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"DISPOSITIF POUR TRANSMETTRE DE L'ENERGIE D'UN RESEAU A COURANT TRIPHASE A UN RESEAU A COURANT CONTINU, ET VICE-VERSA, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE SOUPAPE A GRILLES COMMANDEES".
Il est connu d'accoupler un réseau à courant triphasé avec un réseau à courant continu par l'intermédiaire d'une soupape à vapeur de mercure à grilles commandées qui peut travailler tant comme redresseur pour alimenter par exemple un réseau de traction, que comme ondulteur (redresseur inversé), par exemple pour restituer au réseau à courant alternatif l'énergie récupérée à la descente des pentes par un véhicule.
Les dispositifs connus jusqu'ici dans ce but possèdent, pour faire passer la soupape d'une marche à l'autre un inverseur
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bipolaire qui sert à inverser les liaisons du réseau à courant continu avec la cathode de la soupape et avec le point neutre du transformateur d'alimentation. Cet inverseur est gouverné par un relais en dépendance du rapport de la tension continue du réseau à la tension à vide de la soupape, et par un relais à puissance nulle dans le circuit à courant continu.
Avec cet inverseur est verrouillé mécaniquement ou électriquement un interrupteur qui coupe le circuit à courant continu, ce verrouillage étant réalisé de façon telle que l'inversion de polarité ne puisse se faire que lorsque l'interrupteur en question est ouvert, et que cet interrupteur ne puisse se fermer que lorsque l'inversion de polarité est chose faite. Lors du passage de la marche en redresseur à la marche en onduleur, le déclenchement du mécanisme de l'inverseur est permis par le relais de tension et le relais à puissance nulle lorsque la tension continue a dépassé d'une certaine quantité la tension à vide, et que le relais à puissance nulle se trouve effectivement soumis à une puissance égale à zéro.
En même temps que l'on inverse le circuit principal, on commute aussi la commande des grilles pour passer de la commande en redresseur à la commande en onduleur. Le passage de la marche en onduleur à la marche en redresseur s'effectue lorsque la tension du réseau à courant continu tombe au-dessous de la tension à vide et que le relais à puissance nulle indique une puissance zéro.
Ce dispositif connu a l'inconvénient qu'au moment de l'inversion de polarité, dans la marche en onduleur, la tension du réseau à courant continu ne dépend que de la tension des véhicules. Suivant le système de récupération utilisé, cette tension sur un véhicule peut prendre des valeurs entièrement différentes, et différentes de la tension du réseau. Dans le dispositif connu, en marche en onduleur la puissance récupérée doit aller en di-
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nisme inverseur entre en action.
Mais jusqu'à ce que la commutation de la marche en onduleur en marche directe en redresseur soit effectuée, la tension du réseau continu peut être tombée plus bas encore, de sorte que lorsque l'on remet en circuit le redresseur, on travaille avec la pleine tension sur les moteurs faiblement excités du véhicule, et qu'il en résulte un fort à-coup de courant qui peut être dangereux pour ce dernier.
D'autre part, lorsqu'un train descendant une pente travaille en récupération, l'installation fonctionne comme onduleur. Si l'on met alors brusquement en circuit un train remontant la pente, la tension du réseau à courant continu subit une baisse momentanée très rapide - on a supposé que la puissance récupérée est faible par rapport à celle que nécessite un train qui démarre,et l'installation se trouve commutée et remise au service en redresseur. Ici encore, la pleine tension du redresseur se trouve appliquée aux moteurs faiblement excités, et il se produit un à-ooup de courant dangereux.
Si, en même temps qu'un train descendant travaille en récupération, un autre train est en montée, l'installation de la sous-station travaillera en redresseur, parce qu'en général la puissance récupérée est inférieure à celle que nécessite un train en montée. La puissance récupérée est donc absorbée entièrement par le train montant. Si ce train montant vient à être brusquement mis hors circuit, la puissance réoupérée du train descendant se trouve brusquement interrompue, et comme dans les premiers moments l'installation de la sous-station fonctionne encore en redresseur, la tension continue montera à des valeurs inadmissibles. Par suite de cette montée de la tension, le mécanisme d'inversion dans la sous-station entrera immédiatement en action, et l'installation passera à la marche en onduleur.
