi que par la, connexion de la bobine primaire .du transformateur 9 aux bornes de la. bobine de réactance 30.
L'installation de la fig. 2 diffère de celle de fig. 1 surtout par le fait que les soupapes thermioniques 3 et 4 sont remplacées par une soupape à vapeur de mercure 29. Cette sou pape possède, outre les anodes habituelles 30, des électrodes auxiliaires 31 remplissant une fonction analogue à celle des grilles de sou papes thermioniques. La forme de l'onde du potentiel appliqué aux électrodes auxiliaires 31 n'est, dans ce cas,
pas de la même impor tance que dans le cas clé soupapes thermioni- ques. Aussitôt que le courant a commencé a arriver à une -des anodes 30, le potentiel < ar _,pliqué à l'électrode correspondante 31 n'a presqu'aucune influence sur le courant.
Ce qui est, dans ce cas, demandé concernant la, commande de la soupape, est que le potentiel de l'électrode 31 soit positif, afin de per mettre au courant de partir pour l'anode cor respondante, peu avant que le courant allant à l'autre anode soit tombé à zéro, et quc le potentiel de l'électrode auxiliaire soit néga tif au moment où le courant allant à l'élec trode correspondante est tombé à. zéro, afin cl'f mpêcher le courant .allant à cette anode de repartir immédiatement. Ces conditions sont.
remplies par le dispositif .d'excitation des électrodes auxiliaires montré clans le dessin, l'avance nécessaire dans les potentiels posi tifs imprimés aux électrodes 31 étant obtenue au moyen du condensateur 32, relié, dans. ce cas, en série avec la bobine primaire du trans formateur 9. La. bobine de réactance de<I>ré-</I> glage 11 du système montré par la. fi-. 1, peut, dans ce cas, être supprimée. Toutefois, les circuits .de commande devraient contenir une résistance 33 pour limiter le courant qui peut. arriver aux électrodes auxiliaires. La fréquence des oscillations produites peut être déterminée au moyen d'une capacité 24 rac cordée aux bornes de la bobine primaire 5.
Lorsque le condensateur 24 est relié de cette façon, il aide aussi à réduire à zéro, aux mo ments voulus, les courants circulant dans- les deux branches latérales de la, soupape 29.
Fi-,. 3 montre -une forme d'exécution du type triphasé. Le courant continu arrivant des conducteurs de ligne 1 et 2 traverse ici les soupapes électriques 34, 35 et 36, pour arriver à la bobine primaire 37 d'un trans formateur triphasé bobiné en étoile. Les bo. bines secondaires 38 de ce transformateur sont reliées en étoile au redresseur triphas,-_', 39.
Les bobines secondaires 38 fournissent F salement du courant aux bobines .d'un con densateur synchrone 40 qui détermine la fré quence de commutation du courant continu dan: la. bobine primaire et qui n'est rien d'autre qu'un moteur synchrone, lequel rem plit la même fonction que le condensateur 24 en fig. 1 en ce sens qu'il agit également comme capacité. Les grilles des soupapes 34, 35 et 3(> reçoivent 1f# courant qui les excite également depuis le condensateur synchrone,
par l'intermédiaire d'un transformateur de phase 41, afin d'assurer l'angle d'avance dé siré. Les connexions du circuit des grilles sont établie:, clans ce c;is, .de la même manière que dans l'installation représentée dans la fi-. 1, sauf que le transformateur monophasé 9 est remplacé par un transformateur tri phasé 42.
Dan; ectte installation, comme dans celle représentée dans les fig. 1. et 2, le courant traverse les bobines du transformateur prin cipal seulement clans ime direction.
Fig. 4 montre une autre forme d'e@éeit- tion de l'objet de l'invention, dans laquelle les soupapes- électriques 43 et 44 sont dit type à magnétron. La commande de ces sou papes est effectuée dans ce cas au moyen du champ magnétique produit par le courant -lestiné air (@liauffage. Afin d'obtenir la.
com mande voulue, les cathoacs sont, dans ce cas, alimentées par un courant continu constant, auquel est superposé un potentiel alternatif d'une intensité telle, que pendant celles des moitiés de période oit le potentiel alternatif a la. même direction que le potentiel du cou rant continu, le courant de chauffage inter rompe co.niplèfemenl le courant passant. par la soupape, tandis que pendant l'autre moitié de la. période le courant peut passer.
Le courant continu pour chauffer la ca thode pendant le fonctionnement normal de l'installation peut être fourni par un génê- rateur de courant routinu 45, actionné par un moteur ît courant continu 46. Le moteur 46 peut être alimenté depuis le côté-sortie de l'installation par le conducteur 47.
Les cou rants de commande peuvent être amenés aux cathodes des soapttpes 43 et 44, depuis les bornes de la bobine secondaire 6, par l'inter- médiaire d'un redresseur à deux ondes 48.
