<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIFS PERMETTANT L'AMORCAGE SIMULTANE ET LA MARCHE EN PARALLELE DE DEUX OU PLUSIEURS ANODES
DE REDRESSEURS MUNIES D'ELECTRODES DE CONTROLE-
La marche en parallèle de deux ou plusieurs anodes de redresseurs à arc, tels que des redresseurs à vapeur de mercure, ces anodes pouvant appartenir au même récipient ou à des récipients différents, présente quelques difficultés du fait de la résistance négative de l'arc.
Il est connu que l'on peut assurer cette marche en parallèle par divers procédés: on peut par exempleprévoir dans chaque anode une induo- tanoe, oompensant, par sa chute de tension inductive, la résistance négative de l'arc; on peut également coupler magnétiquement les divers circuits anodiques, de manière que toute
<Desc/Clms Page number 2>
anode s'amorçant en retard reçoive du fait de l'amorçage des anodes précédentes une force électromotrice d'induction provoquant son amorçage. Un tel couplage permet également, comme on le voit facilement, de compenser les différences de chute de tension dans l'arc.
Dans le cas où les anodes devant fonctionner en parallèle sont munies d'une ou plusieurs électrodes de contrôle intérieures ou extérieures dans leur voisinage, ces électrodes étant destinées soit à l'élimination de l'ionisation résiduelle, cause des allumages en retour, soit à la commande de l'instant d'amorçage, ces dispositifs peuvent être employés ; il a été proposé de réunir simplement les électrodes de contrôle en parallèle, et à la source commune de tension de contrôle, soit directement, soit par l'intermédiaire de résistances.
Ce procédé présente un inconvénient très grave: en effet, lorsqu'une électrode de contrôle a déterminé l'amorçage d'une seule anode, sa tension s'abaisse immédiatement, en même temps que celle des autres électrodes; il en résulte que l'amorçage des autres anodes est rendu plus difficile, et que le dispositif de couplage magnétique entre anodes doit être renforcé, demanière à donner aux autres anodes l'impulsion nécessaire.
L'objet de la présente invention est un dispositif permettant d'utiliser pour la marche en parallèle de deux ou plusieurs anodes munies de grilles, un dispositif de couplage magnétique entre circuits anodiques, réduit aux dimensions nécessaires pour compenser les différences de chute de tension dans l'arc, les circuits d'électrodes de contrôleétant cou- plés magnétiquement entre eux et avec les circuits anodiques, de manière que l'électrode de contrôle d'une anode présentant un retard à l'amorçage reçoive du fait de l'amorçage des autres anodes une impulsion de tension positive, déterminant l'amorçage de l'anode retardataire.
<Desc/Clms Page number 3>
La description suivante, donnée à titre dexemple nan limitatif en référence au dessin annexé, fera mieux compren- dre le principe et les modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre le dispositif applicable à la marche en parallèle de deux anodes munies de bobines d'inductan- ce et de grilles.
La figure 2 montre le dispositif correspondant pour trois anodes.
La figure 3 montre le dispositif applicable dans le cas de la marche en parallèle de deux anodes alimentées par deux enroulements en phase sur le m'orne transformateur.
La figure 4 montre un dispositif réunissant le couplage magnétique entre deux anodes et leur grilles de contrôle sur le même circuit magnétique.
Enfin, la figure 5 montre le dispositif correspondant pour trois anodes.
En se référant à la figure 1, la barre générale 1, réunie à une borne du secondaire du transformateur d'alimentation, alimente les deux anodes 2 et 3, par l'intermédiaire des inductances 4 et 5. Entre les anodes 2 et 3 est connecté le primaire 6 dtun petit transformateur monophasé; le secon- daire, ayant un nombre de spires beaucoup plus élevé que le primaire, est pourvu d'un point milieu 7, connecté à l'une des bornes de la source commune 8 de commande des grilles, 1' autre borne de celle-ci représentée libre sur la figure étant réunie à un point convenable du montage.
Les deux extrémités du secondaire du transformateur de grille sont réunies respectivement aux grilles 9 et 10, le sens de couplage étant celui représenté sur la figure, en supposant le primaire et le secondaire du transformateur de grille bobinés dans le même sens. Ceci posé, supposons par exemple que sous l'influen-
<Desc/Clms Page number 4>
ce de la source 8, la grille 9 commande la première l'amor- çage de l'anode 2; dans ces conditions, cette anode subira un brusque abaissement de son potentiel, égal à la différen- oe entre la tension d'amorçage et la chute de tension dans l' arc (la tension d'amorçage étant d'ailleurs déterminée par le choix de l'instant d'amorçage déterminé par la source 8).
