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P.ER1!'EOTIO AUX CONVER1!ISSEOBS BUOMQUJM A 1TA'''UR DE DROUBE.
La présente Invention se réfère aux convertisseurs de courant électrique à vapeur de mercure et en particulier aux convertisseurs munis de grilles de contrôle du courant émis par chacune des anodes*
On sait que l'usage de ces grilles permet de régler le courant anodique mais on n'est pas arrivé par les dispositifs connus aujourd'hui à obtenir automatiquement une caractéristique quelconque courant-tension pour le convertisseur à vapeur de mercure* La présente invention a pour but de douer le convertisseur d'une caractéristique courant-tension de forme arbitraire qui sera réalisée automatiquement avec une grande préoision et qui sera suivie même pour des variations très brusques des conditions de fonctionnementElle consiste essentiellement dans la commande des grilles par une tension créée par un dispo-
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ettif électrique
spéoiat combinaison d'un régulateur d'induction et d'une métra- dyne*
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La métadyne est une machine électrique tournante à courant coati- nu décrite dans plusieurs breveta précédents du même inventeur (par exemple an a
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N- 406,235 du 14 Novembre 19S4). Elle comporte un rotor avec bobinage à aolleo- tour et un stator complétant le circuit magnétique du rotor.
Sar le obllectour portant deux deux de balaie, un premier jeu de balaie, appelée primaires, est
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en général teU81an8 différence constante de potentiel, et un deuxième jeu de balais, appelée secondaires, est en général porté à une différence de potentiel continuellement Variable, Le courant qui traverse les balaie primaires, appelé
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"courant primiren, crée par ces ampères tours rotoriques le flux qui induit une force électromotrice entre les balaie secondaires, dont la différence de tension est appelée "tension secondaire";
inversement, le courant qui traverse
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les balaie secondaires, appelé "courant secondaire"$ orée par ses ampèrea tours
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rotoriques, un flux qui induit une force flootro motrice entre les balaie pri- maires, dont la différence de tension est appelée "tension primaire".
Le stator peut être nu de tout enroulement, ou bien 3tre revêtu d'enroulement. dont les ampères-tours s* ajoutent aux ampères-tours rotoriques et interviennent ainsi dans le fonctionnement de la métadyne.
Dans les breveté antérieure du même Inventeur, on trouvera une description détaillée du mode de construction et du mode de fonctionnement
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des métadynes; pour la complète compréhension de la présente inventioBy il suffira de rappeler le *variateur secondaire" enroulement atatori2ue de la mé- tadyne parcouru par un courant autre que le courant total d'un balai de la métadyne, et dont l'axe magnétique cet orienté de manière que le flux créé par les ampères-leurs du dit enroulement induit une force électromotrice entre les
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balais pr18airea.
Pour la simplicité, on ne parlera dans ce qui suit que des élé- ments de la métadyne essentiels à l'intelligence parfaite de la présente in- vention, mais il est entendu que la métadyne utilisée pour l'application de cette invention pourra comporter n'importe quel perfectionnement non mentionni
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ici mais signalé dans les brevets déposés relatifs i, la 1811adp...
La combinaison objet de cette invention, consiste essentiellement en ceci! les balais secondaires d'une métadyne, que l'on appellera "métadyne
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de contrôle", sont reliés l'un à la cathode et l'autre au centre de l'étoile des phases du régulateur d'induction dont les extrémités sont reliées aux
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griller dont le potentiel est ainsi porté, par rapport au potentiel de la ca- thode, à une valeur qui est la somme de la valeur alternative due à la phase correspondante du régulateur d'induction et de la valeur continue due à la ten- sion secondaire de la métadyne;
sur le stator de cette dernière Il 7, a des en- roulements de variateur secondaire dont l'axe magnétique est orienté de manière à Induire une force électromotrice entre les balais primaires; en général, ce variateur est composé de trois membres; un premier membre est connecté en shunt entre les balais primaires et à lui seul il annule le courant secondaire;
un deuxième membre crie des ampères-tours proportionnels à la valeur électrique que l'on veut régler (par exemple à la tension continue fournie par le conver- tisseur, ou au courant continu fourni par le convertisseur); enfin, un troisiè- me melre crée des ampères-tours arbitrairement fixés ou variant suivant une loi arbitrairement fixées
Le fonctionnement a lieu essentiellement ainsi quand les ampères tours du deuxième membre du variateur secondaire sont égaux et de sens contrai- re aux emères-tours du troisième membre, il n'y aura évidemment aucun courent ni primaire ni secondaire dans la métadyne de contrôle, et, par conséquence, aucune tension secondaire de la métadyne,
Aussitôt qu'il y aura un écart entre les ampères tours du deuxième et du troisième membre du variateur secondaire, un courant primaire et un courant secondaire apparaîtront dans la métadyne aussi bien qu'une tension secondaire aux balais; cette dernière modifiera la valeur de la tension de la grille et modifiera ainsi l'instant d'allumage de l'anode correspondante conformément au mécanisme bien connu dans la pratique des convertisseurs. Ainsi, le réglage de l'allumage des anodes se fera en fonction d'un faible écartement entre les ampères-tours du deuxième et du troi- sième membre du variateur secondaire, Plus faible sera cet écartement, plus la caractéristique du convertisseur sera conforme à celle que l'on désire obtenir;
mais il est bien connu que dans une métadyne on obtient une variation très grande du courant primaire (et donc de la tension secondaire) même avec une variation très faible des ampères-tours du variateur secondaire; et ceci avec une extrême rapidité caractéristique marquée de la métadyne.
