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"DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA TENSION DE POLARISATION DES GRILLES
DE REDRESSEURS A VAPEUR IONISEE"
Le dispositif de contrôle de la tension de polarisation des grilles de redresseurs à vapeur ionisée objet de l'invention se propose de réaliser les conditions suivantes :
Constituer un système statique, provoquer une onde de tension de polarisation de grilles ayant une pente plus élevée qutune onde sinusoïdale de même fréquence que la fréquence anodique., permettre le réglage de l'instant d'amorçage des anodes en fonction d'un courant continu ou d'une tension continue.
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On décrira d'abord une disposition simplifiée montrant le principe du dispositif. La figure 1 des dessins ci-annexés re- présente un circuit magnétique T constitué par des tôles en mé- tal de grande perméabilité. Sur ce circuit magnétique T sont bo- binés trois enroulements A, B et C. L'enroulement A comprend na spires, il est parcouru par un courant alternatif sinusoïdal ia de même fréquence que la fréquence anodique. Un rhéostat IL per- met de régler la valeur du courant ia, une réactance E1 dont la self-induction est élevée par rapport à celle de l'enroulement A, est connectée en série avec l'enroulement A. L'enroulement C com- prenant nc spires est parcouru.par un courant-continu ic régla- ble au moyen d'un rhéostat R2.
Une réactance E2 est connectée en série avec l'enroulement C. L'enroulement B'comprenant nb spi- res est représenté pour l'instant à circuit ouvert, la tension qui apparaîtra aux bornes de cet enroulement B étant désignée par Eg.
La figure .2 montre la courbe de magnétisation ss- f(AT) d u circuit magnétique T, ssexprime l'induction magnétique et AT le nombre d'ampères-tours appliqués au circuit magnétique.
L'emploi d'un métal de grande perméabilité permet d'atteindre le coude de saturation D avec un petit nombre d'ampères-tours od, de plus la partie saturée DF de la caractéristique peut être con- fondue pratiquement avec une droite horizontale.
Les figures 3 (a,b,c), 4 (a,b,c), et 5 (a,b,c) pré- cisent le fonctionnement du dispositif.
La fig. 3 correspond au cas dans lequel le courant continu ic, désigné' ci-dessus, est nul. La fig. 3a montre la cour- be des ampères-tours totaux AT appliquée au circuit magnétique T, en fonction du temps. Comme on a AT = na ia, cette courbe est une sinusoïde d'axe x y. Si on représente par deux droites 1 h
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et j' h' parallèles à l'axe x y, les ampères-tours correspondant au coude D de la fig. 2, on a : gh - g'h' - od, od étant donné par la figure 2. La valeur des ampères-tours alternatifs na :La est choisie de telle sorte que na ia maximum>cd; on a pris à titre d'exemple le rapport na ia max. = 2, mais il est évident que 1on peut prendre toute autre valeur, à la condition d'avoir na ia max. > od.
La fig. 3b représente l'induction 03 dans le circuit magnétique T en fonction du temps. Le circuit magnétique est satu- ré de k en 1 de sorte que l'induction reste très sensiblement cons- tante.
La fig. 3c représente la tension Eg induite dans l'en- roulement B, en fonction du temps. Cette courbe se déduit aisément de la courbe représentée par la fig. 3b.
Maintenant on suppose que l'enroulement G de la fig. 1, soit parcouru par un courant continu ic, l'enroulement A étant tou- jours parcouru- par un courant alternatif ia.
La figure 4 représente des courbes analogues à celles de la fig. 3 dans ces nouvelles conditions. Le courant alternatif a la même valeur que précédemment. La fig. 4a représente la courbe des ampères-tours totaux AT appliqués au circuit magnétique T, en fonction du temps. On a AT = na ia + nc ic, le nouvel axe est x'y' tracé à une distance de- l'axe x y de la sinusoïde des ampères-tours alternatifs, égale à ne ic. En .prenant comme base l'axe x' y' les droites j h et j' h'correspondent à la saturation du circuit magné- tique ainsi qu'il a déjà été défini. On en déduit aisément la cour- be de l'induction ss en fonction du temps représentée par la fig.4b et la courbe de la tension Eg induite dans l'enroulement B repré- sentée par la fig. 4c.
La figure 5 correspond au cas dans lequel on choisit
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na ia max. nc ic = 2
Si le .courant continu ic est encore augmenté, la cour- be de la tension Eg reste semblable à celle de la fig. 5c, mais l'amplitude de croît, jusqu'à devenir sensiblement nulle pour un courant continu élevé.
