Installation pour le redressement de courant alternatif an moyen de dispositifs électriques à vide. L'invention concerne une installation pour le redressement de courant alternatif au moyen de dispositifs électriques à vide.
Lorsqu'on emploie, pour redresser du cou rant alternatif, des tubes redresseurs ther- mioniques diodes, en les connectant au secon daire du transformateur associé avec le cou rant alternatif,<B>lé</B> courant ne passe par un redresseur que pendant la partie du cycle de courant alternatif, dans laquelle la tension (le l'enroulement de phase connecté à l'anode du redresseur est positive et plus grande que la tension de ligne à l'anode;
dans une ins tallation trip.@asée à tube redresseur à demi- oncle, par exemple, le courant ne circule qu'approximativement pendant un tiers du cycle, dans une installation à quatre phases à demi-onde seulement pendant un quart de cycle, et dans une installation triphasée à ondes pleines (six phases à demi-onde) le courant du système redresseur ne circule que pendant un sixième du cycle.
Par suite de l'effet de saturation -égalemeiii: il y a une limite supérieure fixe pour le courant qui peut passer par un tube redresseur thermio- nique pour une émission de cathode constante, quelle que soit la grandeur de la tension en travers du tube. De plus, la perte d'énergie de charge clans l'espace augmente avec la tension inverse à travers le tube par suite de la, nécessité de plus grandes distances de sé- paration entre les électrodes, et la perte d'énergie de la cathode augmente avec le courant passant à travers le tube.
Par con séquent la puissance de tout dispositif redres seur à tube disposé de la manière susmen tionnée est limitée, et le rendement total est faible. La présente invention a pour but d'augmenter le rendement d'une installation de ce genre.
Suivant l'invention, l'installation com porte des moyens commutateurs automa tiques pour couper la connexion entre les dis positifs électriques à vide et la source de cou rant alternatif pendant toute leur période non-conductrice ou au moins une partie de celle-ci, et pour rétablir cette connexion pour leur période conductrice. Il en résulte une diminution du rapport de tension inverse à la tension opérative au travers des dispositifs électriques à vide.
Dans une installation de redressement de courant polyphasé on peut prévoir, en plus des moyens commutateurs précités, un com mutateur pour connecter un des dispositifs électriques à vide à une ou plusieurs autres phases pendant sa période non-conductrice.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fis. 1 est un schéma de connexion d'une installation triphasée à tube redresseur ï) demi-onde du genre connu actuellement em- ploy ée, et Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes mon trant respectivement la tension et le courant de chaque tube redresseur de cette installa tion; La fige. 4 est un schéma de connexion d'une installation triphasée à tubes redres- seurs à demi-onde, laquelle est établie avec des moyens commutateurs suivant l'in vention:
La. fig. 5 montre schématiquement une construction des moyens commutateurs de cette installation; La fi-. 6 est un schéma de connexion d'une installation triphasé à tubes redresseurs à pleine onde (six phases à demi-onde) telle qu'elle est actuellement employée; La fig. î est un schéma de connexion d'une installation triphasée à tubes redres seurs à pleine onde, telle qu'elle est établie avec des moyens commutateurs suivant l'in vention: La fis. 8 montre schématiquement une construction des moyens commutateurs de cette installation.
L'installation à, courant alternatif tri phasé représentée à. la fig. 1 est combinée avec un transformateur ayant un primaire 1 connecté en triangle et; un secondaire 2 con necté en étoile. Les extrémités (les bobines des trois phases du secondaire 2 sont reliées respectivement: aux anodes cles tubes redres seurs à vide 3, 4- et 5, dont les cathodes sont reliées à une ligne de distribution 6. L'autre ligne de distribution, 7, est reliée au centre de l'étoile 8 du secondaire ?.