Comme la tension continue est bien au-dessus de la valeur normale, on court le risque que l'onduleur brusquement mis en circuit ne s'éteigne plus et se trouve en court-circuit. Si pour
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remédier à cet inconvénient on donne de prime-abord à la tension de phase de l'enroulement secondaire du transformateur du coté alternatif une valeur assez élevée pour que dans l'onduleur l'arc s'éteigne sûrement dans tous les cas, il en résulte l'inconvénient que dans la marche en redresseur, où il faut naturellement travailler avec la même tension de phase que dans la marche en onduleur, le facteur de puissance est considérablement réduit, parce qu'alors il faut ramener la tension continue à sa valeur normale.
La présente invention a pour objet un dispositif servant à transmettre de l'énergie d'un réseau triphasé à un réseau à courant continu et vice-versa, par l'intermédiaire d*une soupape à décharge dans un milieurde gaz ou de vapeur et à commande par grilles, laquelle soupape peut travailler tant comme redresseur que comme onduleur du fait que les liaisons entre les con- duoteurs du réseau à courant continu, d'une part, et la cathode de la soupape et le point neutre du transformateur situé du coté alternatif, d'autre part, sont inversées automatiquement; suivant l'invention, il est monté en parallèle avec ladite soupape, au moins une autre soupape travaillant en permanence comme redresseur.
Au dessin annexé, la fig. 1 représente schématiquement à titre d'exemple un exemple de réalisation de l'objet de l'invention ; la fig. 2 montre un diagramme de répartition de la charge entre les deux soupapes.
A la fig. 1, 1 désigne le réseau triphasé, 2 et 2' sont les enroulements primaires des transformateurs, 3 et 3' leurs enroulements secondaires. 4 et 4' désignent des soupapes qui travaillent comme redresseurs en parallèle sur un réseau 8 à courant continu, la soupape 4 pouvant être inversée de manière à travailler en onduleur. Par suite, la soupape 4 doit posséder une commande par grilles, mais la soupape 4' peut également être pourvue d'une commande par grilles. 5 désigne un shunt intercalé sur le
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est branché le relais d'intensité ou de puissance 11 comportant un élément à temps différé. L'inverseur destiné à permettre à la soupape 4 de travailler alternativement comme redresseur ou comme onduleur est désigné par 6, et 7 est un interrupteur permettant de séparer du réseau à courant continu la soupape 4.
Les deux appareils 6 et 7 sont verrouillés de manière connue de telle sorte que l'inversion ne peut s'effectuer que si l'interrupteur verrouillé avec l'inverseur est ouvert, et qu'en outre le dit interrupteur ne peut être fermé que lorsque l'inversion est effectuée.
La soupape 4' travaille constamment en redresseur.
La soupape 4 est branchée, suivant les conditions de la charge, en redresseur ou en inverseur. La soupape 4' étant constamment prête à travailler en redresseur, il suffit de ne brancherla soupape 4 en redresseur que lorsque la charge desdits appareils surpasse la capacité de charge de la soupape 4'. Il est donc possible de faire travailler la soupape 4 constamment en onduleur tant que la charge de la soupape 4' ne dépasse pas savaleur normale.
La fig. 2 montre la répartition de la charge entre les deux soupapes 4 et 4'. La charge B de la sous-station est portée en fonction du temps Z. Les valeurs au-dessus de l'axe des temps Z sont des charges du côté continu de la sous-station, et les valeurs au-dessous de ce même axe correspondent à la puissance récupérée. La droite G figurant au diagramme est celle pour laquelle se fait le changement de couplage de la soupape réversible 4. Pour les valeurs de la charge située au-dessous de la droite G, la soupape 4 de la fig. 1 est constamment branchée en onduleur, et pour les valeurs de la charge situées au-dessus de ladite droite G, la soupape 4 est constamment branchée en redresseur. L'inversion de la soupape 4 (fig. 1) est gouvernée par le relais d'intensité à temps différa 11.
Si la charge de
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la soupape 4' monte pour un temps relativement long au-delà de la charge normale, le relais 11 met, par l'intermédiaire des mécanismes de commande 10 et 9, la soupape 4 sur la marche en redresseur. Si par contre la charge de la soupape 4' tombe audessous de la valeur normale, le relais 11 fait immédiatement passer la soupape 4 à la marche en onduleur. Alors la soupape 4 est déjà prête à fonctionner comme onduleur avant que la récupération ne commence, de sorte que tout accroissement de la tension du réseau est rendu impossible.