Le potentiel de l'anode 5 ne subissant aucun changement, entre les bornes du primaire 6, apparaîtra brusquement une différence de potentiels. Cette différence de potentiels se retrouvera multipliée par le rapport de transformation, entre la borne 7 et la grille 10, celle-ci étant rendue brusquement positive. Comme la tension de l'anode 3 est alors supérieure à celle de l'anode 2 (de la chute inductive dans l' inductance 4), l'anode 3 s'amorce. En d'autres termes, le retard à l'amorçage d'une anode provoque une impulsion brusque de tension positive sur sa grille.
Cette impulsion peut être rendue aussi forte qu'on le veut, par augmentation du rapport de transformation du transformateur de grille, oelui- ,oi étant d'ailleurs très petit, vu la petitesse des courants de grille, Dans ces conditions, les anodes s'amorcent sensi- blement en même temps (en fait, l'expérience montre que le retard est très difficile à saisir), et les inductances d' anode n'ont plus à compenser que les différences de chute de tension dans l'arc amorcé.
Ce montage se généralise facilement à la marche en parallèle de trois anodes munies d'inductances: on peut employer par exemple trois transformateurs de grille, disposés d'une manière analogue à celle de la figure 1 entre chacun des trois co'uples d'anodes associées deux à deux, les trois points médians des trois secondaires étant connectés ensemble et à la source commune d'alimentation des grilles, et
<Desc/Clms Page number 5>
chacune de ces dernières étant connectée à deux bornes se. condaires de deux transformateurs de grille. Il est alors facile de voir que toute anode s'amorçant prématurément fait appliquer aux grilles des deux autres une impulsion brusque de tension, déterminant leur amorçage. On peut d'ailleurs supprimer sans inconvénient l'un des trois trans., formateurs.
On peut de plus, comme le montre la figure 2, réunir sur un même circuit magnétique à trois noyaux les élé- ments du transformateur de grille nécessaire à la marche en parallèle de trois anodes munies d'inductances. En se réfé- rant à la figure 2, la barre générale 11 alimente les trois anodes 12,13 et 14 par l'intermédiaire des inductances 15, 16 et 17. D'autre part, sur un circuit magnétique 18 à trois noyaux, sont placées trois bobines 19, 20'et 21, connectées en étoile, les extrémités libres étant réunies aux bornes des trois anodes. Sur le même circuit se trouvent également trois bobines 22, 23 et 24, également couplées en étoile, le point neutre étant réuni à l'une des bornes de la source de -contrôle 25 des grilles dont l'autre borne est connectée à un point convenable du montage.
Les extrémités libres des bobines 22, 23 et 24 sont connectées respectivement aux grilles 26, 27 et 28. Supposons maintenant que, sous l'in- fluence de la source 25, l'anode 12 par exemple s'amorce la première: il en résultera un brusque abaissement u de son potentiel par rapport à celui des anodes 13 et 14. On voit facilement que ce brusque abaissement de potentiel se tra-. @ duit par l'apparition brusque sur les bobines 19, 20 et 21 des tensions respectives-2u/3, u/3 et u, ces tensions étant comp-
3 3 3 tées positivement à partir du point neutre. Ces tensions se retrouvent évidemment au secondaire,, multipliées par le rap- port de transformation.
Il en résulte que les grilles 27 et
<Desc/Clms Page number 6>
28 correspondant aux anodes 13 et 14 recevront chacune une impulsion positive de tension, provoquant l'amorçage. De Même, si deux anodes s'amorcent en avance, la grille de la troisième reçoit une impulsion provoquant l'amorçage.
Ces montages s'étendent sans difficulté à un nombre quelconque n d'anodes munies d'inductances, soit qu'on utilise n ou n-1 transformateurs monophasés de grilles, soit un seul trans- formateur à n noyaux
On peut également, au lieu d'utiliser sur les circuit± anodiques des inductances indépendantes, utiliser des induo- tances couplées magnétiquement ou des enroulements indépendants sur le transformateur d'alimentation, ces enroulements donnant des tensions en phase les unes avec les autres et se trouvant pourvus d'un couplage magnétique réalisant à l'in- térieur du transformateur des inductances d'anode couplées.
