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"NOUVELLE APPLICATION DE RELAIS ET DE GRILLES POLARISEES AUX SOUPAPES ET REDRESSEURS POLYPHASES A VAPEUR DE MERCURE OU AUTRES, PERMETTANT DE METTRE EN SERVICE UN NOMBRE D'ANODES
APPROPRIE A LA CHARGE DE L'APPAREIL".
Il est connu d'alimenter les anodes des redresseurs à vapeur de mercure par un ou plusieurs transformateurs combi- nés de manière à réaliser plusieurs systèmes polyphasés, dont les tensions sont déphasées les unes par rapport aux autres et dont les points neutres sont reliés par des bobines ou selfs d'absorption.
La figure 1 du dessin ci-annexé montre schématiquement les connexions dans le cas où il y a deux systèmes triphasés T1 et T2, représentés par les vecteurs des tensions décalées de 180 'les unes par rapport aux autres; ces.deux systèmes peu- vent être alimentés par un même transformateur ou par deux trans- formateurs différents. Leurs points neutres 01 et O2 sont reliés
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à une bobine de self d'absorption SA, dont le point milieu est relié au pôle négatif P1 du réseau à courant continu.
Les autres extrémités des enroulements des systèmes Tl et T2 sont respectivement reliées aux anodes Al, Bl; A'1, B'l; A"1, B"1 et A2, B2; A'2, B'2; A"2, B"2 du redresseur, l'ex- trémité de chaque enroulement étant connectée à deux anodes fonctionnant en parallèle; on est fréquemment amené à adopter des anodes fonctionnant en parallèle afin d'éviter leur échauf- fement exagéré, lorsque les courants anodiques deviennent très élevés, c'est-à-dire, pour des redresseurs de grande puissance. Les deux anodes A1, B1 sont alimentées par la ten- sion dont le vecteur figuratif est O1 El; les anodes A'1, B'1 par O1 E'i et ainsi de suite, les anodes A"2, B"2 étant ali- mentées par la tension dont le vecteur figuratif est O2E"2. La cathode C du redresseur est reliée au pôle positif P2 du réseau à courant continu.
Si ce système convient pour la marche à forte charge, il présente un sérieux inconvénient aux faibles charges, pour lesquelles le fonctionnement devient instable, parce que la température des anodes n'atteint pas une valeur suffisante.
Suivant la présente invention, qui a pour objet d'é- liminer cet inconvénient, on bloque aux faibles charges une partie des anodes de manière à faire passer tout le courant par un nombre moindre d'anodes qu'on fait ainsi fonctionner avec un courant plus élevé que dans le cas où toutes les anodes auraient été laissées en service ; anodes en fonc- tion auront donc une température plus élevée.
Ce blocage, ou mise à l'arrêt,d'un certain nombre d'a- nodes peut être obtenu facilement à l'aide de grilles de pola- risation disposées devant les anodes visées ; en se ré- férant au schéma de la figure 1, on peut arrêter le fonction- nement des anodes Bl, B'1, B"1, B2, B'2, B"2 en imposant aux grilles H1, H'1, H"1, H2, H'2, H"2 un potentiel de valeur né- gative convenable par rapport au potentiel de la cathode, à
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l'aide de toute source appropriée , par exemple, ar une batte- rie auxiliaire, un groupe indépendant ou une tension alterna- tive convenablement déphasée.
La polarisation de ces grilles est commandée, suivant l'invention,par un relais dont la bobine est parcourue par le courant principal débité par le redresseur ou par le courant dérivé aux bornes d'un shunt parcouru par ce courant. Ce relais pourrait, par exemple, être disposé en R entre la cathode C et la borne P2 reliée à l'une des barres omnibus du réseau à cou- rant continu mais il va de soi qu'on peut le connecter en toute position convenable du circuit.
Les grilles H1, E'i, H"1, H2, H'2, H"2, utilisées pour le blocage d'une partie des anodes'aux faibles charges peuvent être des grilles spécialement prévues à cet effet ou les grilles utilisées dans d'autres buts.
On peut admettre, pour fixer les idées, que la polarisa- tion des grilles H1, H'1, H"1, H2, H'2, H"2 sera commandée, par exemple, dès que le courant débité par le redresseur tombera un peu en-dessous de la moitié du courant normal.
Pour des courants encore plus faibles , le fonctionnement avec les six anodes maintenues en service peut redevenir ins- table; on peut évidemment appliquer à nouveau le principe exposé précédemment et supprimer encore trois anodes lorsque le courant est devenu suffisamment faible, par exemple, lorsque sa valeur est tombée un peu en-dessous du quart de la valeur normale. A cet ef- fet, on peut monter un second relais R' en série avec le relais R ou combiner R et R' dans un même appareil.
Lorsque le courant reprend une valeur suffisante, ces re- lais fonctionnent à nouveau successivement mais cette fois, pour supprimer en deux étapes la polarisation des grilles précitées et remettre en fonctionnement les anodes qui avaient été mises hors service.