En fig. ?, les composantes de tension dé calées des trois phases passant successive ment à travers chaque enroulement de phase du secondaire \_' et qui sont imprimées à l'onde du tube redresseur correspondant sont représentées par les courbes 9, 10 et 1l. Les portions de courbe 1? représentent la tension négative de l'anode qui se présente lorsqu'il ne passe point<B>de</B> courant, et les portions de courbe 1. > indiquent la. tension positive sen siblement constante de l'anode lorsqu'il passe du courant.
La. tension résultante fournie par l'installation comprenant les trois tubes re dresseurs, en supposant. qu'il y ait une impé dance infinie dans les lignes de distribution, est représentée par la courbe 1.1. En fig. 3, les courbes 15 représentent le courant passant par les tubes redresseurs de l'installation: ces courbes correspondent aux courbes de ten sion résultantes montrées en fig. ?.
Les dis tances entre les lignes I et II, II et III, TII et IV, IV et V représentent des déca lages de phases d(! 120'. On y voit que du courant ne passe par un tube redresseur due pendant un tiers du cyele du courant alter natif. Il y a également,, par suite de l'effet de saturation, une limite supérieure fixe pour le courant qui peut passer par un tube re dresseur pour une émission cathodique cons tante, quelque 1-rande soit la tension en tra vers du tube.
De plus,<B>lit</B> perte d'énergie de charge dans l'espacE- augmente avec la tension inverse aux bornes du tube par suite de la nécessité de prévoir un plus grand intervalle entre les électrodes, et la perte d'énergie à la cathode augmente avec le courant à travers le tube. Par conséquent le débit dans des ins tallations à tubes redresseurs disposées comme jusqu'à. présent est limité et le rendement total est faible.
Suivant la fig. 4, des moyens commuta teurs rotatifs sont employés dans l'insta,lh i lion à tubes redresseurs à vide représentée en fig. 1. Ces moyens commutateurs com prennent des disques interrupteurs 17, 18 et 19. Le disque 17 est intercalé dans le con ducteur de connexion allant de l'extrémité extérieure d'une bobine de phase du secon daire 2 à l'anode du tube redresseur 3. De façon similaire, les disques interrupteurs 1.8 et 19 sont intercalés respectivement clans les conducteurs de connexion allant des extré mités extérieures des deux autres bobines de phase du secondaire 2 aux anodes des tubes redresseurs correspondants 4 et 5.
Lesdits disques interrupteurs sont disposés pour cou per la, connexion entre les anodes des tubes redresseurs et les bobines de phase correspon dantes du secondaire 2 pendant la partie du cycle du courant alternatif correspondant à la courbe 12 en fig. 2 lorsque les tubes re dresseurs sont non-conducteurs. LTne cons truction clés disques interrupteurs 17, 18 et 19 est représentée à la. fig. 5.
Chaque disque comprend des parties demi-circulaires con ductrice et non-conductrice, la partie conduc trice de chaque disque étant électriquement connectée à une bague collectrice, les trois disques et les bagues collectrices co#rrespon- dantes étant montés sur un arbre rotatif com mun et les parties demi-circulaires conduc trices des disques étant déplacées en phase de 120 les -unes par rapport aux autres. Sur ces disques appuient des balais convenable ment disposés reliés aux circuits des tubes redresseurs.
L'arbre rotatif est de préférence actionné par un moteur synchrone alimenté par le courant alternatif. Comme on le voit en fig. 5, les moyens commutateurs sont agencés pour tourner dans le sens du mouve ment des aiguilles d'une montre, lorsque la, rotation des phases du courant alternatif est dans le sens inverse du mouvement des ai- ;milles d'une montre.
Les disques sont dis posés de telle sorte que l'interruption de la connexion d'une anode d'un tube redresseur soit effectuée 30 degrés de mouvement de disque après que le tube redresseur est de venu non-conducteur, et que la connexion soit rétablie 30 degrés de mouvement de disque avant que le tube redresseur redevienne con- ducteur. La tension inverse moyenne aux bornes des tubes redresseurs se trouve ainsi considérablement réduite.
