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"DISPOSITIF DE CONTROLE DES APPAREILS A DECHARGE ELECTRIQUE
UTILISANT UNE METHODE DIFFERENTIELLE"
La présente invention est relative à un dispositif de réglage de la tension et de compoundage des appareils à décharge électrique comportant des grilles placées devant les anodes des- tinées à contrôler la décharge. Elle vise en particulier à dé- placer le point d'allumage des anodes par application aux grilles de commande d'une tension composée d'une tension intermittente négative de grandeur constante et d'une tension intermittente po- sitive de grandeur variable en fonction de la charge.
La figure 1 des dessins ci-annexés montre à titre
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d'exemple, un schéma de réalisation de l'invention se rappariant à un appareil à décharge triphasé. La partie du schéma représen- tée en traits gras se répète autant de fois qu'il y a d'anodes.
Le transformateur 1 comporte deux groupes d'enroulé- ments secondaires I - II - III et I'- II' - III'. Le premier groupe alimente des redresseurs de courant 2 débitant chacun sur une résistance 3. L'extrémité commune des résistances 3 est re- liée d'une part, par l'intermédiaire d'une self 4 et de résistan- ces 11 et 12 au point neutre du secondaire constitué par les en- roulements I - II et III, et d'autre part, à la cathode 8 de l'appareil à décharge électrique commandé 10.
Aux bornes de la résistance 11 est branché un circuit auxiliaire constitué de redresseurs de courant 14 alimentés par les enroulements secondaires 13 d'un transformateur dont les primaires 15 sont traversés par un courant proportionnel à celui débité par le transformateur principal alimentant les anodes 9 de l'appareil 10.
La borne 0 de chaque résistance 3 est connectée à une grille 7 par l'intermédiaire d'une résistance 6. Sur celle-ci débite un redresseur de courant 5 alimenté par un des enroulements secondaires du deuxième groupe I' - II' - III', II' par exemple.
Dans ce circuit une self peut être intercalée éventuellement.
Le câblage est effectué de telle manière que la borne négative de la résistance 6 soit reliée à la grille 7. Celle-ci reçoit donc par l'intermédiaire de la résistance 6 une tens ion négative repré- sentée sur la figure 2 par la partie renforcée de la courbe 16.
Sur cette figure est indiquée en 17 la tension appliquée à l'anode 9, cette courbe étant représentée en traits gras pendant la pé- riode de débit de l'anode.
La figure 3 donne la tension intermittente 18 engendrée aux bornes de la résistance 3. Celle-ci correspond au courant d'une anode du redresseur polyphasé constitué par les éléments 2 débitant sur forte self.
Ce courant peut être déterminé aisément par la loi d'Ohm appliquée au circuit 1, 2,3, 4, 11 et 12. Il dépend en
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particulier de la tension U aux bornes de l'ensemble des résis- tances 11 et 12 et peut être exprimé par la formule I = E - U/ # R
I étant le courant instantané traversant les redres- seurs 2.
E la tension aux bornes du groupe redresseur 1 - 2.
#R la somme des résistances du circuit.
U peut être décomposé en U2 chute de tension dans la ré- sistance 12 et U1 différence de potentiel aux bornes de la ré- sistanoe 11. On a donc :
U - U2 - U1
Si on starrange pour que U1 ne soit jamais supérieur à U2, U sera toujours positif. Lorsque U1 est pratiquement nul on peut avoir par exemple une valeur très faible de la tension posi- tive représentée figure 3.
La grille 7 reçoit donc une tension de polarisation éga- le à la somme des tensions engendrées dans la résistance 6 et dans la résistance 3. On remarquera que ces tensions sont de signe contraire et que la tension intermittente 18 se trouve en phase avec.la tension 17 redressée par l'appareil commandé 10, tandis que la tension intermittente négative 16 prélevée aux bornes de la résistance 6 correspond au débit de la phase suivante du trans- formateur 1. Il s'ensuit que la position relative de la tension intermittente positive et de la tension négative est telle que le montre la figure 4.