Il est possible d'utiliser un courant continu ic de sens opposé à celui choisi pour les figures 3, 4 et 5. Il est inu- tile de représenter les figures correspondant à cette inversion du courant continu. On obtient des courbes de tension Eg analogues, à cela près Que si on considère l'onde de tension positive G, son déphasage k' l' fig. 3, au lieu de diminuer pour un courant conti- nu ic croissant, croit au contraire avec le courant continu. On prend comme axe de référence du déphasage l'axe Z Z'.
,La réactance E1 fig. i a pour but de maintenir le cou- rant ia sinusoïdal malgré la réaction des ampères-tours de l'enrou- lement B. De même la réactance E2 maintient le courant ic continu malgré cette même réaction.
Il est facile d'observer que la tension Eg présente une courbe à pente plus élevée que l'onde sinusoïdale de même fréquence.
Son aspect se déforme lorsque le courant continu ic varie, l'onde qui est considérée comme positive se déplaçant en sens opposé de l'onde considérée comme négative. On peut noter que l'on peut consi- dérer la tension Eg comme la résultante d'une tension sinusoïdale de fréquence fondamentale dont'la phase reste fixe, à laquelle on superpose un harmonique d'abord impair ce qui donne la courbe de la fig. 3c, ensuite, l'amplitude de cet harmonique impair décroît, en même temps on fait apparaître un harmonique pair d'amplitude croissante, on obtient ainsi la courbe de la fig. 4c. La fig. 5c correspond au cas où il n'existe plus qu'un harmonique pair super- posé à la tension fondamentale.
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La tension Eg induite dans l'enroulement B de la fig. i peut être appliquée à la grille d'anode d'un redresseur à vapeur @ ionisée. Une des bornes de l'enroulement B sera connectée à la , ,.- cathode de-ce redresseur et l'autre borne à la grille d'anode con- sidérée, par l'intermédiaire d'une résistance de protection. L'ins@ tant d'amorçage de l'anode commandée, dépendra du déphasage k' l' de l'onde positive G de la fig. 3c.Il suffira donc de faire varier l'intensité du courant continu ic pour faire varier la valeur de k' l'et, par suite, l'instant d'amorçage de l'anode commandée.
On peut imaginer un redresseur à vapeur ionisée polyanodique muni de grilles polarisées, chacune d'elles étant connectée à un système analogue à celui de la fig. i et le déphasage des divers courants alternatifs ia étant convenablement choisi. Les divers enroulements C de ces dispositifs peuvent être connectés en série ou en paral- lèle à une source continue, l'intensité du courant continu ic étant réglable. L'instant d'amorçage des anodes et, par suite, la tension continue fournie par le redresseur dépendra de la valeur du courant continu ic.
D'une manière générale, on pourra disposer plusieurs enroulements analogues à C sur le même circuit magnéti- que T, chacun d'eux étant parcoure par des courants continus indé- pendants et on pourra dire que la tension continue du redresseur dépendra de la valeur des ampères-tours continus résultants ATc.
Il est inutile d'illustrer cela par une figure, les figures suivantes relatives à des cas d'application du dispositif apportant une clarté suffisante.
Le dispositif se prête à un réglage manuel de la ten- sion continue par réglage du courant continu ic de l'enroulement C de la fig. i alimenté soit par une source continue séparée, soit par la tension continue du redresseur.
S'il est nécessaire, on peut superposer une tension
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négative constante à la tension Eg de l'enroulement B, de manière que les grilles contrôlées soient toujours négatives par rapport à la cathode sauf à l'instant où apparaît l'onde positive G pro- voquant l'amorçage des anodes.
Une première application envisagée est le compoundage de la caractéristique de tension continue en charge du redresseur.
La caractéristique de tension normale d'un groupe redresseur est shunt: la tension continue diminue lorsque le courant continu débité augmente. Le compoundage consiste non seulement à diminuer la chute de tension continue entre la marche à vide et la marche en charge mais à maintenir la tension continue constante. On peut envisager également d'obtenir une caractéristique hypereompound, la tension continue augmentant lorsque le courant croît.
