BE333709A - - Google Patents

Description

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  Système triphasé pour la production de très hautes tensions unidirectionnelles et continues pour radio-   logie.   les appareils radiologiques du. commerce   compor-   tent essentiellement un transformateur-survolteur monophaséet   Lui   système (soupape, sélecteur) pour re- dresser la tension'. 



   De cette façon on envoie dans le tube, un   ou.   deux impulses, suivant le schéma employépendant chaque période de la tension primaire alimentant le transformateur . 



   En certains cas ces impulses sont utilisés direc- tement dans le tube, en d'autres cas ils servent pour charger des capacités qui maintiennent la tension aux bornes du   tube ,   même pendant les pauses de la ten- sion livrée par le transformateur, Dans tous les deux cas il y a intérêt' à tirer du secondaire du transfor- 

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 mateur le nombre maximum d'impulsés dans l'unité de temps. 



   Comme nous l'avons dit, avec un transformateur monophaséon peut obtenir tout au plus   deux   impulses par période et pour réaliser le nombre maximum d'im- pulses dans l'unité de temps il ne reste d'autre moyen que d'augmenter la fréquence à l'aide   d'un   groupe convertisseur.- 
Un tel groupe n'est jamais économique. les réseaux de distribution d'énergie électri- que livrent l'énergie au consommateur sous la forme ¯ de courant. triphasé   à   tensions alternatives et il est évident qu'en utilisant un transformateur-survoltour triphasé au lieu d'un transformateur monophasé et en les munissant   d'un   système redresseur approprié, ,il sera possible d'envoyer dans le tube six   impulses   par période au   lien.   de deux. 



   Les avantages du. système triphasé sur le système monophasédans les applications industrielles sont universellement connus et de si haute importance qu'en dehors de certains buts tout à fait spéciaux les distributions d'énergie monophasé ont disporu. 



    Aussi   tous les systèmes de conversion du courant al-   ternatif   en courant continu d'une certaine importan- ce partent du système triphasé et non du système monophasé.      



     En   effet les trois ondes   d&   tension, redressées et superposées ne laissent jamais tomber la tension au zéro, comme il arrive aveu, le système manophasé, mais seulement à une valeur minima étant 0.5 de la valeur maxima s'il s'agit d'une courbe sinusoïdale; Les phénomènes d'aplatissement de la courbe   réduisent   ultérieurement la pulsation. 



   Le passage du système monophasé au système tri- 

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 phase, le poids   'de   la machine étant égal, résulte en une augmentation considérable, de. puissance et le   cou.   rant   d'alimentation,   la puissance étant égale, est en chaque fil 0.57 du courant alimentateur demandé par le système monophasé. Etant donné que les Sociétés de 
Distribution livrent toujours de l'énergie triphasé, cela permet d'obtenir sur le secondaire des intensités beaucoup supérieures à   ,celles     qu'on .peut   réaliser avec les installations monophasés ordinaires. 



   La charge sur le réseau résulte équilibrée et partant les tarifs pour la consommation ddénergie pourront être plus bas que les tarifs en usage pour les charges ,non équilibrées lesquelles sont une source de troubles pour tout le réseau. 



   Les réalisations pratiques de l'idée énoncés ci- dessus peuvent être très variées. 



   Comme point de départ elles ont les divers sys- tèmes déjà employés dans la pratique industrielle pour la conversion des courants triphasés en courants   confinas   à des tensions relativement basses, en modi- fiant ces systèmes   pour   les rendre applicables aux très-hautes tensions dont on a besoin en radiologie. 



   On peut classifier ces systèmes d'après la   métho-   de employée pour redresser   .le   courant, savoir à sélec- teur mécanique et à soupapes. 



   Commençons par les systèmes à sélecteur   mécani-   que,   poulies quels   nous allons donner quelques schémas à titre d'exemple. 