En se référant à la figure 3, on voit par exemple un transformateur monophasé de grille employé à provoquer l'amorçage simultané de deux anodes, tous ces organes étant désignés comme sur la figure 1, mais les anodes étant alimentées par deux enroulements indépendants 29 et 30, couplés en- semble sur le circuit magnétique du transformateur d'alimen- tation.
On peut enfin, pour assurer la marche ,en parallèle et l'amorçage simultané de deux ou plusieurs anodes de re-' dresseurs munies d'électrodes de contrôle, réunir sur un même circuit magnétique, les enroulements parcourus par les courants anodiques et les enroulements destinés à la commande des électrodes de contrôle. C' est ce .que montrent les figures 4 et 5.
En se référant à la figure 4, on voit, sur un circuit magnétique monophasé 31, deux enroulements 32 et 33, insérée
<Desc/Clms Page number 7>
sur les circuits des deux anodes 34 et 35, de manière que leurs ampères-tours s'opposent. D'autre part, la source de tension decontrôle 36 alimente les grilles 37 et 38, par l'intermédiaire des enroulements à fil fin 39 et 40, également opposés sur le circuit magnétique. Le fonctionnement est le suivant. Si, sous l'action de la source 36, l'anode 34 s' amorce la première, une brusque diminution de tension se produit entre la borne 41 du secondaire du transformateur d'alimentation et l'anode 34. Il en résulte au contraire par induction, une brusque augmentation de tension, d'une part entre l'anode 35 et la borne 41 et, d'autre part, sur la grille 38 d'une manière analogue à celle examinée plus haut.
Ces deux augmentations de tension produisent l'amorçage immédiat de l'anode 35. Lorsque les deux anodes sont amorcées, on voit facilement que les deux enroulements 32 et 33 compensent les différences de chute de tension dans l'arc, le déséquilibre de courant produit'par une différence donnée des deux chutes de tension étant d'autant plus faible que l'inductance des enroulements est plus élevée. L'intérêt de ce dispositif réside dans le fait que l'enroulement à gros fil ne doit compenser que les différences de chute de tension dans l'arc et peut être réduit au minimum, les différences de tension d'amorçage étant compensées par l'enroulement à fil fin.
En se référant à la figure 5, on voit l'application d'un montage analogue à la marche en parallèle de trois anodes: la borne 42 du secondaire du transformateur d'alimentation est connectée aux trois anodes 49,50 et 51 par l'intermédiaire de trois enroulements à gros fil 43, 44 et 45 pla- cés sur le circuit magnétique à trois noyaux 56, Sur ce même circuit sont placés trois enroulements à fil fin, couplés en étoile, le point commun étant connecté à la source de ten-
<Desc/Clms Page number 8>
sion de contrôle 55 et les extrémités libres étant réunies aux grilles 52, 53 et 54.
Le fonctionnement est analogue à celui du montage précédent, les enroulements à, fil fin provoquant l'allumage simultané des trois anodes et les enroulements à gros fil compensant les différences de chute de tension dans l'arc. Cette,compensation ne s'effectue parfaitement que si les réluctances des circuits magnétiques oorrespondant aux trois noyaux sont égales, ou si les nombres de spires sont choisis en raison inverse des réluctances.
On pourrait également, pour assurer la marche en parallèle de trois anodes, associer trois montages identiques à celui de la figure 4, de manière à assurer la marche en parallèle des trois couples d'anodes associés deux à deux.
On pourrait également étendre ces montages à un nombre quelconque d'anodes.
On a supposé dans ce qui précède que les électrodes de contrôle., étaient constituées par des grilles. Les montages décrits s'appliquent sans modification au cas du con- tr8le par électrodes extérieures. De même, on peut intercaler sur les circuits des électrodes de contrôle, en amont ou en aval des dispositifs décrits, des résistances ou impédances quelconques.
<Desc / Clms Page number 1>
DEVICES ALLOWING SIMULTANEOUS PRIMING AND PARALLEL OPERATION OF TWO OR MORE ANODES
RECTIFIERS EQUIPPED WITH CONTROL ELECTRODES
The parallel operation of two or more anodes of arc rectifiers, such as mercury vapor rectifiers, these anodes possibly belonging to the same receptacle or to different receptacles, presents some difficulties due to the negative resistance of the arc.
It is known that one can ensure this operation in parallel by various methods: one can for example provide in each anode an induction, oompensating, by its inductive voltage drop, the negative resistance of the arc; one can also magnetically couple the various anode circuits, so that any
<Desc / Clms Page number 2>
late priming anode receives due to the priming of the preceding anodes an induction electromotive force causing it to ignite. Such a coupling also makes it possible, as can easily be seen, to compensate for the differences in voltage drop in the arc.