En fig. 6, on a représenté une installation à deuz groupes de tubes redresseurs, reliés chacun en Y, c'est-à-dire une installation de redressement comprenant deux tubes redres seurs triphasés à demi-onde avec différentia- tion de phases de<B>180'</B> l'un par rapport à l'autre et pourvus de moyens pour obtenir que les tubes redresseurs fonctionnent indé pendamment l'un de l'autre de sorte que le courant traverse les tubes pour un tiers du cycle.
Le courant triphasé alimente un trans formateur ayant un primaire 20 connecté en triangle et deux secondaires 21 et 22 connec tés en étoile, les bobines de phase correspon dantes des deux secondaires étant décalées en phases de 180 l'une par rapport à l'autre, mais enroulées sur le. même noyau de trans formateur. Les bobines de phase du secon daire 21 sont reliées respectivement aux anodes des tubes redresseurs à, vide corres pondants 23, 24 et 25, et les bobines de phase (lu secondaire 22 sont reliées respectivement aux anodes des tubes redresseurs à vide 26, 27 et 28. Les cathodes (lesdits tubes redres seurs à vide sont connectées à une ligne de distribution 29.
Les centres d'étoile 30 et 31 respectivement des secondaires 21 et 22 sont reliés l'un à l'autre à travers une- bobine de self-induction 32, du point médian (le laquelle part l'autre ligne de distribution 23. Grâce à la bonne de self-induction, on obtient que chacun des deux dispositifs redresseurs tri phasés à demi-onde formés par les secon daires 21 et 22 avec leurs tubes redresseurs correspondants respectivement travaille indé pendamment de l'autre. Dans cette disposi tion il est évident que chaque tube redresseur est conducteur pour seulement un tiers du cycle du courant alternatif.
En fig. 7, on a représenté. la construction de moyens commutateurs employés dans cette installation de redressement. On n'a prévu que trois tubes redresseurs à vide 34, 35 et 36, et un commutateur 37 est disposé pour relier les anodes respectives desdits tubes re- dresseurs aux bobines de phase correspon- dantes des secondaires 21 et 22 suivant une manière prédéterminée. Le commutateur 37 comprend six disques interrupteurs 38 à. 43.
Les disques interrupteurs 38 et 39 sont inter- calés, respectivement dans les lignes allant des extrémités extérieures de deux bobines correspondantes différenciées de 180 en phase des secondaires 21 et 22 à l'anode du tube redresseur 34. Les disques 40 et 41 sont si- mila.irenient intercalés dans les lignes allant < , l'anode du tube redresseur 35, et les dis ques 42 et 43 se trouvent dans les lignes allant au tube redresseur 36. En fig. 8, on a représenté une construction dudit commu tateur.
Chaque disque. interrupteur comprend (les parties demi-cylindriques conductrice et non-conductriee, les parties conductrices de ces disques étant. électriquement reliées à des bagues collectrices et les six disques avec les bagues collectrices correspondantes étant mon tés à l'aide d'un isolement sur un arbre rota tif commun. Les parties conductrices demi- cylindriques des disques 38 et 39 sont déca lées en phase de<B>180</B> l'une par rapport à l'autre.
Les parties demi-cylindriques des disques 40# et 41 sont similairement disposées l'une par rapport it l'autre, mais tournées les cieux (b# 120 par rapport aux premières;
les parties conductrices demi-cylindriques des disques 42 et 43 sont également disposées de la même façon, mais encore tournées plus loin deà '120 . Chaque anode de tube redresseur est ainsi reliée à deux disques de commutateur. dont lr-s parties conductrices demi-cylindri- ques sont déplacées anmulairement de 180 .
L a connexion électrique aux disques et aux ba,7ues collectrices est établie à l'aide de ba lais convenablement disposés. I2arbre rota tif est de préférence actionné par un moteur ç\-nclirone alimente par le courant alternatif. L e commutateur est agencé pour tourner dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, si la. rotation de phase du courant alternatif est en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre.