   La fig. 1 montre comment, à l'aide d'un   sélectear   à contacts mobiles -a - et -b - décalés de 90  entre f. 60 eux, commandé par un moteur à 4   pôles   (N = f.60/2),      un groupe de deux capacités montées en série peut être chargé par les trois phases alun transformateur à couplage en étoile, la tension obtenue étant environ 

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 2 E ( E tension de phase) tandis que la tension existant aux bornes du transformateur est 1.73 E.- 
La   fig. 2   par contre montre un sélecteur char- geant chacune des deux capacités avec une tension égale à celle qui existe aux bornes du. transformateur, de telle sorte que la tension appliquée au tube est 2 E tandis que la tension aux bornes du transforma- tear est E; la tension est donc doublée. 



   Cela s'obtient en tant   que ,   pendant une période, avec la tension existant aux bornes du transformateur on charge alternativement trois fois la capacité qui est positive et trois fois la capacité qui est néga- tive par rapport au centre. 



   Si dans ce système on se sert du couplage en étoile, on aura dans la ligne une tension 3.46 E, E étant la tension de phase. 



   Le schéma (fig. 3) montre an circuit spéciale- ment approprié pour diagnose. ue   circuit   fournit au. tube une tension égale à celle de phase et une in- tensité1.73 fois grande que celle de phase, et cola moyennant des contacts mobiles décalés de 90  entre- eux. 



   En variant convenablement l'angle de décalage des contacts entre eux on peut réaliser les mêmes schémas avec des vitesses angulaires des contacts mobiles différentes (N = f.60; N = f.30; N = f.15; N = f.10; f fréquence de la tension   alimentaire.   



   Si   1* installation   doit.fournir des charges fort variables, il est utile de prévoir un dispositif mé- canique ou électrique permettant de varier la phase des contacts mobiles par rapport aux tensions livrées par le transformateur, même pendant la marche de l'appareil. 



   Nous allons maintenant donner quelques exemples 

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 aveo des redresseurs à soupapes thermo-ioniques. Les   fige. 4   et 5 montrent des schémas comportant six sou- papes redresseuses et quatre transformateurs   d'alla-   mage pour lesdites soupapes, 
Suivant la fig. 4, les soupapes chargent des ca-   pacités   de manière à réduire la pulsation et à per- mettre d'atteindre dans la ligne une tension étant le double de la tension de phase. 



   Suivant la fig. 5 la tension de ligne est égale à la tension de phase, mais le courant de ligne ré- sulte 1.73 fois aussi, intense que le courant de pha-   se     
Le premier cas sert donc spécialement lorsqu'on désire de fortes tensions (thérapie); le second sert quand on a 'besoin de fortes charges   (diagnose).'*   
Si une Boule soupape thermo-ionique ne peut pas supporter toute la tension, on peut réaliser les ; 4' mêmes schémas en disposant deux soupapes en série. 



   On peut   aussi   recourir à des types spéciaux de soupa-   nes   à plusieurs cathodes ou à   plusieurs   anodes comme dans le schéma représenté à la fig. 6. 



   Pour amortir les effets oscillatoires qui peu- vent se produire dans la ligne, il convient de monter sur les pôles du transformateur, ou sur les conden-   seurs,   ou sur le tube ou sur plusieurs points   simul-   tanément des résistances ou des inductances. 



   Une forme efficace d'inductance est celle for- mée par des enroulements de fil de fer qui, tout en laissant passer sans/inconvénients les petites   intensi-   tés en jeu dans cette espèce d'installation, absor- bent énergiquement les courants à   fréquence   élevée cause de leur effet Kelvin.- 
Le sélecteur indiqué schématiquement à la   fig.l,   

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 peut être réalisé   (Fig. ?   du dessin ci-joint) moyen- nant un moteur synchrone à deux paires de   pôle   (pas indiquer dans.