In the event that the anodes which have to operate in parallel are fitted with one or more internal or external control electrodes in their vicinity, these electrodes being intended either for the elimination of the residual ionization, the cause of reverse ignitions, or for control of the ignition instant, these devices can be used; it has been proposed to simply combine the control electrodes in parallel, and to the common source of control voltage, either directly or by means of resistors.
This method has a very serious drawback: in fact, when a control electrode has determined the ignition of a single anode, its voltage drops immediately, at the same time as that of the other electrodes; it follows that the ignition of the other anodes is made more difficult, and that the device for magnetic coupling between anodes must be reinforced, so as to give the other anodes the necessary impetus.
The object of the present invention is a device making it possible to use, for the parallel operation of two or more anodes provided with grids, a device for magnetic coupling between anode circuits, reduced to the dimensions necessary to compensate for the differences in voltage drop in arcing, the control electrode circuits being magnetically coupled with each other and with the anode circuits, so that the control electrode of an anode exhibiting a delay in starting receives due to the starting of other anodes a positive voltage pulse, determining the ignition of the delay anode.
<Desc / Clms Page number 3>
The following description, given by way of limiting example with reference to the appended drawing, will give a better understanding of the principle and the embodiments of the invention.
FIG. 1 shows the device applicable to the operation in parallel of two anodes provided with inductance coils and grids.
Figure 2 shows the corresponding device for three anodes.
FIG. 3 shows the device applicable in the case of the operation in parallel of two anodes supplied by two windings in phase on the transformer core.
FIG. 4 shows a device combining the magnetic coupling between two anodes and their control gates on the same magnetic circuit.
Finally, Figure 5 shows the corresponding device for three anodes.
Referring to figure 1, the general bar 1, joined to a terminal of the secondary of the supply transformer, supplies the two anodes 2 and 3, via the inductors 4 and 5. Between the anodes 2 and 3 is connected the primary 6 of a small single-phase transformer; the secondary, having a much higher number of turns than the primary, is provided with a midpoint 7, connected to one of the terminals of the common source 8 for controlling the gates, the other terminal thereof. this shown free in the figure being assembled at a suitable point of the assembly.
The two ends of the secondary of the gate transformer are respectively joined to gates 9 and 10, the direction of coupling being that shown in the figure, assuming the primary and the secondary of the gate transformer wound in the same direction. This being said, suppose for example that under the influence
<Desc / Clms Page number 4>
that of the source 8, the gate 9 is the first to control the priming of the anode 2; under these conditions, this anode will undergo a sudden drop in its potential, equal to the difference between the starting voltage and the voltage drop in the arc (the starting voltage being moreover determined by the choice of the ignition instant determined by the source 8).
The potential of the anode 5 not undergoing any change, between the terminals of the primary 6, will suddenly appear a difference of potentials. This potential difference will be found multiplied by the transformation ratio, between terminal 7 and gate 10, the latter being suddenly made positive. As the voltage of the anode 3 is then higher than that of the anode 2 (of the inductive drop in the inductor 4), the anode 3 is ignited. In other words, the delay in starting an anode causes a sudden positive voltage pulse on its gate.
This pulse can be made as strong as desired, by increasing the transformation ratio of the gate transformer, where it is very small, given the smallness of the gate currents, Under these conditions, the anodes s 'strike sensibly at the same time (in fact, experience shows that the delay is very difficult to grasp), and the anode inductors only have to compensate for the differences in voltage drop in the arc initiated. .
This assembly is easily generalized to the operation in parallel of three anodes provided with inductors: one can use, for example, three gate transformers, arranged in a manner similar to that of FIG. 1 between each of the three co'uples of anodes. associated two by two, the three midpoints of the three secondaries being connected together and to the common power source for the grids, and
<Desc / Clms Page number 5>
each of the latter being connected to two terminals. condaires of two grid transformers. It is then easy to see that any anode priming prematurely causes a sudden voltage pulse to be applied to the gates of the other two, determining their starting. One can also remove without inconvenience one of the three trans., Trainers.
It is also possible, as shown in FIG. 2, to combine on a single three-core magnetic circuit the elements of the gate transformer necessary for the operation in parallel of three anodes provided with inductors. Referring to FIG. 2, the general bar 11 supplies the three anodes 12, 13 and 14 via the inductors 15, 16 and 17. On the other hand, on a magnetic circuit 18 with three cores, are placed three coils 19, 20 ′ and 21, connected in a star, the free ends being joined to the terminals of the three anodes. On the same circuit are also three coils 22, 23 and 24, also star-coupled, the neutral point being joined to one of the terminals of the control source 25 of the gates, the other terminal of which is connected to a point proper mounting.
