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"DISPOSITIF POUR AMELIORER LE FACTEUR DE PUISSANCE D'APPAREILS CONSOMMANT DU COURANT REACTIF DEPHASE EN AVANT"
On connatt déjà des dispositifs permettant d'améliorer le facteur de puissance d'appareils à décharge alimentés par un réseau à courant alternatif et qui sont commandés à l'ai- de de grilles d'extinction de façon telle qu'ils prennent au réseau du courant déphasé en avant.
Dans ces dispositifs, le courant en avance pris au réseau par l'appareil à décharge est compensé en tout ou en partie au moyen du courant magnétisant pris au réseau par un transformateur ou par une bobine de réactance, ce courant magnétisant pouvant être réglé en faisant va-
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rier à volonté la réluctance moyenne du circuit magnétique de la bobine ou du transformateur, de sorte que le facteur de puissance de l'ensemble du groupe entier se trouve amené au voisinage de L'unité. Cette variation volontaire du courant magnétisant peut être obtenue, par exemple, en superposant une aimantation produite au moyen d'un courant continu d'intensité variable à l'aimantation alternative de service,
la symétrie du courant alternatif magnétisant déphasé en arrière se rétablissant alors en montant en parallèle les enroulements primaires de deux noyaux da transformateur soumis à des .aimantations continues de sens opposés. Cette façon de rétablir la symétrie nécessite pour chaque phase du réseau primaire deux noyaux de transformateurs bobinés, par conséquent, dans le cas du courant triphasé, six noyaux, lesquels peuvent être répartis soit sur deux transformateurs à trois noyaux,. soit sur un transformateur à six noyaux. Ces deux solutions entratnent toutefois une ma- joration importante du prix du transformateur.
L'objet de l'invention est un dispositif pour améliorer le facteur de puissance d'appareils consommant du courant réac-- tif déphasé en avant. Suivant l'invention, la compensation du courant réactif déphasé en avant y est obtenue au moyen de transformateurs soumis à une aimantation auxiliaire au moyen de courant continu, connus en eux-mêmes. et dans lesquels les enroulements reliés par groupes de deux au réseau à courant al- ternatif mais logés sur des branches différentes du même transformateur, sont montés en série dans chaque groupe, les enroulements en série de chaque groupe donnant toujours des aimantations de sens contraires.
De cette manière il. est pos- sible de monter en série les enroulements primaires appartenant chaque fois à deux branches d'un unique transformateur, par exemple triphasé, ne comportant que 4 ou 5 noyaux, dont 3
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seulement sont bobinés, ce qui entraine une réduction du prix du transformateur. Les enroulements primaires peuvent, par ailleurs, être montés en zigzag-étoile ou en zig-zag-triangle.
Le fait que le courant magnétisant de chaque phase s'écoule successivement le long de deux noyaux, dans l'un desquels l'aimantation auxiliaire continue est de même sens que l'aimantation alternative, tandis que dans l'autre elle est de sens contraire, a, pour conséquence de rétablir la symètrie du courant magnétisant.
Au dessin annexé, les Fig. 1 et 2 représentent schématiquement, à titre d'exemple, la Fig. 1, l'application du dispositif suivant l'invention à une installation de redresseur hexaphasé, et la fig. 2 l'application à un véhicule électrique alimenté en courant monophasé.
A la Fig. 1, 1 représente l'enroulement primaire monté en zig-zag du transformateur alimenté par le réseau primaire 7, et 2 l'enroulement secondaire, également monté en zig-zag, de ce transformateur qui alimente un appareil à décharge non représenté, et dont les 3 points milieux sont reliés au pôle négatif du réseau à courant continu par l'intermédiaire d'une bobine d'absorption à trois colonnes 5. 3 désigne l'enroulement auxiliaire,, alimenté en courant continu par une source auxiliaire 9, qui permet d'obtenir l'aimantation continue va- riable de la carcasse 4 à cinq noyaux nécessaire pour faire varier à volonté le courant magnétisant.
Des cinq noyaux de la carcasse 4, il convient de n'en bobiner que trois seulement, tandis que les deux autres. par exemple le second et le quatrième restent sans bobinage et ne servent qu'au retour du champ magnétique continu produit par l'enroulement auxiliaire 3. Par suite du montage en zig-zag de l'enroulement,, ce qui étouffe l'harmonique trois dans la force électro-motrice ré-
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sultante de chaque noyau, et étant donnés les harmoniques trois qui prennent naissance par suite de la distorsion magnétique du flux alternatif dans les dits noyaux, il se produirait dans l'en- roulement en triangle ouvert que constitue l'enroulement auxiliaire 3 une tension ayant une fréquence triple de celle du réseau,
et qui serait mise en court-circuit par la source à courant conti" nu 9 fournissant le courant auxiliaire. Pour éviter cet inconvénient, on peut disposer sur le circuit magnétique 4 un enroulement particulier 8 fermé en court-circuit sur lui-même, pour le cas où le courant de compensation à fréquence triple circulant dans l'enroulement 3 dépasserait la valeur admissible pour la source au- xiliaire à courant continu. De plus, cette source auxiliaire peut être constituée par une génératrice à courant continu à excitation composée)dont l'enroulement d'excitation série limite le courant de compensation dans le circuit auxiliaire à courant continu.
Pour étouffer les harmoniques supérieurs dans le circuit de la génératrice auxiliaire 9, on peut introduire dans ce circuit, soit une bobine de réactance particulière 20, soit un circuitbouchon constitué par la réactance 20 et par le condensateur 21.