   la figure) accouplé rigidement ou par l'entremise   d'un   joint permettant des déplacements angulaires détermines à un arbre 0-0 portant quatre aiguilles 11 -12 -1 -14 en matière isolante et dis- posées en trois plans différents comme on le voit à la fig. 1.   A   la périphérie de chacune des trois circonférences   I-II-III   décrites par la rotation des aiguilles sont fixés et espacés de   1200   entre eux trois contacts métalliques   @   placés sur trois généra- trices du cylindre ainsi déterminé. Sur les   circon-   férences I et III les trois contacts de chaque cir- conférence sont reliés électriquement entre eux, et chaque groupe est raccordé à an pôle de la ligne à, courant continu et à une armature de la capacité du schéma.

   Les trois contacts   a-b-c   prévus sur la périphérie de la circonférence II par contre sont raccordés aux bornes du transformateur triphasé. Les extrémités des aiguilles tournantes portent des con- tacts métalliques reliés entre eux, deux par deux ( fig. 7), par quatre conducteurs métalliques -m-. 



   On voit que par ce dispositif on a réalisé le schéma dit -ci-dessus en interrompant le circuit de chaque phase en deux endroits. 



   Un autre type de sélecteur applicable au môme schéma est indiqué   à   la fig. 8. Le moteur synchrone M à deux paires de pôles porte aux extrémités de son ar- bre 0-0 deux aiguilles   1 2 -1 :3 en   matériel isolant. L'ar- bre métallique du moteur est prolongé à ses deux ex- trémités par deux arbres -i2-i3 dont. les bouts libres tournent en des paliers I et III montré en des sup- ports isolants (pas indiqués dans la   figure).   Les ex- 

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 trémités des   aiguilles   tournantes portent des contacts reliés respectivement aux paliers I et III 
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 par les oondaetears "ta-.

   Sur la périphérie des circon- férences 11-ilf décrites par les contacts tournants sont prévus trois contacts fixes a-b-0 et ..a f -ab t -c: - placés à 1200 entre eux   (fig.     8).   Chaque couple de 
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 contact -a-a'-, -b-b'-, -c-c'- est relié à an rôle   du.   transformateur tandis que les paliers   1-111   cons- 
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 tito.ent les pôles à courant continu et comme tels doivent 'être reliés aux armatures des condenseurs da schéma. Cette réalisation da schéma interrompt cha- 
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 que phase en a,ra. seul endroit, mais elle est beaucoup moins ensombrante Que la précédente.

   La présence des arbres en matière 3.s ol an-i i2- en mouvement ne ré- présente pas un point délicat du système, car ces ar- bres n1 accomplissent aucun travail mécanique. :Du res- te en pourrait même les supprimer et fixer les eon- s  dacteurs mobiles -m  (venant des contacts mobiles mon- tés sur les aigail1es) directement sur les paliers 1 et III< Une solution intermédiaire m entre les deux pré- 
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 cédentes est représentée à la ig. 9 qaJ. montre une moitié seulement du sélecteur complet. Dans ce   sélec-   
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 tsar les arbres en matière isolante -il ...i2'" portent chacun à proximité du palier une petite aiguille en matière isolante, l textrémité de chaque aiguille por- tant on contact métallique relié au../ conducteur -m-.

   Une étoile métallique de Gonductaur5if espacés de 120  entre eux et munîs de contacts métalliques à lear extrémité est fixée sur chaque palier portant les   arbres-i   -i2 et est raccordée   métalliqaement   à la 
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 ligne 81 courant continu. De cette manière, -l'encom- 'bromsnt' étant à peu près égal à celui du. sélecteur 

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 d'après la fig. 8, on interrompt chaque phase en deux endroits. 



   Dans les sélecteurs d'après, les figs. 8 et 9, on peut fixer les paliers I et III sur les armatures des condenseurs elles-mêmes et supprimer de la sorte les aupports spéciaux qui diversement sont nécessai- res. 