La fig. 6 représente un redresseur R à six anodes a1, a2,..., connectées aux phases secondaires 1,2,3,..., d'un trans-: formateur hexaphasé T' d'un type habituel. Le redresseur R est muni de grilles d'anodes g1, g2, ...... Il est disposé six circuits magnétiques T1, T2 ... analogues à celui de la fig. i. Pour la clarté de la figure on n'en a représenté que deux, T1 et T2, re- latifs aux grilles g1 et ornais il serait facile de'compléter la figure. Le circuit magnétique T1 comporte :un enroulement A1 par- couru par un courant alternatif 'ia fourni par la phase 1' d'un ' transformateur triphasé auxiliaire T"; deux enroulements C1 et C'1 parcourus par des courants continus; un enroulement B1'qui fournit la tension nécessaire à la grille g1.
La disposition est la même pour le circuit magnétique T2. Les enroulements A1 et A2 sont connectés en série, de même que'les enroulements C1, C2 et C'1, C'2. On n'étudiera que le circuit magnétique T1, le fonction- nement èst identique pour le circuit magnétique T2 à cela près que la tension induite dans l'enroulement B2 est décalée de 180 par
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rapport à celle induite dans l'enroulement B1.
L'enroulement Ci, connecté à un shunt Sh, est parcou- ru par un courant continu ic proportionnel au courant continu Ic débité par le redresseur R. Le courant ic est réglable au moyen d'un rhéostat IL* L'enroulement C'1 est parcouru, par un courant continu ic, fourni par une sourde E' et réglable au moyen d'un rhéostat R4.
Une force électromotrice continue Ep polarise négati- vement par rapport & la cathode du redresseur R l'ensemble des grilles g1, ±2... La réactance E1 est destinée à maintenir le courant alternatif i sinusoïdal. ' a
On suppose d'abord que la tension continue doit être maintenue constante lorsque la charge varie. Le couplage du trans- formateur auxiliaire T" est tel que lorsque les enroulements Ci et Gel ne sont parcourus par aucun courant continu, la tension' de grilles Eg1 devient positive à l'instant où. l'anode correspon- dante a1 s'amorce normalement.
Le courant ic, est ensuite réglé pour que l'instant d'allumage des anodes soit retardé, on obtient ainsi une valeur de la tension continue Ec qui est celle qui doit être maintenue constante. L'enroulement est connecté au shunt Sh de manière que les ampères-tours nc 1µ'soient en opposition avec les ampères-tours nc, ici de l'enroulement C'1. Lorsque le courant continu le débité par le redresseur R croît, les ampères- tours continus résultants ATo diminuent, d'où il résulte une avan- ce de l'instant d'allumage des anodes du redresseur R et par suite une élévation de la tension continue Ec qui compense la chute de tension continue provoquée par les réactances de fuite du trans- formateur T'.
-Le fonctionnement pour réaliser une caractéristique hyperoompound, sera semblable au précédent, à la condition de régler la valeur des ampères-tours nc ic de manière qu'ils crois- sent plus vite que ci-dessus lorsque le courant débité Ic augmente.
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De cette faqon l'élévation de la tension continue Ec en fonction du courant débité et résultant d'une diminution du retard de l'instant d'amorçage des anodes, sera supérieure à la chute de tension continue provoquée par les réactances de fuite.
Il est également possible avec la disposition représen- tée par la fige 6 de provoquer une chute de tension continue élevée lorsque le courant débité augmente, il suffit de supprimer l'ac- tion des enroulements C'1' C'2...... et d'inverser le sens des ampères-tours ne ic. A la chute de tension continue provoquée par les réactances de-fuite s'ajoute la chute de tension continue pro- voquée par'un retard de l'amorçage des anodes croissant avec le courant débité.
La disposition en question peut être modifiée en rempla- çant le transformateur T" d'alimentation des enroulements A1, A2, par un déphaseur.
La fig. 8 représente une autre application du disposa tif de contrôle des grilles. Elle permet de réaliser une caracté- ristique de tension continue en charge telle que montrée fig. 7.De H en J la tension continue varie en fonction du courant débité sui- vant sa caractéristique naturelle ( la caractéristique naturelle étant celle du redresseur alimenté par son transformateur sans ré- glage par grilles). De J en K, la tension continue décroît, très vite pour une faible augmentation. du courant débité. La nouvelle disposition permet d'obtenir de plus une valeur de l'expression dEc/dIc croissante avec Ic.
La fig. 8 comprend les mêmes éléments constructifs que la fig. 6, il est inutile d'en reprendre la description complète.
Le circuit magnétique T1 comprend un enroulement A1 alimenté en courant alternatif i par la phase 1' du transformateur T".