Sur celle-ci 16 représente la tension inter- mittente négative aux bornes de la résistance 6, tandis que la courbe 21 représente le courant traversant la résistance 3 consi- dérée, pour un débit de l'appareil contrôlé 10 supposé, par exem- ple, égal à la pleine charge. La tension résultante appliquée à la grille 7 peut donc se représenter par la courbe 19 qui coupe au point A la ligne 20 supposée représenter la caractéristique d'allumage de l'anode 9 correspondante.
Lorsque le courant débité par l'appareil 10 augmente il en est de même de la tension induite dans les enroulements 13, de sorte que la tension U1 augmente tandis que U diminue.
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Il s'ensuit donc, que le courant traversant les résis- tances 3 augmente, ou bien.encore que la tension intermittente po- sitive augmente. Elle est alors représentée par la courbe 22 de la figure 4. Si on la superpose à la tension intermittente néga- tive i6, elle donne une résultante représentée par la courbe 23 quicoupe en B la caractéristique d'allumage. On voit que l'allu- mage de l'anode 9 est avancé dans le temps, réalisant un compoun- dage du groupe redresseur.
Si on désire obtenir une courbe plongeante pour la ca- ractéristique du groupe ainsi que le représente la courbe 24 de la figure 5, on peut utiliser, en remplacement des enroulements 13 et 15, le transformateur représenté schématiquement figure 6.
La partie mécanique de ce transformateur comprend trois noyaux. L'enroulement primaire est bobiné sur le noyau central, tandis que deux enroulements secondaires sont disposés sur les noyaux extrêmes dont l'un est muni d'un entrefer. Les secondai- res sont reliés en opposition et prévus de manière à ce que lors- que le courant traversant le primaire augmente d'une façon conti- nue, la tension aux bornes du secondaire s'élève tout d'abord jusque une certaine valeur, pour diminuer par la suite. Le ma- ximum de cette tension peut se présenter par exemple pour un cou- rant égal ou un peu supérieur au courant normal.
Si le système de contrôle des grilles décrit ci-dessus est pourvu d'un tel dispositif, la tension aux bornes des redres- seurs peut être représentée en fonction du courant débité par la courbe 25, figure 5. Si la tension du- transformateur est donnée par la droite 26, la tension résultante aux bornes du groupe sera représentée par la courbe 24.
Une telle caractéristique est particulièrement avanta- geuse pour la marche en parallèle des groupes redresseurs.
Lois que le compoundage demandé est de faible valeur, on peut simplifier le dispositif décrit ci-dessus ainsi que le mon- tre la figure 7. Sur cette figure les mêmes chiffres de référen- ce désignent les mêmes appareils que sur la figure¯1.
, La cathode 8 de l'appareil à décharge 10, est connectée
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par l'intermédiaire d'une résistance 27 au point commun des ré- sistanoes 3. La borne de la résistance 3 considère est reliée directement à la grille 7.
Aux bornes des résistances 12 et 27 est appliquée une tension continue consente U2 + U3, U3 étant la chute de tension dans la résistance 27.
La grille 7 reçoit donc une polarisation composée d'une tension continue négative U3 créée dans la résistance 27 et d'une tension intermittente positive engendrée par le passage du courant dans les résistances 3.
Ce courant est, ainsi qu'on l'a vu précédemment, fonc- tion du courant déhité par l'appareil à décharge électrique 10.
Plus le courant est élevé et plus la tension aux bornes de la ré- sistance 3 est grande vis-à-vis de la tension U1 + U2 et par con- séquent plus le temps de débit des redresseurs 2 augmente.
La figure 8 fera aisément comprendre le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus..
La courbe 28 représente la tension appliquée à l'anode 9 de l'appareil à décharge 10. Les droites 20 et 30'représentent respectivement la tension d'allumage de l'anode considérée et la tension U3.