   Dans ces divers schémas il n'est point nécessai- re que le centre électrique du secondaire soit mis à terre. On peut isoler ce centre et alors il faut iso- ler de la terre aussi les armatures des condenseurs. 



   En prolongeant quelque peu les contacts on peut exclure les condenseurs et se servir de l'appareil pour fournir des tensions plus   'basses   et des inten- sités élevées telles qu'on les demande pour les dia- gnoses. Au cas où le centre est isolé, l'exclusion des condenseurs peut âtre réalisée en supprimant sim- plement la connexion avec la centre et en court-dir- cuitant pour plus de sûreté les deux armatures de chaque condenseur. Au cas   où   l'on avait besoin de   tressautes   intensités, on pourrait coupler en trian- gle aussi le secondaire du. transformateur. A la suite de l'exclusion des condenseurs le courant naturelle- ment n'est plus continu mais pulsatoire.avec -c-f- impulses par seconde, -f- étant la fréquence d'alimen-   tation.   



   Les Aiguilles en matière isolante -12-13 des figs. 8 et 9 peuvent être fixées à l'arbre du moteur soit rigidement soit par l'entremise de joints per- mettant des déplacements angulaires. Lorsque les aiguilles sont fixées rigidement, ana disposition pratique pour:la mise en phase consiste à caler (fig. 10) le'rotor du. moteur sur un faux arbre creux 

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B coaxial avec l'arbre 0-0   qui   porte les aiguilles. 



   La connexion entre les deux arbres Peut être effec- tuée par des vis (fig. 10) qui permettent de les fixer sous un angle quelconque entre eux, ou, par   d'antres   dispositifs équivalents. 



   Les formes qu'on peut choisir pour le transfor-   mateur   pour ces sélecteurs peuvent   varier.   



   Les plus   indiquées   sont les suivantes:   '1.Transformateur   triphasé à   noyau     symétrique   avec enroulement primaire, en roulement secondaire et noyau   immerges   dans l'huile. Ce type   garantit   au. plus haut degré l'égalité des trois tensions de phase indépendamment de la charge, de même que l'isolement des diverses parties.. 



   E. Transformateur triphasé à trois noyaux dis- posés dans le même plan, les enroulements primaire et secondaire ainsi que les noyaox étant immergés dans   l'halle,   le transformateur résulte plus maniable que le précédent, mais il présente un fort manque d'équi- libre dans les courante absorbés à vide. 



   3. Trois transformateurs monophasés dont l'enrou le,ment primaire et secondaire ainsi que le noyau sont immergés dans   -l'halle *   Le complexe résulte un peu   plas   lourd   qu'aux   deux cas précédents, Biais le trans- port de l'appareil est beaucoup facilité du fait que les dimensions des diverses parties sont   réduites.1   En outre ce   dipositif   offre l'avantage qu'en cas de dé- rangement d'un ou de deux transformateurs l'appareil est encore capable de fonctionner bien que avec une puissance   réduite   et ne livrant plus une tension exac- tement continue. 



   4.   Etént   donné. que dans ces machines l'huile a pour but d'assurer l'isolement et non le refroidisse- ment, on peut considérablement réduire le poids en 

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 laissant dans l'air le primaire et le noyau et en enfermant seulement lo circuit secondaire dans une boite de matière isolante ( par exemple du papier bakélisé) et de forme appropriée. Le poids de l'ap- pareil en résulte fort diminué, et une sensible ré- duction de l'encombrement est réalisée par la suppres- sion des gros boulons d'écartèrent nécessaires pour les transformateurs   renfermés   en une boite métalli- que. 



   Cette idée est applicable chez tous les trois cas   I-II-III   ci-dessus. 



   Dans les cas 1 et II on peut employer une boita E   (figs.   11 et 12) en matière isolante, dans le fond F de laquelle sont soudés trois tubes verticaux I-II -III dans lesquels passent les branches du noyau avec leurs enroulements primaires, les trois secondaires étant immergés dans l'huile contenue dans la boite. 