L'enroulement Ci est parcouru par un courant continu ici propor- tionnel au courant débité par le redresseur R et réglable par le
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rhéostat Rh2. L'enroulement C'1 est parcouru, par un courant ic'1 proportionnel à la tension continue Ec du groupe redresseur.L'en- roulement B1 fournit la tension de polarisation à la grille g1.
'Les ampères-tours nc1 ici de l'enroulement Ci sont tels qu'ils provoquent un retard'à l'amorçage de l'anode a1 et par suite une diminution de la tension continue Ec lorsqu'ils croissent, ou ce qui revient au morne lorsque le courant débité augmente:
Les ampères-tours nc'1 ic'1 de l'enroulement Gel au contraire sont en opposition avec'les ampères-tours de l'enroule- ment C1. Ils provoquent un retard à l'amorçage de l'anode a1 ;lors*! que la'tension continue Ec décroît. '
Ce fonctionnement est le même pour les circuits magné- tiques des autres grilles.
Lorsque le redresseur ne débite aueun courant, la ten- sion continue se trouve en H; fig. 7, seuls les ampères-tours de l'enroule-ment C'1 existent. Le réglage est effectué de telle sorte que la grille ±j'est rendue positive avant l'instant de l'amorça. ge naturel de l'anode a1, elle n'agit donc pas sur l'instant d'a-- morçage de l'anode .Lorsque le courant débité augmente, les ampè- res-tours de Gel diminuent un peu et les ampères-tours de C1 aug- mentent, ce qui'produit un retard de l'instant où la griller devient positive.Il est toujours possible par un réglage convena- ble des enroulements des circuits magnétiques,
de faire coïncider l'instant où la grille passe d'une valeur négative à la valeur -positive avec l'instant de l'a@orçage naturel des anodes.pour une valeur déterminée Ic1, du courant débité:
Si le'courant débité croit au-delà de Ic1, tins- , tant d'amorçage des anodes se trouve retardé du fait de l'aug- mentation des ampères-tours de Ci ) et de la diminution de ceux de et 1 ' ces derniers décroissent d'autant plus vite que la chute de tension continue Ec est augmentée . Cela provo- que une chute de tension élevée de J en K pour une augmentation
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de courant débité faible Ic2 - ici
La fig.9 représente un type de caractéristique en charge qu'il est possible d'obtenir avec la disposition de la fige 10.
La caractéristique de tension continue est normale¯de E en J, la tension continue décroît très brusquement de T à K, puis en K on obtient une extinction du redresseur par polarisation négative per- manente des grilles. Cette caractéristique particulière est inté- ressante par exemple lorsque le redresseur fonctionne en parallèle avec des groupes quelconques et qu'il est nécessaire de limiter le courant qu'il débite en cas de chute de tension exagérée du ré- seau continu auquel il est connecté.
Dans cette disposition, le circuit magnétique T1, fig.
10, ne possède plus qu'un enroulement C1 parcouru par du courant continu, les enroulements A1 et B1 sont 'analogues à ceux des sys- tèmes précédents. Le courant ic1 est proportionnel à l'expression Ec - e' dans laquelle Ec représente la tension continue aux bornes du redresseur et et la tension aux bornes d'une force électromo- tria Et ( batterie d'accumulateurs par exemple) connectée en op- position avec la tension continue du redresseur. Une partie de E' est utilisée pour la polarisation négative des grilles. La tension de E' est choisie de manière que e'-Ec2, fig. 9, Ec2 étant la tension fournie par le redresseur pour le courant Ic1. Pour la partie de la caractéristique H J, on a Ec > e'; une valve V, fig.
10, supposée à cathode chauffée mais qui peut être d'un type quel- , conque, stoppose à la circulation du courant continu i dans l'en- roulement C1, lorsque Ec > e'. De cette façon l'instant 'd'amorçage des anodes reste le même de H en J, le redresseur fonctionne comme un redresseur sans contrôle de la tension des grilles. Si le cou- rant débité Ic dépasse la valeur .
Ic1, fige 9, on a Ec < e', la valve V laisse circuler le courant ic1qui provoque la chute de ten- sion continue de J au point K. @
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Au-delà du point K le courant ic1 prend une valeur éle- vée suffisante pour saturer complétement les'circuits magnétiques analogues à T1, l'onde positive de polarisation des grilles dis- paraît, les grilles d'anodes du redresseur R sont polarisées né- gativement d'une manière continue. Le redresseur R ne fournit au- cun courant tant que la tension continue du réseau sur lequel dé- bite ce redresseur est inférieureà Ec3 correspondant au point K, fig. 9.