De eorirant venant du générateur 45 est amené aux deux cathodes ;tc_@ouplées en parallèle, taudis due le courant venant du redresseur 48 par l'intermédiaire des transformateurs 49 et 50 arrive aux,catho,des par des. connexions les reliant en série.
Ainsi, le courant pas sant par l'une des cathodes sera augmenté au-dessus de sa valeur normale pendant chaque demi-période pendant laquelle le cou rant vient du redresseur 48, tandis que le courant sera en même temps diminué au- dessous de la valeur normale dans l'autre cathode. Les oscillations produites ainsi au ront la forme d'onde à peu près rectangu laire, nécessaire pour avoir un bon rendement. L'angle d'avance désiré des courants amenés aux cathodés est obtenu .au moyen de 1.a ca pacité en série 51.
Le démarrage de -cette installation peut être effectué par l'admission du courant de puis le conducteur de ligne 1 à la bobine 5, ainsi que par l'admission du courant de chauf fage aux :cathodes des soupapes 43 et 44, de puis une batterie auxiliaire 52. Cette batterie fournit également du courant au générateur 45 fonctionnant comme moteur et faisant fonctionner le moteur 46 :comme générateur. Le voltage produit par ce dernier peut, être envoyé par l'intermédiaire du conducteur 53 et du relais 54 aux électrodes de démarrage des redresseurs 7 et 48. Aussitôt. que le cou rant commence à couler dans le redresseur 48, le relais 54 est aimanté, et la communication entre la machine 46 et l'électrode de démar rage est interrompue.
Aussitôt que le courant commence à sortir .du côté-so@rtie du système, ce courant arrive à la machine 46 .de sorte que celle-ci commence à fonctionner comme moteur, tandis que la. machine 45 commence en même temps à fonctionner comme généra teur, envoyant du courant aux cathodes des soupapes 43 et 44, et chargeant également la batterie 52, ainsi qu'il est nécessaire. Une soupape 55 est insérée dans la conduite 47, afin d'empêcher la machine 46 d'envoyer du courant au côté-sortie de l'installation et de surcharger la batterie 52.
La machine 46 est montrée comme étant du type à double .commutation, afin qu'elle puisse fournir -du courant continu ayant une tension inférieure à celle .du côté-sortie de l'installation, pour être employée pour le dé marrage ou pour d'autres usages auxiliaires.
Dans certains cas, le redresseur 48 peut être supprimé, et les potentiels à onde rec tangulaire produits dans la bobine secondaire 6 peuvent être appliqués directement aux bo bines primaires des transformateurs 49 et<B>50,</B> ainsi que la fig. 5 l'indique.
Fig. 7 montre une installation dans la quelle du courant continu venant des con ducteurs de ligne 1 et 2 -est amené à la bobine primaire d'un transformateur, par l'intermé diaire -des circuits des. .anodes des soupapes thermioniques 3 et 4. Ce transformateur donne le rapport de transformation voulu; il possède une bobine secondaire 6 dont les bornes sont reliées aux anodes de redresseurs thermioniques 70 et 71.
Le conducteur de ligne 1 à courant continu est relié au moyen d'une bobine de réactance -60 à un point 69 situé au milieu de la bobine 5; le conducteur de ligne 2 est relié aux cathodes .des soupapes 3 et 4 de telle manière que des pulsations, envoyées à la bobine 5 par les deux soupapes, coulent en sens inverse dans la bobine 5. La. commande des soupapes se fait de la manière désirée au moyen de tensions appliquées à leurs grilles, ces tensions étant fournies de puis la bobine secondaire 6 par les conduc teurs 61 et 62.
Un circuit .de charge auquel le courant, redressé par les redresseurs 70 et 71, est fourni, est relié, d'une part, à un point 63 au milieu de la bobine secondaire 6, par l'intermédiaire d'une bobine de réactance 64 et des appareils de charge 65, et,,d'autre part, aux cathodes des redresseurs 70 et 71.
La fréquence des oscillations produites peut être déterminée au moyen d'un conden sateur 66 relié en parallèle avec la bobine primaire 5. Il est avantageux pour le bon fonctionnement d'une installation du genre décrit, ainsi que pour obtenir un bon rende ment, que le courant puisse commencer dans l'une des soupapes avant qu'il ne soit inter rompu complètement dans l'antre, et que le transfert du courant ait lieu avant le point, de la période où les anodes .des soupapes<B>3</B> et d ont le même potentiel. Les anodes des -soupapes 3 et -1 sont alimentées par l'inter médiaire de condensateurs 67 shuntés par des réactances élevées 68.
Les bobines de réaction 60 et 64 sont: en relation inductive entre elles. étant bobinées sur le même noyau.