    Ou.   bien on peut prévoir trois récipients séparés, (chacun semblable à celui de la fig. 12) pour les trois secondaires. Dans les figs. 11 à 14, -p- est la sortie du secondaire   à   très haute tension, tandis que -u- est l'autre bout du secondaire à tension   .plas   basse. Si pour ce pôle aussi un isolement élevé est demandé, on fera les deux sorties égales à   -p- .   



   Le   cas 111   peut être réalisé avec un seul secon- daire logé dans une boite en matière isolante   (fig.12)   le secondaire étant enfilé sur une branche   du- noyau   ,(dans ce cas on aura aussi un seul primaire enfilé sur cette même branche): ou bien le cas III peut être réalisé avecdeux secondaires en série enroulés sur les deux branches du noyau et logés en un récipient unique (qu'on peut obtenir de celui de la fig. 3 en abolissant un troisième comme à la fig. 9) ou en deux récipients séparés du. type de la fig. 13 (voir fig.15) 

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Dans les figures les couvercles des boitas en matière isolante ne sont pas indiqués. La forme "des   couvercles   est analogue à celle des fonds. 



   Pour maintenir fixe le centre du système des tensions secondaires et empêcher les harmonieuses il :Catit que les primaires soient collés en triangle oa., s'ils sont   couplés   en étoile, il faut prévoir an circuit tertiaire à basse tension couplé en triangle. 



    REVENDICATIONS.   



   1. Système d'alimentation des tubes   poar   la pro-   daction   des rayons X, caractérisé par l'emploi de tensions triphasées convenablement redressées. 



   2. Système d'alimentation d'après la   revendica-   tion 1, dans   lequel   le redressement des tensions tri- phasées est obtenu à   l'aide   de contacts métalliques tournant en synchrone avecla tension , ou à l'aide de soupapes thermo-ioniques ou de quelque autre type. 



   3. Système d'alimentation d'après les   revendica-   tions 1 et 2, réalisé aveu l'emploi   d'un   transforma- teur triphasé avec couplage en étoile pour charger des capacités montées en série, soit à l'aide   d'au   sélec- tear mécanique (fig. 1) soit à l'aide de soupapes thermo-ioniques (fig. 4), de façon à livrer au tube ane: tension double de la tension de phase. 



   4. Système d'après les revendications 1 et 2, réalisé par l'emploi d'un transformateur aveu   coupla-   ge soit en étoile soit en triangle, pour charger des capacités à l'aide d'un sélecteur mécanique de façon à livrer au   tube X   une tension   double   de celleexis- tant aux bornes du transformateur. 

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Claims (1)

1. 5. Système d'après les revendications 1 et 2, réalisé par l'emploi d'un transformateur triphasé avec couplage en triangle qui à l'aide d'un sélecteur mé- <Desc/Clms Page number 12> canique (fig. 3) ou de soupapes thermoioniques (fig.

   5) livre au tube X des courante unidirectionnels dont l'intensité est 1.73 fois plus grande que celle des courants de phase du transformateur.

   6. Système d'après les revendications 1 et 2, réalisé suivant les dispositions de la revendication 5, par un transformateur avec couplage en étoile, obtenant au tube des tensions qui sont 1.73 fois aussi grandes que les tensions de phase du transfor- mateur.

   7. Système d'après les revendications 1 et 2, réalisé par l'emploi de soupapes spéciales à plusieurs cathodes ou à plusieurs anodes pour réaliser les dis -positions d'après les ..revendications 3 à 6.

   8. Dispositif d'amortissement des oscillations. pour les montages d'après les revendications 1 à 7, caractérisé par l'emploi d'inductances ou de résis- tances, 9. Dispositif d'après la revendication 8, carac- térisé par l'emploi d'inductances formées par des enroulements de fil de fer.