'Pour un débit donné, le courant traversant chacune des résistances 3, peut être représenté par la courbe 29. Si la char- ge appliquée à l'appareil 10 augmente, la tension U1 s'élève et le courant traversant les redresseurs 2 croit. Il en résulte l'augmentation du temps de débit de chaque élément dont il a été question ci-dessus et la courbe représentant la tension créée dans la résistance 3, prend la forme donnée en 30. Ainsi qu'on le voit, le point où la tension coupe la caractéristique d'allumage, s'est déplacé de A en B relevant donc la tension fournie par l'ap- pareil à décharge électrique 10.
Dans le but de diminuer le--temps pendant lequel la gril- le est portée à un potentiel positif par rapport à la cathode, on peut placer, ainsi que le montre la figure 9, le primaire d'un transformateur 31 à faible réactance en série avec chacune des ré-
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sistanaes 3. Cette nouvelle disposition ne change en rien le princi- pe de fonctionnement décrit ci-dessus. Le courant, dans les résis- tances 3, aura toujours la forme indiquée sur la figure 10, tandis que la tension appliquée aux grilles peut être représentée par la figure 11.
On voit d'après cette dernière que les grilles ne seront portées à un potentiel positif par rapport à la cathode, que pendant un temps relativement court, suffisant cependant pour provoquer l'- allumage des anodes correspondantes.
On remarquera que dans tous les dispositifs décrits précé- demment, il est possible d'obtenir aisément, en même temps qu'un compoundage, un réglage à main des appareils à décharge électrique 10. Il suffit pour cela de faire varier la résistanoe 12 située dans le circuit auxiliaire des dispositifs de contrôle.
La figure 12 donne un autre schéma simple de réalisation ! de l'invention. Cette réalisation utilise, ainsi que des dispositifs décrits précédemment, une tension de grille composée dtune tension continue négative par rapport à la cathode à laquelle on superpose ' des impulsions positives produites par le passage dans un transfor- mateur saturé du courant anodique d'un redresseur polyphasé auxiliai- re. Le déplacement dans le temps des impulsions positives est obtenu par variation du temps de débit de chaque anode du redresseur axiliaire.
La cathode 8 de l'appareil à décharge électrique 10, est connectée par l'intermédiaire de la résistance 27 au point commun N des transformateurs saturés 31. La borne non commune de chacun de ceux-ci est reliée à chacune des grilles 7 de l'appareil à décharge 10. La partie du schéma représentée en traits forts se reproduit autant de fois qu'il y a d'anodes. Aux bornes de la résistance 27 est appliquée la tension continue constante U3.
La grille 7 reçoit ainsi une polarisation produite par la superposition d'une tension continue négative et d'impulsions alter- nativement positives et négatives produites par les transformateurs 31, ainsi qu'il a été exposé précédemment. Dans le dispositif faisant l'objet de la figure 12, on a cependant supprimé la tension U2 qui dans le dispositif déjà décrit était connectée en opposition à la tension U1, dans le circuit de débit des redresseurs de courant 2
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et on a inversé le sens de l'enroulement secondaire des transforma- teurs 31. Le fonctionnement de principe n'a pas changé. On remarque dans ce cas que lorsque le courant croît dans le circuit principal, le temps de débit de chacun des redresseurs 2 diminue.
Les secondes impulsions produites par les transformateurs 31 étant seules positi- ves, celles-ci commandent directement l'allumage des anodes corres- pondant aux grilles contrôlées.
Les figures 13 et 14 donnent respectivement la forme des courants traversant les primaires des transformateurs 31 et de la tension appliquée aux grilles 7 de l'appareil à décharge électrique 10.
'On peut obtenir un résultat analogue en remplaçant dans un dispositif décrit ci-dessus le transformateur 13-15, les redresseurs
14 et la résistance 11, par une résistance 32 connectée ainsi que le montre la figure 15. Cette résistance 32 sera de forme bien détermi- née de façon à réaliser la caractéristique imposée à l'appareil à décharge 10. Le curseur peut-être commandé de façon quelconque par un relais ampéremétrique fonction du courant débité par l'appareil à décharge électrique contrôlé. La partie du schéma représentée en traits forts se reproduit autant de fois qu'il y a d'anodes.