La disposition représentée fig. 10 peut être modifiée en remplaçant la batterie d'accumulateurs E' par un ensemble de valves redresseuses, mais cela ne change rien au fonctionnement.
Les applications particulières décrites ne limitent pas l'objet de l'invention qui consiste essentiellement dans l'en- ploi de circuits magnétiques saturés auxquels on impose un certain nombre d'ampères-tours alternatifs de même fréquence que la fré- quence anodique (ils sont de préférence maintenus constants) et des ampères-tours continus variables, la tension d'excitation des grilles Eg est recueillie par induction dans un enroulement dis- posé sur chacun de ces circuits magnétiques. Cette tension de grilles Eg est plus ou moins déformée(tout en oonservant une pente rapide) suivant la valeur et le sens des ampères-tours continus appliqués aux circuits magnétiques saturés.
Cette déformation af- feote en particulier l'onde de tension de grille considérée comme positive par rapport à la cathode, de telle manière que l'instant où la grille passe d'un potentiel négatif un potentiel positif est variable en fonction du nombre et du sens des ampères-tours continus appliqués. Le réglage de la tension continue du redresseur à vapeur ionisée muni de grilles polarisées est donc fonction du nombre des ampères-tours continua des circuits magnétiques sa- turés.
Ce dispositif se prête à des applications variées qui
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ne diffèrent lesunes des autres que par la façon de produire et de faire varier les ampères-tours continus des circuits magnétiques considérés.Une autre particularité du dispositif est de permettre d'obtenir une polarisation négative permanente des grilles d'un redresseur à vapeur ionisée lorsque les ampères-tours continus prennent une valeur suffisamment élevée.
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"GRID POLARIZATION TENSION CONTROL DEVICE
IONIZED STEAM RECTIFIERS "
The device for controlling the polarization voltage of the gates of ionized steam rectifiers which is the subject of the invention proposes to achieve the following conditions:
Constitute a static system, cause a grid bias voltage wave having a steeper slope than a sine wave of the same frequency as the anode frequency., Allow the setting of the anode firing instant as a function of a direct current or direct voltage.
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First, a simplified arrangement showing the principle of the device will be described. FIG. 1 of the accompanying drawings shows a magnetic circuit T constituted by metal sheets of high permeability. On this magnetic circuit T are wound three windings A, B and C. Winding A comprises na turns, it is traversed by a sinusoidal alternating current ia of the same frequency as the anode frequency. A rheostat IL makes it possible to adjust the value of the current ia, a reactance E1 whose self-induction is high compared to that of the winding A, is connected in series with the winding A. The winding C com- taking nc turns is traversed by a direct current ic adjustable by means of a rheostat R2.
A reactance E2 is connected in series with the winding C. The winding B ′ comprising nb turns is represented for the moment with open circuit, the voltage which will appear at the terminals of this winding B being designated by Eg.
Figure .2 shows the magnetization curve ss- f (AT) of the magnetic circuit T, s expresses the magnetic induction and AT the number of ampere-turns applied to the magnetic circuit.
The use of a metal of high permeability makes it possible to reach the saturation bend D with a small number of ampere-turns od, moreover the saturated part DF of the characteristic can be practically confused with a horizontal line.
Figures 3 (a, b, c), 4 (a, b, c), and 5 (a, b, c) show the operation of the device.
Fig. 3 corresponds to the case in which the direct current ic, designated 'above, is zero. Fig. 3a shows the curve of the total ampere-turns AT applied to the magnetic circuit T, as a function of time. As we have AT = na ia, this curve is a sine wave with axis x y. If we represent by two lines 1 h
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and j 'h' parallel to the x y axis, the ampere-turns corresponding to the elbow D of FIG. 2, we have: gh - g'h '- od, od given by figure 2. The value of the alternating ampere-turns na: La is chosen so that na ia maximum> cd; the na ia max ratio was taken as an example. = 2, but it is obvious that one can take any other value, on condition of having na ia max. > od.
Fig. 3b represents the induction 03 in the magnetic circuit T as a function of time. The magnetic circuit is saturated with k in 1 so that the induction remains very substantially constant.