   10. Dispositif , soit mécanique soit électrique, permettant de varier la phase des contacts mobiles dans les montages d'après les revendications 3 à 5, pendant la marche .

   11. Appareil triphasé pour la production de très hautes tens,ions pour radiologie avec emploi d'un système- de tensions triphasé pour charger à travers un sélecteur mécanique deux capacités montées en série sur la ligne, caractérisé par le fait que l'appareil est capable de livrer 'dès tensions absolu- ment continues obtenues en faisant coïncider la pério- de de la charge d'un condenseur avec la période de la décharge de l'autre condenseur et en assignant aux <Desc/Clms Page number 13> périodes de charge une'. darde égale à celle des pério- des de décharge (30 degrés électriques ), 12.

   Sélecteur mécanique -à servir d'après la re- vendication 11, caractérisé ar le fait qu'il est' commandé par On moteur synchrone à quatre pôles, par le fait que le circuit de chaque phase- est in- terrompa en deux endroits, étant formé par quatre ai- guilles ( 1, -1 -1 -1 ) en matière isolante portant 1 2 3 4 à leurs extrémités des conducteurs '(m) qui établis.. sent les connexions entre six contacts espacés de 120 entre eux. EMI13.1

   2,. Sélecteur mécanique à servir d'après la re- vendication 11, caractérisé par le fait que le moteur synchrone à quatre pôles est placé entre deux aiguil- les tournantes (1 -1 ) en matière isolante avec leurs EMI13.2 extrémités reliées aiétalliqueiaent à deux points (1-in situés aux extrémités de deux prolongements (i1-i2) en matière isolante de l'arbre du moteur, et par le comportement des contacts fixes espacés de 120 entre eux..

   14. Sélecteur à servir d'après la revendication EMI13.3 11, avec dispositif analogue à celai de 1 et revendica- tion 13, mais avec les extrémités des prolongements (il-12) portant deux .aiguilles en matière isolante de manière à interrompre chaque phase en deux en- droits, - 15.

   Dispositif pour la mise en phase des selec- teurs d'âpres les revendications 13 et 14, caractéri- sé par le fait que les deux aiguilles (1 -1 ) sont rendues solidaires entre elles par l'arbre 0 da mote@@, et par le fait que le rotor E du moteur peut être fixé en position convenable moyennant le. 'faux arbre (B) ce fixage étant effectué par exemple avec une vis (0). <Desc/Clms Page number 14>

   16. Pour produire le- .système de très-hautes tensions d'après la revendication 11, l'emploi d'un transformateur triphasé à noyau symétrique, ou 'bien à noyau disposé en un seul plan, les enroulements primaire et secondaire ainsi que le noyau étant im- mergés dans l'huile.

   17. Pour le but dont et la revendication 11, l'emploi de trois transformateurs monophasés avec le noyau et les enroulements primaire et secondaire immergés dans l'huile.

   18. Pour produire le système de très hautesten- sions d'après la revendication 11, l'emploi d'an transformateur triphasé (à noyan symétrique ou à nyaa en on seul. plan), avec le noyau et l'enroule- ment primaire en l'air et avec l'enroulement second daire immergé dans -l'huile 6 l'huile étant contenue dans une seule boite en matière isolante ou en trois boites séparées.

   19. Pour le but dont @ la revendication 11, Item- ploi de trois transformateurs monophasés avec noyaux et enroulements primaires en l'air et avec les enrou- lements secondaires immergés dans l'huile, l'huile étant contenue dans une seule boite en matière iso- lante renfermant l'une des branches du. noyau, ou en deux boites renfermant chacune une des branches du noyau, ou dans une seule boite renfermant toutes les deux branches du noyau.

   20. Emploi du couplage en triangle ou d'un en- roulement tertiaire couplé en triangle pour les transformateurs ou groupes de transformateurs desti- nés aux bats dont à- la revendication 11.