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B R E V E T D'INVENTION Commande pour redresseurs à arc lumineux.
La présente invention concerne une utilisation de phénomène connu qui consiste en ce que l'allumage d'un. arc lumineux entre une cathode à arc lumineux en ordre de service, qui est chauffée artificiellement jusqu'à l'émis- sion d'électrons, ou qui est excitée par un arc lumineux auxiliaire, et une anode située à un potentiel positif de hauteur quelconque, peut être empêché par connexion d'une tension suffisamment négative à une grille disposée entre les deux électrodes, et qu'un arc lumineux déjà al- lumé, qui brûle à travers la grille vers l'anode en ques* tion, ne peut plus être influencé de- manière appréciable, ni même éteint, par un autre changement de tension de la grille.
Ce phénomène est à la base de la construction de certains redresseurs à arc lumineux, appropriés pour la
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commande ou la connexion, et connus ces derniers temps sous le nom de "thyratron".
Le courant continu débité par un redresseur à arc lumineux, qui est équipé d'organes de commande corres- pondants et qui peut être composé de plusieurs récipients avec un nombre quelconque d'anodes, est réduit d'après le principe du thyratron du fait qu'on retarde de la manière désirée le moment d'allumage de chaque anode, à l'aide de tensions de commande appropriées. On réduit ainsi le temps de combustion de chaque arc lumineux anodique indi- viduel et en même temps l'intensité de courant de l'ensem- ble du courant continu débité par le récipient en question.
La méthode la plus connue pour la mise en oeuvre de ce principe consiste à imprimer aux organes de commande une tension alternative déterminée, dont la phase peut être modifiée par rapport à la phase de l'anode correspondante.
Dans ce cas l'instant de l'allumage de chaque anode peut '' être réglé ou déplacé à volonté dans l'intervalle de temps dans lequel elle possède une tension positive d'une valeur au moins égale à la chute de l'arc lumineux par rapport à la cathode correspondante, Un autre procédé pour agir sur le moment d'allu- . mage,' procédé qui peut être supposé connu, consiste à mo- difier la valeur effective de la tension alternative con- nectée aux organes de commande, tension dont l'angle pha- sique peut rester inchangé par rapport à la tension des - anodes.
En cas de réduction de la valeur effective de la tension de commande par exemple, le moment où la grille individuelle permet le passage de l'arc lumineux à l'ano- -/de'correspondante, est retardé et la cession de courant du redresseur à arc lumineux est de ce fait,, diminuée.
Mais ces deux procédés connus comportent encore les. inconvénients qu'ils exigent pour leur mise en oeuvre
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être évitée que par des dispositifs additionnels compliqués L'arc lumineux commandé ne comporte comme on sait lui-même pas d'inertie, de sorte que la régulation du courant débité' par le redresseur n'exigerait théoriquement tout au plus que le temps entre les moments d'allumage de deux arcs lu- mineux se succédant dans le temps, à savoir 1/f.p sec 'si f l. p désigne la fréquence et p le nombre de phases du redresseur en question.
Mais cet intervalle de temps, en général très petit, est augmenté dans la mise en oeuvre'pratique d'a- près les deux méthodes mentionnées, par le temps propre des dispositifs influençant la tension des organes de commande.
En tant que dispositifs de ce genre, il s'agit en premier, lieu des convertisseurs relativement coûteux, ou d'autres régulateurs d'induction de fonctionnement correspondant, qui doivent être actionnés par voie mécanique et détermi- nent en conséquence un retard considérable du processus de . règlage. D'autres dispositifs entrant en ligne de compte sont les bobines de réactance à inductivité variable, ou, des condensateurs à capacité variable, dispositifs qui sont surtout actionnés par des mouvements mécaniques et qui doivent être prévus en nombre égal au nombre de phases du redresseur.
Un changement de l'inductivité de bobines de réactance par voie uniquement électrique, par exemple , par l'emploi d'une saturation préalable des noyaux d'aimant par courant continu, se bornerait à remplacer l'inertie mécanique par l'inertie magnétique et on serait en fin de compte réduit à s'aider d'un plus grand nombre de tubes électroniques (amplificateurs) qu'il faudrait adjoindre, par exemple par paire à chacune des bobines de réactance à équiper d'un enroulement secondaire.