La tension du réseau à courant continu 8 est fixée de façon univoque par la soupape 4' (fig. 1) montée en permanence en redresseur, que la soupape 4 se trouve marcher comme redresseur ou comme onduleur, et même pendant le passage de cette soupape d'une marche à l'autre. Toute augmentation de tension du réseau à courant continu est impossible, parce que la soupape 4 est branchée en onduleur avant même que la récupération puisse commencer.'Il n'y a évidemment aucune difficulté à monter en parallèle trois soupapes au lieu de deux comme prévu à la fig.
1, étant entendu que l'une de ces trois soupapes est agencée de façon à pouvoir marcher alternativement en redresseur et en onduleur. Il n'est pas indispensable que les deux soupapes suivant fig. 1 se trouvent dans la même sous-station ; elles peuvent tout aussi bien faire partie de sous-stations très distantes l'une de l'autre.
Le relais d'intensité ou de puissance 11 à temps différé peut aussi se remplacer par un relaie thermique d'intensité ou de puissance. Au lieu de mettre ce relais sous l'influence du courant continu, on peut aussi le faire influencer, par l'intermédiaire de transformateurs d'intensité, par le courant triphasé du côté primaire du transformateur du redresseur.
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"DEVICE FOR TRANSMITTING ENERGY FROM A THREE-PHASE CURRENT NETWORK TO A CONTINUOUS CURRENT NETWORK, AND VICE-VERSA, VIA A CONTROLLED GRID VALVE".
It is known to couple a three-phase current network with a direct current network by means of a mercury vapor valve with controlled grids which can work both as a rectifier to supply, for example, a traction network, and as an inverter. (inverted rectifier), for example to restore to the alternating current network the energy recovered when going down slopes by a vehicle.
The devices known hitherto for this purpose have, in order to pass the valve from one step to the other, an inverter
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bipolar which serves to reverse the connections of the direct current network with the cathode of the valve and with the neutral point of the supply transformer. This inverter is governed by a relay depending on the ratio of the DC voltage of the network to the no-load voltage of the valve, and by a zero-power relay in the DC circuit.
With this inverter is mechanically or electrically locked a switch which cuts the direct current circuit, this locking being carried out in such a way that the polarity reversal can only be done when the switch in question is open, and this switch is not can only close when the polarity reversal is done. When switching from rectifier operation to inverter operation, tripping of the inverter mechanism is enabled by the voltage relay and the zero power relay when the direct voltage has exceeded the no-load voltage by a certain amount. , and that the zero power relay is effectively subjected to a power equal to zero.
At the same time as the main circuit is reversed, the control of the gates is also switched to pass from the rectifier control to the inverter control. The change from inverter operation to rectifier operation takes place when the voltage of the DC network falls below the no-load voltage and the zero-power relay indicates zero power.
This known device has the drawback that when the polarity is reversed, when operating as an inverter, the voltage of the direct current network depends only on the voltage of the vehicles. Depending on the recovery system used, this voltage on a vehicle can take entirely different values, and different from the voltage of the network. In the known device, when operating as an inverter, the power recovered must go di-
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inversion mechanism comes into action.
But until the changeover from inverter operation to direct operation as rectifier is carried out, the voltage of the DC network can have fallen even lower, so that when the rectifier is switched on again, we work with the full voltage on weakly excited motors of the vehicle, and that a strong current surge results which can be dangerous for the latter.
On the other hand, when a train going down a slope works in recovery, the installation operates as an inverter. If we then suddenly switch on a train going up the slope, the voltage of the DC network undergoes a momentary very rapid drop - it has been assumed that the power recovered is low compared to that required by a starting train, and the installation is switched and returned to service as a rectifier. Here again, the full rectifier voltage is applied to the weakly excited motors, and a dangerous current surge occurs.
If, at the same time as a descending train is working in recovery, another train is in uphill, the installation of the substation will work in rectifier, because in general the recovered power is less than that required by a train in recovery. climb. The recovered power is therefore absorbed entirely by the upward train. If this ascending train is suddenly cut off, the re-cut power of the descending train is suddenly interrupted, and as in the first moments the installation of the substation still operates as a rectifier, the direct voltage will rise to inadmissible values. . As a result of this rise in voltage, the reversing mechanism in the substation will immediately come into operation, and the installation will switch to inverter operation.