Si l'on désire obtenir la caractéristique, représentée sur la figure 16, de la tension redressée Eoo en fonction du courant principal Icc, c'est-à-dire un hypercompoundage de la marche à vide à la marche en pleine charge, puis un anticompoundage lorsque la charge augmente et enfin l'extinction de l'appareil à décharge 10 pour une charge dépassant une certaine valeur, il suffit de prévoir une résistance variable 32 faisant varier le débit des redresseurs de courant 2 ainsi que le montre la figure 15. Lorsque le curseur est en a, le oourant débité par chaque anode des redresseurs biano- diques 2 est représenté par la courbe a, de la figure 17. Les anodes sont alors allumées par l'impulsion représentée en a sur la figure 18.
Lorsque le courant débité par l'appareil à décharge 10 augmente, le curseur se porte successivement en b et en .2, les impulsions posi- tives se déplacent ainsi que le montre la figure 18 en b et.2 amenant donc une élévation de tension aux bornes de l'appareil à décharge.
Si la position .±.' du curseur correspond par exemple à, un courant débi- té par l'appareil à décharge 10 égal au courant normal In, on voit que
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lorsque le courant dépassera cette valeur la résis tance placée en série dans le circuit des redresseurs 2 va croître à nouveau. Les impulsions positives occuperont successivement les positions 4 et faisant diminuer la tension aux bornes de l'appareil 10 ainsi que le montre la figure 16. En conditionnant convenablement la . , résistance 32, on peut, lorsque le courant croît exagérément, ré- duire le courant débité par chacune des anodes des redresseurs 2 à une valeur minime schématisée à la figure 17 par la courbe f et donnant, ainsi que le montre en f la figure 18, des impulsions in- suffisantes pour provoquer l'allumage des anodes.
Dans ce cas, les grilles 7 sont polarisées négativement en permanence par rap- port à la cathode 8, empêchant l'appareil à décharge 10 de débiter,
Le relais ampèremètrique et son rhéostat 32 peuvent être également remplacés par un relais voltmétrique et un rhéos- tat approprié.
Il est bien évident que l'on peut apporter toute s mo- difications de détails aux dispositifs décrits précédemment sans sortir du cadre de la présente invention. On pourra,par exemple, utiliser le dispositif décrit ci-dessus conformément à la figure 15 et comportant un dispositif de contrôle hexaphasé pour oomman- der un appareil à décharge 10 triphasé en n'utilisant dans ce cas qu'un transformateur 31 sur deux de façon à réduire relativement le temps de débit du courant traversant le primaire de ces trans- formateurs et à augmenter ainsi l'étendue du réglage. On peut ao- croître l'effet obtenu par cette disposition en plaçant, dans le circuit de l'anode ne comportant pas de transformateur 31 du re- dresseur polyphasé 2,une self de grandeur convenable.
On remar- quera que l'on peut également obtenir un certain réglage en satu- rant plus ou moins cette self ce qui peut se faire en particulier par le courant principal débité par l'appareil contrôlé 10.
La figure 19 représente une variante du schéma de réa- lisation montré figure 15.
Les redresseurs de courant 2 ainsi que la résistance va- riable 32 commandée par relais ampèremètrique, sont remplacés par des lampes triodes 33 commandées par la variation de tension aux
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barres du réseau oontinu à régler. Les cathodes des lampes 33 sont connectées à l'une des dites barres. Entre ces barres sont branchées en série, une lampe régulatrice 34 du type "fer-hydro- gène" ou autre et une lampe à filament de carbone 35, la lampe ré- gulatrice 34 étant connectée au même pôle dit réseau continu que les cathodes des lampes 33. Le point commun des deux lampes 34 et 35 est relié aux grilles des lampes 33.
La figure 20 donne la variation du courant en fonction de la tension aux bornes des lampes 34 et 35. La courbe 36, dont le zéro est en % 34' représente la courbe caractéristique de la lampe régulatrice 34 tandis que la courbe 37 représente celle de la lampe à filament de carbone 35. Pour cette dernière, le zéro de tension se trouve à droite de la figure en % 35 et les ten- sions positives sont portées vers la gauche.