Fig. 3c represents the voltage Eg induced in the winding B, as a function of time. This curve is easily deduced from the curve shown in FIG. 3b.
Now we assume that the winding G of fig. 1, is traversed by a direct current ic, the winding A being always traversed by an alternating current ia.
FIG. 4 represents curves similar to those of FIG. 3 under these new conditions. The alternating current has the same value as before. Fig. 4a represents the curve of the total ampere-turns AT applied to the magnetic circuit T, as a function of time. We have AT = na ia + nc ic, the new axis is x'y 'drawn at a distance from the x y axis of the sinusoid of the alternating ampere-turns, equal to ne ic. Taking the x 'y' axis as the base, the straight lines j h and j 'h' correspond to the saturation of the magnetic circuit as has already been defined. One can easily deduce therefrom the curve of the induction ss as a function of time represented by FIG. 4b and the curve of the voltage Eg induced in the winding B represented by FIG. 4c.
Figure 5 corresponds to the case in which we choose
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na ia max. nc ic = 2
If the direct current ic is further increased, the voltage curve Eg remains similar to that of FIG. 5c, but the amplitude increases, until it becomes substantially zero for a high direct current.
It is possible to use a direct current ic in the opposite direction to that chosen for FIGS. 3, 4 and 5. It is unnecessary to represent the figures corresponding to this inversion of the direct current. We obtain similar voltage curves Eg, except that if we consider the positive voltage wave G, its phase shift k 'in FIG. 3, instead of decreasing for an increasing dc current ic, increases on the contrary with dc. The axis Z Z 'is taken as the reference axis of the phase shift.
, The reactance E1 fig. The aim of i is to maintain the sinusoidal current ia despite the reaction of the ampere-turns of the winding B. Similarly, the reactance E2 maintains the current ic continuous despite this same reaction.
It is easy to observe that the voltage Eg presents a curve with a steeper slope than the sine wave of the same frequency.
Its appearance is deformed when the direct current ic varies, the wave which is considered to be positive moving in the opposite direction to the wave considered to be negative. We can note that we can consider the voltage Eg as the resultant of a sinusoidal voltage of fundamental frequency whose phase remains fixed, on which we superimpose a first odd harmonic which gives the curve of fig. . 3c, then, the amplitude of this odd harmonic decreases, at the same time an even harmonic of increasing amplitude is made to appear, thus obtaining the curve of FIG. 4c. Fig. 5c corresponds to the case where there is only one even harmonic superimposed on the fundamental voltage.
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The voltage Eg induced in the winding B of FIG. i can be applied to the anode grid of an @ ionized steam rectifier. One of the terminals of the winding B will be connected to the,, .- cathode of this rectifier and the other terminal to the anode grid in question, via a protection resistor. The starting ins @ so much of the controlled anode will depend on the phase shift k 'l' of the positive wave G of FIG. 3c. It will therefore be sufficient to vary the intensity of the direct current ic to vary the value of k ′ ′ and, consequently, the instant of ignition of the controlled anode.
One can imagine a polyanodic ionized steam rectifier provided with polarized grids, each of them being connected to a system similar to that of FIG. i and the phase shift of the various alternating currents ia being suitably chosen. The various windings C of these devices can be connected in series or in parallel to a DC source, the intensity of the DC current ic being adjustable. The instant of ignition of the anodes and, consequently, the direct voltage supplied by the rectifier will depend on the value of the direct current ic.
In general, several windings analogous to C can be placed on the same magnetic circuit T, each of them being traversed by independent direct currents and it can be said that the direct voltage of the rectifier will depend on the value resulting continuous ampere-turns ATc.
It is unnecessary to illustrate this by a figure, the following figures relating to cases of application of the device providing sufficient clarity.
The device lends itself to manual adjustment of the DC voltage by adjusting the DC current ic of the winding C in fig. i supplied either by a separate DC source or by the DC voltage from the rectifier.
If necessary, a voltage can be superimposed
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constant negative at the voltage Eg of the winding B, so that the controlled gates are always negative with respect to the cathode except at the moment when the positive wave G appears, causing the ignition of the anodes.
A first application envisaged is the compounding of the DC voltage characteristic in charge of the rectifier.
The normal voltage characteristic of a rectifier group is shunt: the direct voltage decreases when the direct current supplied increases. Compounding consists not only in reducing the drop in DC voltage between no-load operation and operation under load, but in keeping the DC voltage constant. It is also possible to envisage obtaining a hypereompound characteristic, the direct voltage increasing when the current increases.