Il est établi de façon que pendant le temps oii un tulle re- dresseur est non-conducteur par rapport à la, bobine cl < : plias(, correspondante du secon daire 21, l'anode de ce tube est coupée de cette bobine= de phase et reliée à la bobine de phase correspondante du secondaire 22 déca lée de 180 .
Etant donné que chaque tube redresseur n'est conducteur que pour 120 degrés électriques par rapport à chaque bo bine de phase, les disques sont disposés pour couper la connexion de l'anode de chaque tube redresseur avec une bobine de phase du secondaire 21 et simultanément pour relier l'anode à la bobine de phase correspondante du secondaire 22, décalée de 180 ,
30 degrés électriques après due le tube redresseur est devenu non-conducteur par rapport à la pre- niière bobine de phase et 30 degrés électri ques avant. qu'il devienne conducteur par rapport à la seconde bobine de phase. 180 plus tard, l'opération. est renversée et l'anode est de nouveau reliée à. la bobine de phase primitive et interceptée de la.
bobine<B>(le</B> plias décalée de 180 ". La période inactive (le 60 degrés électriquess corespondant à chaque opé ration de commutation permet pour chaque phase un déplacement, de phase du moteur synchrone actionnant le commutateur salis que les disques du commutateur n'aient ;i cou per ou à établir le courant.
Il est possible i1'eniployer des disques de commutateur d'tme a<B>a</B> utre forme e1- de les disposer de façon que l'opération <B>(le</B> commutation intervienne- à d'autres ruoments
chi cycle (lu courant alter- natif et que d'autres connexions et interrup- tions aient lieu pendant:<B>ce</B> cycle.
Dans une installation tripliaséc# à tubes redresseurs ii. vide employant un comniuta.- teur comme susdécrit, la, tension inverse effe^- tive en travers de chaque tube redresseur est réduite: d'approximativement la moitié, si l'interruption a lieu 30 degrés électriques après la fin d'une période conductrice.
Le voltage inverse qui peut être employé sans danger dans un tube redresseur, est limité par diverses considérations, dont la plus im portante pour un tube où l'intervalle est . faible entre les électrodes, est la. déformation ou la déviation du filament ou de la. cathode. Par conséquent la tension absorbée dans cette disposition peut être le double de celle norma lement appliquée à un tube redresseur avant que la limite de tension inverse soit atteinte, c'est-à-dire que la tension fournie par le tube redresseur pourra être doublée de cette ma nière, et par conséquent le rendement de celui-ci pourra être augmenté.
Cette augmen- tation du rendement du tube redresseur ne peut être obtenue en augmentant la grandeur de l'intervalle, attendu que cela augmenterait la perte de charge dans l'espace du tube.
Si le commutateur est employé pour reconnecter le tube avec une autre bobine de phase pen dant la partie inactive du cycle, le courant fourni par le tube redresseur est doublé; et comme clans les tubes redresseurs avec un petit intervalle entre les électrodes, la perte due au chauffage de la cathode est bien plus grande que la perte de charge dans l'espace, il en résulte pratiquement la moitié de la perte dans un tube redresseur de ce genre de sorte que, la tension fournie et l'intensité de courant fournie étant doublées, la puissance fournie par le tube redresseur peut être quatre fois plus grande, avec de petites pertes additionnelles, étant donné que la perte de charge dans l'espace est négligeable.
Si les disques du commutateur sont disposés de fanon que l'interruption et le rétablissement ales connexions des anodes des tubes redres- seurs soient effectuées plus près de la partie active chi cycle, alors la tension, la puissance fournie et le rendement des tubes redresseurs peuvent encore être augmentés davantage. Cette augmentation n'est limitée que par des difficultés mécaniques dues, par exemple, à un déplacement de phase du moteur syn chrone actionnant le commutateur.