WO1996029714A1 - Dispositif de commutation de batteries de condensateurs de puissance - Google Patents

Dispositif de commutation de batteries de condensateurs de puissance Download PDF

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Definitions

  • the operating frequencies of these devices are usually between 10 and 500 KHz.
  • One of the conventional means of constituting such batteries consists in assembling in parallel capacitors with a capacitance as high as possible and capable of supplying for each of them currents of the order of a few tens to a few hundred amps.
  • the assembly of a large number of elements poses several technical problems:
  • capacitors with large capacitances can lead to possibilities of resonances between two or more capacitors of the battery. Such a phenomenon has the effect, when it occurs, of bringing about the destruction of elements of the battery.
  • the battery capacitors are usually placed between two copper plates cooled by water circulation, which entails the obligation to dismantle all or a large part of the battery, if it is necessary to change a capacitor.
  • the paralleling of a large number of capacitors has the consequence of producing a large current which must be brought to the output terminals of the battery by means of connections designed to cause a negligible ohmic and inductive voltage drop. These conditions are difficult to achieve.
  • the device which is the subject of the present invention makes it possible to solve all of these problems.
  • the electrodes (3) of the capacitors (4) are arranged astride two bars (1) provided with tapped holes (9) using fixing screws (8).
  • the capacitors (4) can be arranged in any number, either on one side only or on either side of the cooling bars (1).
  • the distance between the bus bars cooled by water circulation is reduced to an interval of the order of 1 to 5 mm so as to confine between the bars the magnetic field created by the passage of the currents from each capacitor.
  • the ends of the bars are on one side fitted with terminals (7) intended to be connected to the power source.
  • each bar is fitted with a massive T-shaped part (2).
  • This part is intended to be connected by means of copper shims (5) to the high intensity terminals (11) of the battery by means of the fixing holes (10) drilled in the terminals (11).
  • the shims (5) make it possible, depending on their position, to connect any of the bars (1) to the high intensity terminals (11).

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Abstract

Le présent système se rapporte à un moyen de regrouper en parallèle, en séries, ou en séries parallèles par une quantité quelconque des condensateurs de puissance refroidis par conduction. Ce dispositif a pour effet de réduire à une valeur négligeable l'inductance des connexions de même que le champ magnétique résultant des courants issus de chaque condensateur. Ce dispositif, principalement destiné au chauffage par induction permet également le raccordement de la batterie de condensateur à l'inductance d'utilisation. Le dispositif, objet du brevet, est essentiellement constitué par au moins deux barres métalliques (1) réalisées dans un matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité, comportant les moyens de fixation (8 et 9) des condensateurs (4) et refroidies par circulation d'eau grâce à un canal (12) percé dans la longueur de la barre (1). Chacune des barres est terminée par une plaque massive (2) fixée perpendiculairement à la barre (1) et destinée à être raccordée aux bornes de la batterie (11) à l'aide de cales métalliques (3). La disposition de ces cales (3) permet de commuter les condensateurs fixés sur les barres (1) en parallèle, en séries ou en séries parallèles.