Fig. 6 represents a rectifier R with six anodes a1, a2, ..., connected to the secondary phases 1,2,3, ..., of a six-phase transformer T 'of a usual type. The rectifier R is provided with anode grids g1, g2, ...... It is arranged six magnetic circuits T1, T2 ... similar to that of fig. i. For the clarity of the figure, only two have been shown, T1 and T2, relating to the grids g1 and but it would be easy to complete the figure. The magnetic circuit T1 comprises: a winding A1 carried by an alternating current 'ia supplied by phase 1' of an 'auxiliary three-phase transformer T "; two windings C1 and C'1 carried by direct currents; a winding B1 'which supplies the necessary voltage to the gate g1.
The arrangement is the same for the magnetic circuit T2. Windings A1 and A2 are connected in series, as are windings C1, C2 and C'1, C'2. We will only study the magnetic circuit T1, the operation is identical for the magnetic circuit T2 except that the voltage induced in the winding B2 is shifted by 180 by
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compared to that induced in winding B1.
The winding Ci, connected to a shunt Sh, is carried by a direct current ic proportional to the direct current Ic supplied by the rectifier R. The current ic is adjustable by means of a rheostat IL * The winding C'1 is traversed by a direct current ic, supplied by a deaf E 'and adjustable by means of a rheostat R4.
A continuous electromotive force Ep polarizes negatively with respect to the cathode of the rectifier R all the gates g1, ± 2 ... The reactance E1 is intended to maintain the alternating current i sinusoidal. ' at
It is first assumed that the DC voltage must be kept constant as the load varies. The coupling of the auxiliary transformer T "is such that when the windings Ci and Gel are not traversed by any direct current, the grid voltage Eg1 becomes positive at the instant when the corresponding anode a1 fires. normally.
The current ic is then adjusted so that the instant of ignition of the anodes is delayed, a value of the direct voltage Ec is thus obtained which is that which must be kept constant. The winding is connected to the shunt Sh so that the ampere-turns nc 1µ are in opposition with the ampere-turns nc, here of the winding C'1. When the direct current delivered by the rectifier R increases, the resulting continuous amperes-turns ATo decrease, resulting in an advance in the ignition instant of the anodes of the rectifier R and consequently an increase in the voltage. continuous Ec which compensates for the drop in direct voltage caused by the leakage reactances of transformer T '.
-The operation to achieve a hyperoompound characteristic will be similar to the previous one, provided that the value of the ampere-turns nc ic is adjusted so that they increase faster than above when the current drawn Ic increases.
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In this way, the increase in the direct voltage Ec as a function of the current supplied and resulting from a reduction in the delay in the instant of initiation of the anodes, will be greater than the drop in direct voltage caused by the leakage reactances.
It is also possible with the arrangement represented by pin 6 to cause a high direct voltage drop when the current supplied increases, it suffices to suppress the action of the windings C'1 'C'2 .... .. and to reverse the direction of the ampere-turns ne ic. In addition to the drop in DC voltage caused by the leakage reactors, there is also the drop in DC voltage caused by a delay in the initiation of the anodes increasing with the current drawn.
The arrangement in question can be modified by replacing the transformer T "supplying the windings A1, A2, with a phase shifter.
Fig. 8 shows another application of the device for controlling the gates. It makes it possible to achieve a DC voltage characteristic under load as shown in fig. 7.From H to J, the direct voltage varies as a function of the current drawn according to its natural characteristic (the natural characteristic being that of the rectifier supplied by its transformer without grid regulation). From J to K, the DC voltage decreases, very quickly for a small increase. of the current delivered. The new arrangement also makes it possible to obtain a value of the expression dEc / dIc increasing with Ic.
Fig. 8 includes the same constructive elements as in FIG. 6, there is no need to repeat the full description.
The magnetic circuit T1 comprises a winding A1 supplied with alternating current i by phase 1 ′ of transformer T ″.
The winding Ci is traversed by a direct current here proportional to the current delivered by the rectifier R and adjustable by the
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Rh2 rheostat. The winding C'1 is traversed by a current ic'1 proportional to the direct voltage Ec of the rectifier group. The winding B1 supplies the bias voltage to the grid g1.