D'après l'invention on donne, pour la commande. de redresseurs à arc lumineux d'après le principe du thy- ratron, avec tensions alternatives connectées aux corps de,*' commande et dont la phase de tension retarde d'un angle constant par rapport à celle des anodes de redresseur
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correspondantes, à la source de courant alternatif alimen- tant les corps de commande, une tension continuevariable par rapport à la cathode du redresseur.
La fig. 1 du dessin ci-joint' représente un schéma \ des connexions d'un exemple d'exécution de l'invention.Un redresseur à vapeur de mercure triphasé en verre a est con- necté aux bornes secondaires d'un transformateur b et débi- te du courànt continu aux bornes de consommateur c. Les bras d'anode du redresseur sont enveloppés par des garnitu- res métalliques annulaires d1' d2' d , qui, au moyen d'un ,transformateur o, lui aussi triphasé, sont accouplées in- duc tivement avec les bornes d'anode f , f2' f , de manière -1'-2'-3 que d1 par rapport à f d2 par rapport à f , et d par -1 -1 -2 -2 -3 rapport à f , comportent en permanence un retard de phase -3 de la tension, retard invariable et adapté aux conditions particulières de la distribution.
Dans ce but, les'enrou- lements primaires du transformateur e sont enchainés de manière appropriée. Le point neutre secondaire de e est ,relié par une borne potentiométrique g d'une résistance h, qui est couplée en parallèle à une batterie i. Une borne intermédiaire de cette batterie est reliée à la bor- ne de cathode ± du redresseur- a, Mais on peut aussi, .ainsi qu'indiqué en lignes brisées, monter la batterie i en série avec une autre batterie 1, qui est reliée en m au pale négatif de l'installation de redresseur, afin d'obtenir une tension de comparaisoh constante pour la tension régnant en c.
Si pour une -raison quelconque, la tension baisse en c, la tension préalable des garnitures s'élève en même temps, de sorte qu'il se produit une aug- mentation de la cession de courant, donc une régulation subséquente automatique de la tension du redresseur.
La fig, 2 montre le cours de temps des tensions par'exemple aux bornes f et d par rapport à la ten- sion de la borne k, pour le cas où g est porté I) à un potentiel positif, II)à un même potentiel, III) à un
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potentiel négatif par rapport à k. Les courbes de tension correspondantes sont désignées par D et G conformément aux bornes de la fig. 1. Les traits pleins D , qui valent pour les cas I), II) et III) permettent de se rendre compte. comment la tension sinusoïdale à la garniture ou armature d1 est déplacée, par le choix de différentes tensions con- tinues préalables, en direction verticale à l'axe, donc sans changement de phase. La valeur de la tension préala- ble est indiquée en même temps par la distance de la ligne d'axe brisée G par rapport à l'axe fixe K, le potentiel de cathode servant de valeur de rapport.
La tension à l'ano- de correspondante f est indiquée en pointillé en F1' son cours complet est influencé par le moment de la produc- tion de l'allumage de l'arc lumineux. La tension suffisant pour la mise en train de l'allumage est atteinte par la . grille aux moments désignés par Z1' ZII' ZIII' En même; temps la tension anodique F1 tombe de sa valeur de ten- sion positive déjà atteinte à la valeur le plus souvent -' relativement faible de la tension d'arc lumineux E, dans le redresseur, valeur qui subsiste jusqu'à l'extinction de l'anode au point L. Au fur et à mesure de la diminu- tion de la durée d'allumage, qui est caractérisée par les distances ZIL, ZIIL et ZIIIL, l'intensité de courant dé- bitée par le redresseur baisse elle aussi et ce en continu, lorsque le potentiomètre h de la fig, 1 permet un change- ment continu de la tension préalable.