Description

DISPOSITIF DE COMMUTATION DE BATTERIES DE CONDENSATEURS DE PUISSANCE
L'apparition de transistors et de thyristors de puissance a conduit à une évolution des générateurs destinés au chauffage par induction. Les tensions d'alimentation de ces moyens de commutation sont généralement inférieures à 1000 V. II en résulte que les tensions délivrées par les générateurs de chauffage par induction utilisant soit des transistors, soit des thyristors se situent en dessous de 1000 x V2 , c'est à dire 700 V environ et, dans la pratique, la majorité de ces sources de puissance fournissent des tensions comprises entre 250 et 700 V. L'obligation d'utiliser un inducteur, c'est à dire une réactance pour transmettre la puissance du générateur à la charge à chauffer, implique la création d'une puissance réactive dont la valeur est habituellement de 8 à 40 fois celle de la puissance active.
Il est par conséquent nécessaire de disposer de batteries de condensateurs associées à l'inducteur, batteries dont les caractéristiques permettent la fourniture de courant importants à une tension inférieures à 700 V.
Les fréquences de fonctionnement de ces dispositifs sont habituellement comprises entre 10 et 500 KHz. L'un des moyens classique de constituer de telles batteries consiste à assembler en parallèle des condensateurs d'une capacitance aussi élevée que possible et capables de fournir pour chacun d'entre eux des courants de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines d'ampères. L'assemblage d'un grand nombre d'élément pose plusieurs problèmes techniques :
- La création de champs magnétiques importants produits par chacun des condensateurs de la batterie est susceptible d'entraîner le chauffage par induction des condensateurs situés à proximité des bornes de sortie de la batterie.
- L'utilisation de condensateurs de capacitances importantes peut amener des possibilités de résonances entre deux ou plusieurs condensateurs de la batterie. Un tel phénomène a pour effet, lorsqu'il se manifeste, d'amener la destruction d'éléments de la batterie. - Les condensateurs de la batterie sont habituellement disposés entre deux plaques de cuivre refroidies par circulation d'eau, ce qui entraîne l'obligation du démontage de tout ou une grande partie de la batterie, s'il est nécessaire de changer un condensateur. La mise en parallèle d'un grand nombre de condensateurs a pour conséquence de produire un courant important qu'il faut amener aux bornes de sortie de la batterie par l'intermédiaire de connections conçues pour entraîner une chute de tension ohmique et inductive négligeable. Ces conditions sont difficiles à réaliser.
Le dispositif objet de la présente invention permet de résoudre l'ensemble de ces problèmes.
Il sera décrit en se référant, à titre d'exemple non limitatif, aux figures 1 et 2 représentant le dispositif selon l'invention. II est essentiellement constitué de deux ou plusieurs barres (1) réalisées en métal conducteur de l'électricité et de la chaleur, refroidies par des canaux (12) raccordés à un circuit de refroidissement par eau par des tubes (6).
Les électrodes (3) des condensateurs (4) sont disposés à cheval sur deux barres (1) pourvues de trous taraudés (9) à l'aide de vis de fixation (8) .
Les condensateurs (4) peuvent être disposés en nombre quelconque, soit sur un côté seulement soit, de part et d'autre des barres de refroidissement (1). La distance entre les barres collectrices refroidies par circulation d'eau est réduite à un intervalle de l'ordre de 1 à 5 mm de façon à confiner entre les barres le champs magnétique créé par le passage des courants issus de chaque condensateurs.
Le champs magnétique créé par la circulation de courants importants entre les barres collectrices (1) devient dés lors peu gênant.
Il est ainsi possible de réaliser des ensembles dont la puissance réactive dépasse 1000 KVAR 20 dans des volumes de l'ordre de 3 décimètres cube.
Les extrémités des barres sont d'un côté équipées de bornes (7) destinées à être raccordées à la source de puissance.
A l'extrémité opposée chaque barre est équipée d'une pièce massive en forme de T (2) .
Cette pièce est destinée à être raccordée par l'intermédiaire de cales de cuivre (5) aux bornes hautes intensité (11) de la batterie grâce aux trous de fixation (10) percés dans les bornes (11).
Les cales (5) permettent selon leur position de raccorder l'une quelconque des barres (1) aux bornes hautes intensité (11).
Selon la disposition de ces cales il est ainsi possible de connecter les batteries en parallèle, en sériés ou en séries parallèle.

Claims

REVENDICATION UNIQUE
1 - Dispositif d'assemblage de condensateurs de puissance (4) refroidis par conduction comportant au moins deux barres collectrices (1) refroidies par circulation d'eau disposées à faible distance l'une de l'autre, et caractérisé par la présence à l'extrémité de chacune des barres (1) d'une pièce en forme de T (2) destinée à être raccordée par l'intermédiaire de cales mobiles (5) aux bornes hautes intensité (11) destinées à recevoir l'inducteur.
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