Le nouveau blocage ou arrêt envisagé ci-dessus de trois des six électrodes laissées en service lors du fonctionnement du relais R, présente un grand avantage que les considérations sui-
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vantes, se référant à la figure 2 du dessin ci-annexé, mettent en évidence.
Cette figure 2 montre schématiquement un redresseur à vapeur de mercure ayant six anodes A1, A'1, A"1, A2, A'2, A"2, alimentées par les deux systèmes triphasés T1 et T2, dont les tensions sont respectivement décalées de 180' les ùnes par rap- port aux autres; les, points neutres O1 et 0,2'de ces deux sys- tèmes sont réunis par la bobine d'absorption SA. On sait que cette disposition a l'avantage d'augmenter le temps de fonction- nement de chacune des anodes en diminuant le courant maximum débité par chacune d'elles mais qu'elle présente l'inconvénient grave de provoquer une surtension importante-d'environ 15 % de la tension normale - pendant la marche à vide et à très fai- ble charge. Cet inconvénient persiste tant que le courant redres- sé n'est pas supérieur au courant magnétisant de la bobine d'absorption SA.
On connaît des systèmes permettant de supprimer ce dé- faut en excitant la self d'absorption par une source auxiliaire à courant alternatif de fréquence triple de la fréquence d'alimen tation du redresseur, par exemple, en prévoyant l'excitation de la self d'absorption, par une bobine spéciale alimentée par le secondaire connecté en triangle ouvert d'un transformateur triphasé auxiliaire spécial, dont le primaire est connecté en étoile; le circuit magnétique de ce transformateur doit être fortement saturé.
La présente invention permet d'éviter, sans l'emploi d'un transformateur spécial.l'inconvénient signalé. On peut, en effet, l'appliquer pour polariser les grilles G1, G'1, G"1 placées respectivement devant les anodes A1, A'1, A"1 alimentées par le système triphasé T1.
Cette polarisation est commandée par l'action d'un re- lais R", excité par le courant débité par le redresseur et oon- necté, par exemple, entre le point milieu de la bobine SA et la barre omnibus négative du réseau ; relais pourrait évidemment être connecté en tout autre point convenable du circuit à
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-courant continu.
G2, G'2, G"2, désignent les grilles placées devant les anodes A2, A'2, A"2 de l'autre système triphasé.
0 est la cathode du redresseur et P2 sa connexion avec la: barre omnibus positive.
On pourrait évidemment arrêter complètement le fonction- nement du système triphasé T2 en commandant, par l'intermédiaire du. relais à courant continu R", un disjoncteur D insère dans la connexion entre le point neutre O2 de T2 et la bobine d'ab- sorption SA.
Quoiqu'on ait considéra principalement le cas des redres- seurs à vapeur de mercure dans la description précédente, il doit être bien entendu que la présente invention peut être ap- pliquée à toutes les soupapes à vapeur de mercure ou à gaz rare.
On a supposé, dans les exemples qui précèdent, que les anodes mises hors service font partie d'un même système triphasé; on pourrait aussi bien mettre hors service des anodes faisant partie de systèmes différents.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'appliquer éventuellement le nouveau dispositif permettant d'adapter à la charge de l'appareil le nombre d'anodes en service d'une soupape ou d'un redresseur à vapeur de mercure à plusieurs systèmes triphasés d'anodes, de façon à réaliser des variantes se comportant pratiquement de la même manière que les exemples de réalisation décrits ci-dessus.
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"NEW APPLICATION OF RELAYS AND POLARIZED GRIDS TO POLY-PHASE VALVES AND RECTIFIERS WITH MERCURY VAPOR OR OTHERS, ALLOWING TO COMMISSION A NUMBER OF ANODES
APPROPRIATE TO THE LOAD OF THE APPLIANCE ".
It is known to supply the anodes of mercury vapor rectifiers by one or more transformers combined so as to produce several polyphase systems, the voltages of which are phase-shifted with respect to each other and the neutral points of which are connected by absorption coils or chokes.
Figure 1 of the accompanying drawing shows schematically the connections in the case where there are two three-phase systems T1 and T2, represented by the vectors of the voltages offset by 180 'with respect to each other; these two systems can be supplied by the same transformer or by two different transformers. Their neutral points 01 and O2 are connected
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to an absorption coil SA, whose midpoint is connected to the negative pole P1 of the direct current network.
The other ends of the windings of the Tl and T2 systems are respectively connected to the anodes Al, Bl; A'1, B'l; A "1, B" 1 and A2, B2; A'2, B'2; A "2, B" 2 of the rectifier, the end of each winding being connected to two anodes operating in parallel; it is frequently necessary to adopt anodes operating in parallel in order to avoid their excessive heating, when the anode currents become very high, that is to say, for high power rectifiers. The two anodes A1, B1 are supplied by the voltage whose figurative vector is O1 El; the anodes A'1, B'1 by O1 E'i and so on, the anodes A "2, B" 2 being supplied by the voltage whose figurative vector is O2E "2. The cathode C of the rectifier is connected to the positive pole P2 of the direct current network.