Deux autres formes d'exécution sont représentées dans le couplage de la fig. 3, qui ressemble quant aux traits fondamentaux à la fig, l, et les parties correspon- dantes portent les mêmes signes de référence. Mais il existe des différences en tant qu'au lieu des garnitures externes d1' d2' d3' on a monté les grilles internes n1' n2' n3' et qu'on a couplé en parallèle à ces grilles les anodes d'un redresseur auxiliaire o, qui est pourvu par exemple d'une cathode incandescence p. Le redresseur
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auxiliaire possède comme seule charge une résistance oh- mique q, La borne potentiométrique de q est reliée à ,la borne potentiométrique d'une autre résistance ohmique r, qui est connectée en parallèle au consommateur' c aux .bornes m et k du redresseur principal.
Les deux poten- tiomètres impriment aux grilles n , n , n une tension -1 -2 -3 continue préalable négative, de sorte qu'en général on peut se passer soit du potentiomètre r, soit du redres- seur auxiliaire o avec résistance q, si avec une prise d'anode suffisamment grande, une tension continue préala- ble positive n'est pas nécessaire. Dans ce cas, il faut évidemment tenir compte que lors de la commande du redres- se,ur principal ±, la tension varie au potentiomètre r et en conséquence-la tension préalable négative aux grilles n1' n2 n3' La commande avec le seul potentiomètre r ne -1 -2 -3 - sera donc possible que dans des limites étroites.
Au lieu des potentiomètres (notamment h de la fig. 1), on peut pré- .voir des dispositifs régulateurs à fonctionnement automati- 'que-connu, qui agissent à intermittences par exemple avec un léger.retard (relais tre.mbleurs) ou fonctionnent en continu sans retard propre (tubes amplificateurs).
La présente invention réalise donc une simplifi- cation considérable du dispositif régulateur du courant al- ternatif à amener aux organes de commande. Elle évite tous les réglages de la position phasique et des tensions pha- siques de ce courant alternatif et assure tout changement désiré du moment d'allumage des arcs lumineux d'anode en .s'aidant d'une tension continue réglable qui sera connec- tée de préférence entre la cathode du redresseur et le point neutre de la source de courant alternatif débitant - la tension de commande.
Pour le règlage de la tension continue préalable, on peut employer différents dispositifs connus, qui peu- vent être actionnés en partie mécaniquement, en partie élec- triquement, par exemple un potentiomètre ou un relais
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trembleur qui intercale en alternance périodique deux ten- sions continues déterminées, ou bien aussi un tube amplifi- cateur séparé qui règle sans retard la chute de tension dans une résistance de son circuit anodique.
Comme source de courant alternatif pour les organes de commande il suffit alors par exemple d'un transformateur ordinaire, qui est alimenté du même réseau alternatif que le redresseur, et qui, par enchainement approprié de son enroulement primai- re, reçoit une position phasique à fixer à l'avance de ma- nière que la tension des organes de commande retarde de 90 environ par rapport à la tension des anodes correspondantes.
Un autre mode de réalisation de la présente inven- tion consiste à connecter en parallèle aux divers organes de commande chaque fois une anode d'un redresseur auxiliai- re ou un groupe de soupapes de même nombre de phases, et à relier la cathode de ce redresseur auxiliaire, ou les ca- thodes individuelles reliées entre elles, aussi bien au point neutre du transformateur de la tension de commande qu'à la cathode du redresseur principal, par exemple en passant par des résistances ohmiques variables.
Dans ce mode de régulation aussi, on peut employer les appareils intermédiaires mentionnés à fonctionnement rapide tels que des relais ou des tubes électroniques, s'il s'agit de com- mander automatiquement, pratiquement sans retard, l'inten- sité continue ou la tension continue du redresseur principal.
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B R E V E T OF INVENTION Control for light arc rectifiers.
The present invention relates to a use of known phenomenon which is that the ignition of a. luminous arc between a luminous arc cathode in working order, which is artificially heated to the emission of electrons, or which is excited by an auxiliary luminous arc, and an anode located at a positive potential of any height , can be prevented by connecting a sufficiently negative voltage to a grid disposed between the two electrodes, and an already ignited luminous arc, which burns through the grid towards the anode in question, can no longer be appreciably influenced, or even turned off, by another change in grid voltage.
This phenomenon is the basis of the construction of certain light arc rectifiers, suitable for
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command or connection, and known lately as the "thyratron".