Pour étouffer ces courants de compensation indésirables, on doit, en outre, veiller essentiellement à ce qu'aucun harmonique d'ordre multiple de 3 ne puisse se produire dans le courant des circuits secondaires. Si cette condition ne peut pas être remplie, ce qui est le cas, par exemple, lorsqu'on utilise une bobine d'absorption à trois noyaux, il faut que l'enroulement secon- daire du transformateur soit, lui aussi, monté en zigzag. Le réglage de la tension du redresseur au moyen des grilles d'extinction commandées produit une déformation supplémentaire du courant pris au réseau primaire, surtout lorsque la tension est fortement réduite (par exemple au moment du démarrage d'un
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moteur).
On peut atténuer cette déformation supplémentaire en intercalant de manière connue une réactance dans le circuit à courant continu. On peut également, pour éviter le montage d'une bobine de réactance particulière, construire la bobine d'absorption 5 de telle sorte qu'elle fonctionne non seulement comme bobine d'absorption, mais aussi et en même temps comme réactance d'atténuation. Cet effet supplémentaire de la bobine d'absorption ne peut s'obtenir qu'aux dépens d'une élévation du courant de charge critique de la bobine d'absorption, c'est-à-dire du courant de charge à partir duquel l'effet de la bobine d'absorption se fait pleinement sentir, et ne peut par conséquent être envisagé que dans les installations où un courant de charge critique élevé est admissible.
Dans les bobines d'absorption normales, les enroulements sont entremêlés de manière que sur cha- que noyau les ampères-tours continus se neutralisent complètement ainsi que les ampères-tours dus aux harmoniques circulant dans le circuit à courant continu, et ceci dans le but de tenir aussi faible que possible le courant de charge critique. Comme du fait du mélange réciproque des forces magnéto-motrices développées dans l'enroulement de la bobine d'absorption par le courant continu et les harmoniques, il ne se produit réellement aucun flux magnétique, des bobines d'absorption ainsi construites sont incapables d'étouffer les harmoniques du côté continu.
Mais la bobine d'absorption se comporte d'une toute autre manière lorsqu'on évite cette compensation réciproque des harmoniques du côté continu, car alors, par suite des champs alternatifs qui prennent naissance, ces harmoniques peuvent être étouffés et le courant continu débarrassé en grande partie de ces harmoniques, ce qui a pour effet de réduire la déformation supplémen- taire du courant primaire provoqué par le réglage de la tension.
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Tandis, par conséquent , que dans une bobine d'absorption normale à trois noyaux, les enroulements sont montés en zig-zag, ce qui entraîne sur chaque noyau la compensation des forces magnétomotrices des harmoniques du courant continu, cette bobine devra, en vue de pouvoir étouffer ces harmoniques, être construite maintenant avec un bobinage en étoile ordinaire. Les harmoniques présents dans le courant continu étant de même sens et en phase dans les trois noyaux, on devra prévoir au moins un quatrième noyau pour la fermeture du circuit du champ magnétique des harmoniques.
A la Fig. 1, cette bobine d'absorption est représentée sous la forme d'une bobine à cinq noyaux, dont le premier, le troisième et le cinquième, par exemple, constituent les noya= principaux bobinés, tandis que le deuxième et le quatrième sont des noyaux auxiliaires non-bobinés qui servent au retour du champ magnétique produit par les harmoniques à étouffer. Pour gagner de la place,on peut disposer la bobine d'absorption sur le transformateur, et les deux appareils dans la même cuve à huile.
La disposition suivant l'invention peut s'appliquer également aux véhicules électriques alimentés en courant mono phasé, dans lesquels le courant transformé à une tension conve- nable pour les moteurs de traction est amené à ces moteurs 19 par l'intermédiaire d'un redresseur 18 à grilles d'extinction, comme le montre la Fig. 2. Ces véhicules devaient être pourvus jusqu'ici de transformateurs à prises supplémentaires, afin de maintenir le facteur de puissance entre des limites admissibles lorsque la tension est fortement réduite, notamment pendant le démarrage. Du fait des prises nécessaires, ce réglage par prises conduit à un transformateur d'un prix plus élevé et exige, de plus, des commutateurs de prises ou des contacteurs dont la commande doit être combinée avec celle des grilles du redresseur.
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Ces inconvénients sont évités, suivant l'invention, du fait que le transformateur monophasé porté par le véhicule est construit suivant le type à trois noyaux, dont les deux noyaux extérieurs seuls sont bobinés et portent les deux enroulements primaires 11 montés en série, tandis que les deux enroulements secondaires 13, 14, 15, 16, sont répartis sur les deux noyaux. Les enroulements secondaires 13 à 16 sont connectés de telle sorte que les enroulements 13 et 14 sont montés en série avec une anode, et les enroulements 15 et 16 en série avec l'autre anode du redresseur 18. Les moteurs de traction 19 sont branchés de manière connue entre la cathode du redresseur 18 et le point milieu ou neutre de l'enroulement secondaire du transformateur.
Le noyau médian du transformateur porte un enroulement auxiliai- re 17 alimenté en courant continu au moyen d'une génératrice auxiliaire 12 soumise à l'action d'un régulateur de facteur de puissance.
Au lieu de produire le courant déphasé en avant à l'aide de grilles d'extinction dans l'appareil à décharge, on peut également, en se servant de grilles normales commandées (grilles d'allumage), qui donnent par elles-mêmes du courant réactif déphasé en arrière, produire le courant déphasé en avant en montant en parallèle avec l'appareil à décharge des conducteurs dimensionnés de telle sorte qu'à toutes les charges ils produisent, sans la compensation du courant réactif suivant l'invention dans le réseau, un courant résultant toujours déphasé en avant, lequel courant déphasé en avant peut alors être amené à toute valeur désirée du facteur de puissance en utili- sant le dispositif décrit ci-dessus.
Bien entendu, le réglage du courant magnétisant au moyen d'un régulateur automatique peut être remplacé par un réglage à la main.