While this system is suitable for high load operation, it has a serious drawback at low loads, for which operation becomes unstable, because the temperature of the anodes does not reach a sufficient value.
According to the present invention, the object of which is to eliminate this drawback, part of the anodes is blocked at low loads so as to pass all the current through a smaller number of anodes which are thus made to operate with a current. higher than if all the anodes were left in service; anodes in operation will therefore have a higher temperature.
This blocking, or shutdown, of a number of nodes can be easily obtained using polarization grids placed in front of the targeted anodes; by referring to the diagram in FIG. 1, it is possible to stop the operation of the anodes Bl, B'1, B "1, B2, B'2, B" 2 by imposing on the grids H1, H'1, H "1, H2, H'2, H" 2 a potential of suitable negative value with respect to the potential of the cathode, at
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using any suitable source, for example, an auxiliary battery, an independent group or an AC voltage suitably phase-shifted.
The polarization of these gates is controlled, according to the invention, by a relay, the coil of which is traversed by the main current supplied by the rectifier or by the current derived at the terminals of a shunt traversed by this current. This relay could, for example, be arranged in R between cathode C and terminal P2 connected to one of the bus bars of the direct current network, but it goes without saying that it can be connected in any suitable position of the circuit.
The grids H1, E'i, H "1, H2, H'2, H" 2, used for blocking part of the anodes' at low loads can be grids specially provided for this purpose or the grids used in other purposes.
We can assume, to fix ideas, that the polarization of the grids H1, H'1, H "1, H2, H'2, H" 2 will be controlled, for example, as soon as the current supplied by the rectifier drops. a little below half of the normal current.
For even lower currents, operation with the six anodes kept in service may become unstable again; one can obviously apply again the principle explained previously and remove three more anodes when the current has become sufficiently low, for example, when its value has fallen a little below a quarter of the normal value. To this end, it is possible to mount a second relay R 'in series with the relay R or combine R and R' in the same device.
When the current returns to a sufficient value, these relays operate again successively, but this time to remove the polarization of the aforementioned gates in two stages and to put the anodes which had been taken out of service back into operation.
The new blocking or stopping contemplated above of three of the six electrodes left in service during the operation of the relay R has a great advantage that the following considerations.
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Vantes, referring to Figure 2 of the accompanying drawing, highlight.
This figure 2 schematically shows a mercury vapor rectifier having six anodes A1, A'1, A "1, A2, A'2, A" 2, supplied by the two three-phase systems T1 and T2, the voltages of which are respectively offset of 180 'in relation to others; the neutral points O1 and 0.2 'of these two systems are united by the absorption coil SA. We know that this arrangement has the advantage of increasing the operating time of each of the anodes by reducing the maximum current delivered by each of them, but that it has the serious drawback of causing a significant overvoltage. approx. 15% of normal voltage - during idling and at very low load. This drawback persists as long as the rectified current is not greater than the magnetizing current of the absorption coil SA.
Systems are known which make it possible to eliminate this defect by exciting the absorption choke by an auxiliary alternating current source with a frequency three times the supply frequency of the rectifier, for example by providing for the excitation of the choke d. absorption, by a special coil supplied by the secondary connected in open delta of a special auxiliary three-phase transformer, the primary of which is connected in star; the magnetic circuit of this transformer must be highly saturated.
The present invention avoids, without the use of a special transformer, the drawback pointed out. It can in fact be applied to polarize the gates G1, G'1, G "1 placed respectively in front of the anodes A1, A'1, A" 1 supplied by the three-phase system T1.
This polarization is controlled by the action of a relay R ", excited by the current supplied by the rectifier and connected, for example, between the midpoint of the coil SA and the negative bus bar of the network; could obviously be connected at any other suitable point of the circuit to
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- continuous current.
G2, G'2, G "2, designate the grids placed in front of the anodes A2, A'2, A" 2 of the other three-phase system.
0 is the cathode of the rectifier and P2 is its connection with the: positive bus bar.
The operation of the three-phase system T2 could obviously be completely stopped by controlling, via the. direct current relay R ", a circuit breaker D is inserted in the connection between the neutral point O2 of T2 and the absorption coil SA.
Although the case of mercury vapor straighteners has been primarily considered in the foregoing description, it should be understood that the present invention can be applied to all mercury vapor or rare gas valves.
It has been assumed, in the preceding examples, that the anodes taken out of service are part of the same three-phase system; one could as well put out of service anodes belonging to different systems.
It is naturally permissible, without departing from the scope of the invention, to possibly apply the new device making it possible to adapt to the load of the apparatus the number of anodes in service of a valve or of a steam rectifier. of mercury to several three-phase anode systems, so as to produce variants which behave in practically the same way as the embodiments described above.