As the DC voltage is well above the normal value, there is a risk that the inverter which is suddenly switched on will no longer switch off and be short-circuited. If for
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to remedy this drawback, first of all, the phase voltage of the secondary winding of the transformer on the AC side is given a value high enough so that in the inverter the arc is surely extinguished in all cases, this results in the disadvantage that in rectifier operation, where it is naturally necessary to work with the same phase voltage as in inverter operation, the power factor is considerably reduced, because then the DC voltage must be brought back to its normal value .
The present invention relates to a device for transmitting energy from a three-phase network to a direct current network and vice versa, through a discharge valve in a gas or vapor medium and to grid control, which valve can work both as a rectifier and as an inverter due to the fact that the connections between the conductors of the direct current network, on the one hand, and the cathode of the valve and the neutral point of the transformer located on the side alternating, on the other hand, are reversed automatically; according to the invention, it is mounted in parallel with said valve, at least one other valve working permanently as a rectifier.
In the accompanying drawing, FIG. 1 schematically shows by way of example an embodiment of the object of the invention; fig. 2 shows a load distribution diagram between the two valves.
In fig. 1, 1 designates the three-phase network, 2 and 2 'are the primary windings of the transformers, 3 and 3' their secondary windings. 4 and 4 'denote valves which work as rectifiers in parallel on a direct current network 8, the valve 4 being able to be reversed so as to work as an inverter. Consequently, the valve 4 must have a grid control, but the valve 4 'can also be provided with a grid control. 5 designates a shunt inserted on the
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the current or power relay 11 comprising a delayed-time element is connected. The inverter intended to allow the valve 4 to work alternately as a rectifier or as an inverter is designated by 6, and 7 is a switch allowing the valve 4 to be separated from the DC network.
The two devices 6 and 7 are locked in a known manner so that the reversal can only take place if the switch locked with the inverter is open, and that in addition said switch can only be closed when the inversion is performed.
The valve 4 'works constantly as a rectifier.
The valve 4 is connected, depending on the load conditions, as a rectifier or as an inverter. The valve 4 'being constantly ready to work as a rectifier, it suffices to connect the valve 4 as a rectifier only when the load of said devices exceeds the load capacity of the valve 4'. It is therefore possible to operate the valve 4 constantly as an inverter as long as the load of the valve 4 'does not exceed its normal value.
Fig. 2 shows the load distribution between the two valves 4 and 4 '. The load B of the substation is plotted against time Z. The values above the Z time axis are loads on the DC side of the substation, and the values below this same axis correspond to the recovered power. Line G shown in the diagram is that for which the reversible valve 4 coupling change is made. For the load values located below line G, valve 4 in fig. 1 is constantly connected as an inverter, and for the load values located above said straight line G, the valve 4 is constantly connected as a rectifier. The reversal of valve 4 (fig. 1) is governed by the delayed-time current relay 11.
If the charge of
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the valve 4 'rises for a relatively long time beyond the normal load, the relay 11 puts, by means of the control mechanisms 10 and 9, the valve 4 on the rectifier operation. If, on the other hand, the load on valve 4 'falls below the normal value, relay 11 immediately switches valve 4 to inverter operation. Then the valve 4 is already ready to operate as an inverter before the recovery begins, so that any increase in the grid voltage is made impossible.
The voltage of the direct current network 8 is unambiguously fixed by the valve 4 '(fig. 1) permanently mounted as a rectifier, whether the valve 4 is operating as a rectifier or as an inverter, and even during the passage of this valve. from one step to another. Any increase in the voltage of the direct current network is impossible, because valve 4 is connected as an inverter even before the recovery can begin. There is obviously no difficulty in paralleling three valves instead of two as planned. in fig.
1, it being understood that one of these three valves is arranged so as to be able to operate alternately as a rectifier and as an inverter. It is not essential that the two valves according to fig. 1 are located in the same substation; they can equally well be part of substations very distant from each other.
The delayed-time current or power relay 11 can also be replaced by a thermal current or power relay. Instead of putting this relay under the influence of direct current, it can also be made to influence, through the intermediary of current transformers, by the three-phase current on the primary side of the rectifier transformer.