The direct current delivered by a luminous arc rectifier, which is equipped with corresponding control members and which can be composed of several receptacles with any number of anodes, is reduced according to the thyratron principle because the ignition moment of each anode is delayed as desired by means of appropriate control voltages. This reduces the combustion time of each individual anode light arc and at the same time the current intensity of the whole of the direct current delivered by the receptacle in question.
The best known method for implementing this principle consists in imparting to the control members a determined alternating voltage, the phase of which can be modified with respect to the phase of the corresponding anode.
In this case the instant of ignition of each anode can '' be adjusted or moved at will in the time interval in which it has a positive voltage of a value at least equal to the drop of the luminous arc. relative to the corresponding cathode, Another method to act on the moment of allu-. Magus, a process which may be assumed to be known, consists in modifying the effective value of the alternating voltage connected to the control members, a voltage of which the phase angle may remain unchanged with respect to the voltage of the anodes.
In the event of a reduction in the effective value of the control voltage, for example, the moment when the individual grid allows the passage of the luminous arc to the corresponding ano- - / de 'is delayed and the current cession of the rectifier light arc is thereby reduced.
But these two known methods still include them. disadvantages they require for their implementation
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be avoided only by additional complicated devices The controlled arc of light does not include, as we know itself, no inertia, so that the regulation of the current delivered by the rectifier would theoretically require at most only the time between ignition moments of two successive arcs of light, namely 1 / fp sec 'if f l. p denotes the frequency and p the number of phases of the rectifier in question.
But this time interval, generally very small, is increased in the practical implementation of the two methods mentioned, by the inherent time of the devices influencing the voltage of the control members.
Devices of this kind are primarily the relatively expensive converters, or other corresponding operating induction regulators, which must be mechanically actuated and therefore cause a considerable delay in the flow. process of . setting. Other devices coming into consideration are variable inductance reactance coils, or variable capacitance capacitors, devices which are mainly actuated by mechanical movements and which must be provided in number equal to the number of phases of the rectifier.
A change in the inductance of reactance coils by electrical means only, for example, by the use of prior saturation of the magnet cores by direct current, would be limited to replacing mechanical inertia by magnetic inertia and in the end, we would be reduced to using a larger number of electron tubes (amplifiers) that would have to be added, for example in pairs to each of the reactance coils to be fitted with a secondary winding.
According to the invention is given, for the order. of luminous arc rectifiers according to the thy-ratron principle, with alternating voltages connected to the control bodies and whose voltage phase lags by a constant angle with respect to that of the rectifier anodes
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corresponding, to the alternating current source supplying the control bodies, a variable direct voltage with respect to the cathode of the rectifier.
Fig. 1 of the accompanying drawing shows a circuit diagram of an exemplary embodiment of the invention. A three-phase mercury vapor rectifier made of glass a is connected to the secondary terminals of a transformer b and debited. you of the continuous current at the terminals of the consumer c. The anode arms of the rectifier are surrounded by annular metal gaskets d1 'd2' d, which, by means of a transformer o, also three-phase, are coupled inductively with the anode terminals f , f2 'f, so -1'-2'-3 that d1 with respect to f d2 with respect to f, and d by -1 -1 -2 -2 -3 with respect to f, have a permanent delay of phase -3 of the voltage, invariable delay and adapted to the particular conditions of the distribution.
For this purpose, the primary windings of the transformer are suitably chained. The secondary neutral point of e is connected by a potentiometric terminal g of a resistor h, which is coupled in parallel to a battery i. An intermediate terminal of this battery is connected to the cathode terminal ± of the rectifier- a, But it is also possible, as indicated in broken lines, to mount battery i in series with another battery 1, which is connected in m to the negative blade of the rectifier installation, in order to obtain a constant comparison voltage for the voltage prevailing in c.
If for any reason the voltage drops at c, the pre-voltage of the linings rises at the same time, so that an increase in the current transfer occurs, and therefore a subsequent automatic regulation of the voltage. rectifier.