'The ampere-turns nc1 here of the winding Ci are such that they cause a delay in the starting of the anode a1 and consequently a decrease in the direct voltage Ec when they increase, or what amounts to dull when the current delivered increases:
On the other hand, the ampere-turns nc'1 ic'1 of the Gel winding are in opposition with the ampere-turns of the C1 winding. They cause a delay in the ignition of the anode a1; when *! that the continuous voltage Ec decreases. '
This operation is the same for the magnetic circuits of the other grids.
When the rectifier does not deliver a current, the direct voltage is at H; fig. 7, only the ampere-turns of the winding C'1 exist. The adjustment is made in such a way that the ± j grid is made positive before the instant of ignition. natural ge of anode a1, it therefore has no effect on the instant of anode pick-up. When the current output increases, the amperes-turns of Gel decrease a little and the amperes- turns of C1 increase, which produces a delay of the moment when the toasting becomes positive. This is always possible by a suitable adjustment of the windings of the magnetic circuits,
to make the instant when the gate passes from a negative value to the -positive value coincide with the instant of natural opening of the anodes. for a determined value Ic1, of the current delivered:
If the delivered current increases beyond Ic1, tins-, so much of the starting of the anodes is delayed due to the increase in the ampere-turns of Ci) and the decrease in those of and 1 'these the latter decrease all the more quickly as the DC voltage drop Ec is increased. This causes a high voltage drop from J to K for an increase
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low current output Ic2 - here
Fig. 9 represents a type of characteristic under load that it is possible to obtain with the arrangement of the pin 10.
The DC voltage characteristic is normal from E to J, the DC voltage decreases very sharply from T to K, then in K we obtain an extinction of the rectifier by permanent negative bias of the gates. This particular characteristic is interesting for example when the rectifier operates in parallel with any groups and it is necessary to limit the current which it delivers in the event of an excessive voltage drop in the DC network to which it is connected.
In this arrangement, the magnetic circuit T1, fig.
10, has only one winding C1 through which direct current flows, the windings A1 and B1 are similar to those of the preceding systems. The current ic1 is proportional to the expression Ec - e 'in which Ec represents the direct voltage at the terminals of the rectifier and and the voltage at the terminals of an electromotive force Et (accumulator battery for example) connected in op- position with direct rectifier voltage. A part of E 'is used for the negative polarization of the gates. The voltage of E 'is chosen so that e'-Ec2, fig. 9, Ec2 being the voltage supplied by the rectifier for the current Ic1. For the part of the characteristic H J, we have Ec> e '; a valve V, fig.
10, assumed to have a heated cathode but which may be of any type, stops the flow of direct current i in the coil C1, when Ec> e '. In this way the instant 'of ignition of the anodes remains the same from H to J, the rectifier operates as a rectifier without control of the voltage of the gates. If the current charged Ic exceeds the value.
Ic1, freeze 9, we have Ec <e ', the valve V lets the current ic1 circulate which causes the continuous drop in voltage from J to point K. @
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Beyond point K, the current ic1 takes on a high value sufficient to completely saturate the magnetic circuits analogous to T1, the positive polarization wave of the gates disappears, the anode gates of the rectifier R are polarized. - optionally on a continuous basis. The rectifier R does not supply any current as long as the direct voltage of the network on which this rectifier is discharged is less than Ec3 corresponding to point K, fig. 9.
The arrangement shown in fig. 10 can be modified by replacing the accumulator battery E 'with a set of rectifying valves, but this does not change the operation.
The particular applications described do not limit the object of the invention which consists essentially in the use of saturated magnetic circuits to which a certain number of alternating ampere-turns of the same frequency as the anode frequency is imposed (they are preferably kept constant) and with variable continuous ampere-turns, the excitation voltage of the gates Eg is collected by induction in a winding arranged on each of these magnetic circuits. This gate voltage Eg is more or less distorted (while maintaining a rapid slope) depending on the value and direction of the continuous ampere-turns applied to the saturated magnetic circuits.
This deformation affects in particular the grid voltage wave considered as positive with respect to the cathode, so that the moment when the grid passes from a negative potential to a positive potential is variable as a function of the number and the direction of applied continuous ampere-turns. The adjustment of the direct voltage of the ionized steam rectifier fitted with polarized grids is therefore a function of the number of amperes continuous of the saturated magnetic circuits.
This device lends itself to various applications which
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differ from the others only by the way of producing and of varying the continuous amperes-turns of the magnetic circuits considered. Another peculiarity of the device is that it allows to obtain a permanent negative polarization of the gates of an ionized steam rectifier when the continuous amperes-turns take a sufficiently high value.