The free ends of the coils 22, 23 and 24 are respectively connected to the gates 26, 27 and 28. Let us now suppose that, under the influence of the source 25, the anode 12, for example, starts up first: it This will result in a sudden lowering u of its potential relative to that of the anodes 13 and 14. It is easy to see that this sudden lowering of potential is traced. @ resulting from the sudden appearance on the coils 19, 20 and 21 of the respective voltages -2u / 3, u / 3 and u, these voltages being comp-
3 3 3 tees positively from the neutral point. These tensions are obviously found in secondary school, multiplied by the transformation ratio.
It follows that the grids 27 and
<Desc / Clms Page number 6>
28 corresponding to the anodes 13 and 14 will each receive a positive voltage pulse, causing ignition. Likewise, if two anodes are primed in advance, the gate of the third receives an impulse causing the ignition.
These assemblies extend without difficulty to any number n of anodes provided with inductors, either that n or n-1 single-phase grid transformers are used, or a single transformer with n cores.
It is also possible, instead of using independent inductors on ± anode circuits, to use magnetically coupled inductors or independent windings on the supply transformer, these windings giving voltages in phase with each other and finding it provided with a magnetic coupling producing coupled anode inductances inside the transformer.
Referring to Figure 3, we see for example a single-phase grid transformer used to cause the simultaneous ignition of two anodes, all these members being designated as in Figure 1, but the anodes being powered by two independent windings 29 and 30, coupled together on the magnetic circuit of the supply transformer.
Finally, to ensure the operation, in parallel and the simultaneous ignition of two or more anodes of rectifiers provided with control electrodes, combine on the same magnetic circuit, the windings traversed by the anode currents and the windings intended for controlling the control electrodes. This is what figures 4 and 5 show.
Referring to Figure 4, we see, on a single-phase magnetic circuit 31, two windings 32 and 33, inserted
<Desc / Clms Page number 7>
on the circuits of the two anodes 34 and 35, so that their ampere-turns are opposed. On the other hand, the control voltage source 36 supplies the gates 37 and 38, through the fine wire windings 39 and 40, also opposite on the magnetic circuit. The operation is as follows. If, under the action of the source 36, the anode 34 is the first to ignite, a sudden decrease in voltage occurs between the terminal 41 of the secondary of the supply transformer and the anode 34. On the contrary, this results in it. by induction, a sudden increase in voltage, on the one hand between the anode 35 and the terminal 41 and, on the other hand, on the gate 38 in a manner analogous to that examined above.
These two voltage increases produce immediate ignition of the anode 35. When both anodes are ignited, it is easily seen that the two windings 32 and 33 compensate for the differences in voltage drop in the arc, the current imbalance produced. 'by a given difference of the two voltage drops being all the smaller as the inductance of the windings is higher. The advantage of this device lies in the fact that the coarse wire winding must only compensate for the differences in voltage drop in the arc and can be reduced to a minimum, the differences in starting voltage being compensated by the fine wire winding.
Referring to Figure 5, we see the application of an assembly similar to the operation in parallel of three anodes: terminal 42 of the secondary of the power supply transformer is connected to three anodes 49, 50 and 51 by the intermediate of three coarse-wire windings 43, 44 and 45 placed on the three-core magnetic circuit 56, On this same circuit are placed three windings with fine wire, coupled in star, the common point being connected to the source of ten -
<Desc / Clms Page number 8>
control section 55 and the free ends being joined to the grids 52, 53 and 54.
The operation is similar to that of the previous assembly, the windings with fine wire causing the simultaneous ignition of the three anodes and the windings with coarse wire compensating for the differences in voltage drop in the arc. This compensation is only performed perfectly if the reluctances of the magnetic circuits corresponding to the three cores are equal, or if the numbers of turns are chosen in inverse ratio to the reluctances.
It would also be possible, to ensure the parallel operation of three anodes, to combine three arrangements identical to that of FIG. 4, so as to ensure the parallel operation of the three pairs of anodes associated two by two.
These arrangements could also be extended to any number of anodes.
It has been assumed in the foregoing that the control electrodes were formed by grids. The arrangements described apply without modification to the case of control by external electrodes. Likewise, any resistances or impedances can be inserted on the circuits of the control electrodes, upstream or downstream of the devices described.