Fig. 2 shows the time course of the voltages for example at terminals f and d with respect to the voltage at terminal k, for the case where g is taken I) to a positive potential, II) to the same potential, III) to a
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negative potential with respect to k. The corresponding voltage curves are designated by D and G according to the terminals in fig. 1. The solid lines D, which are valid for the cases I), II) and III) allow to realize. how the sinusoidal voltage at the lining or armature d1 is displaced, by the choice of various preliminary continuous voltages, in the direction vertical to the axis, therefore without phase change. The value of the pre-voltage is indicated at the same time by the distance of the broken axis line G from the fixed axis K, the cathode potential serving as the ratio value.
The voltage at the corresponding anode f is indicated by a dotted line in F1 'its full course is influenced by the moment of the production of the light arc ignition. The voltage sufficient for starting the ignition is reached by the. grid at the moments designated by Z1 'ZII' ZIII 'At the same; time the anode voltage F1 falls from its positive voltage value already reached to the relatively low value of the luminous arc voltage E in the rectifier, which value remains until extinction of l 'anode at point L. As the ignition time decreases, which is characterized by the distances ZIL, ZIIL and ZIIIL, the current output by the rectifier also decreases and this continuously, when the potentiometer h in FIG, 1 allows a continuous change of the preliminary voltage.
Two other embodiments are shown in the coupling of FIG. 3, which resembles in fundamental features to fig, 1, and the corresponding parts bear the same reference signs. But there are differences in that instead of the external gaskets d1 'd2' d3 'the internal grids n1' n2 'n3' were mounted and that the anodes of an auxiliary rectifier were coupled in parallel to these grids. o, which is provided for example with an incandescent cathode p. The rectifier
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auxiliary has as only load an ohmic resistance q, The potentiometric terminal of q is connected to, the potentiometric terminal of another ohmic resistor r, which is connected in parallel to the consumer 'c to the terminals m and k of the main rectifier .
The two potentiometers print to the gates n, n, n a previous negative direct voltage -1 -2 -3, so that in general we can do without either the potentiometer r or the auxiliary rectifier o with resistance q , if with a sufficiently large anode tap, a positive preliminary DC voltage is not necessary. In this case, it must obviously be taken into account that when ordering the rectifier, ur main ±, the voltage varies at the potentiometer r and consequently the negative preliminary voltage at the gates n1 'n2 n3' The control with the single potentiometer r ne -1 -2 -3 - will therefore only be possible within narrow limits.
Instead of potentiometers (in particular h in fig. 1), it is possible to provide regulating devices with known automatic operation, which act intermittently, for example with a slight delay (tre.mbleur relays) or operate continuously without inherent delay (amplifier tubes).
The present invention therefore achieves a considerable simplification of the device for regulating the alternating current to be supplied to the control members. It avoids all adjustments of the phase position and of the phase voltages of this alternating current and ensures any desired change in the moment of ignition of the anode light arcs by using an adjustable direct voltage which will be connected. preferably between the cathode of the rectifier and the neutral point of the alternating current source delivering - the control voltage.
Various known devices can be used for the adjustment of the preliminary direct voltage, which can be actuated partly mechanically, partly electrically, for example a potentiometer or a relay.
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shaker which alternates periodically between two determined continuous voltages, or also a separate amplifier tube which regulates without delay the voltage drop in a resistance of its anode circuit.
As an alternating current source for the control units, it then suffices, for example, for an ordinary transformer, which is supplied from the same AC network as the rectifier, and which, by suitable chaining of its primary winding, receives a phase position at set in advance so that the voltage of the control members is delayed by approximately 90 compared to the voltage of the corresponding anodes.
Another embodiment of the present invention consists in connecting in parallel to the various control members each time an anode of an auxiliary rectifier or a group of valves of the same number of phases, and in connecting the cathode of this. auxiliary rectifier, or the individual cathodes connected together, both at the neutral point of the control voltage transformer and at the cathode of the main rectifier, for example by passing through variable ohmic resistors.
Also in this regulation mode, the intermediate devices mentioned with rapid operation can be used, such as relays or electronic tubes, if it is a question of automatically controlling, practically without delay, the continuous intensity or the continuous current. DC voltage of the main rectifier.
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