Si on suppose que la distance OE 34 OE 35 représente la tension du réseau à régler, on voit que la répartition de la tension aux bornes des deux lampes se fait de la manière suivante:
OE 34 H est absorbé par la lampe régulatrice 34 et OE 35 H par la lampe à filament de carbone 35. Si la tension aux barriés du ré- seau diminue, il en- sera. de même de la distance OE 34 OE 35# La courba 37 se déplacera donc en 37' . La répartition'des tensions deviendra OE 34 H' aux bornes de la lampe régulatrice 34 et O'E 35 H' aux bornes ' de la lampe 35.
Les courbes 37 et 37'coupant la courbe 36 en des points se trouvant sur une horizontale, on voit que OE 35 H est égal à O'E 35 Ht,c'est-à-dire que toute la va- riation'de tension du réseau'à courant continu se reporte aux bor- nes de la lampe régulatrice 34. La différence de potentiel aux bornes de cette dernière étant portée entre cathodes et grilles des lampes 33, il s'ensuit que toute variation de tension du ré- seau aura. pour effet de modifier la résistance interne de ces lam- pes 33 et par conséquent la résistance de charge des circuits ali- mentés par les enroulements secondaires du transformateur auxili- aire 1.
Il en. résulte donc, ainsi qu'il a été exposé précédem- ment, une augmentation du temps de débit des lampes 33 provoquant
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un décalage des impulsions positives et une augmentation corres- pondante de tension.
Le dispositif décrit ; ci-:dessus permet ainsi de réa- liser un aompoundage de l'appareil à décharge contrôlé et toute variation de tension continue amène un état instable du système qui revient automatiquement au point d'équilibre choisi arbitrai- rement.
Il est bien. évident que l'on peut apporter toutas modi- fications de détails à ce dispositif sans sortir pour cela du ca- dre de la présente invention. On pourra en particulier amplifier les variations de tension aux bornes de la lampe régulatrice 34 au moyen d'étages amplificateurs ainsi qu'il est connu, par exem- ple au moyen de lampes triodes.
Sur les figures 21 et 22, un a représenté schématique- ment une deuxième variantedu dispositif montré figure 15.
La résistance variable 32 et son relais ampèremètrique ou autre sont remplacés par une lampe électronique 38 contrôlée dont la résistance équivalente varie en fonction de son potentiel de grille et au moyen d'un système de contrôle de cette dernière, fonctLon de la charge de l'appareil à décharge électrique. Ce système de contrôle comporte une résistance 41, shuntée par un condensateur 42 et sur laquelle débitent deux redresseurs de cou- rant 40 alimentés par un enroulement t4 d'un transfomateur spé- cial 39. Ce dernier est alimenté par des enroulements t1 et t2 connectés en série dans deux circuits anodiques dont les'tans ions sont en opposition et par un enroulement t3 connecté, par exemple, aux deux anodes précitées.
Les enroulements t1, t2 et l'enrou- lement t3 sont bobinés de manière à produire dés flux de sens op- posés.
Il est possible d'obtenir ainsi aux bornes de la résis- tance 41 une tension continue Vg variant en fonction de la charge suivantune loi représentée par la courbe 43 de la figure 22. Le courant débité par la lampe 38 augmentera donc jusqu'à ce que' la charge atteigne sa valeur nominale pour décroître lorsque la charge dépasse cette valeur, c'est-à-dire que la résistance 'qui-
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valente de la lampe 38 passera par un minimum lorsque l'appareil à décharge électrique contrôlé atteint sa pleine charge. La ten- sion Ucc aux bornes du réseau courant continu pourra donc avoir la forme représentée par la courbe 44 de la figure 22. Cette der- nière donne de plus en 45, la variation de tension aux bornes du réseau lorsque les grilles 7 ne sont pas commandées.
Il est bien évident que l'on peut également apporter toutes modifications de détails au dispositif qui vient d'être dé- crit sans sortir pour cela du cadre de la présente invention.