Dans ee qui suit, non seulement on illustrera en détail la combi- naison décrite plus haut mais on décrira plusieurs variantes de détail. Ce texte est accompagné de 3 planches comportant 20 figures. La fig.l indique la disposition générale avec un convertisseur hexaphasé. Les fig, 2 et 3 illus-
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-trent deux variantes des connexions de la métadyne de contrôle relatives au règlage de la tension continue fournie par le convertisseur.
La fig.4 illustre une machine auxiliaire, dite modulatrice, qui permet de créer des modèles variés de caractéristiques à suivre, et les fig. 5, 7 et 8 en sont des exemples, La fig.6 illustre une variante des connexions de la métadyne de contrôle relative au réglage du courant continu fourni par le convertisseur. La fig.9 est une variante relative au règlage simultané de la tension et du courant continu four- ni par le convertisseur* La fig.10 illustre un artifice réduisant sensiblement l'écart entre la caractéristique désirée et la caractéristique obtenue, écart nécessaire pour obtenir le réglage de l'allumage des anode..
La fig.ll indique les connexions de la métadyne de contrôle pour le cas du montage de deux con- vertisseurs, dont l'un fonctionne en redresseur et l'antre en onduleur, Les fige 12 et 13 indiquent les diagrammes y relatifs. La fig.14 enfin est un sché- ma partiel relatif à la marche de trois convertisseurs en parallèle, tandis que la fig.15 est relative à, la marche de deux convertisseurs montés en série,, Les fig, 16, 17, 18, 19 et 20 se réfèrent à des perfectionnements particuliers.
En prenant en considération la fig.1, le convertisseur est montré en 1, avec ses anodes connectées aux extrémités de l'étoile hexaphasée 2 du secondaire d'un transformateur dont le primaire 3 est monté en étoile triphasée.
Le régulateur d'induction est indiqué par un primaire en trimgla 5 et son se- condaire en $toile hexaphasée 4; la métadyne de contrôle est indiquée en 7, ayant ses balais primaires a et c connectés à une source de courant continu, une dynamo 6. La. dynamo 6 et la métadyne 7 sont indiquées sur la figure, entrai- nées par un moteur 8 connecté au réseau à courant alternatif supposé à fréquense constante rigoureusement de manière que l'on puisse admettre comme constante aussi la vitesse des trois machines 6, 7 et 8.
La métadyne de contrôle 7 a un de ses balais secondaires, le balai b, connecté à la cathode du convertisseur et l'autre balai secondaire est connecté au centre de l'étoile hexaphasée 4 du régulateur d'induction, moyennant le conducteur 14, La métadyne de contrôle 7 a un enroulement variateur secondaire composé de trois membres, le membre 11 qui à lui seul réduit le courant secondaire à zéro, le membre 9 qui crée des ampères tours proportionnels à la tension continue fournie par le convertisseur, enfin le membre 10 alimenté en shunt par la source auxiliaire 6, Enfin, cette derniè- re est une dynamo shunt essentiellement avec deux enroulements d'excitation correctifs, l'enroulement série 13,
et l'enroulement 12 relié aux bornes d'un
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shunt traversé par le courant continu fourni par le convertisseur. L'enroulement shunt 15 tend à créer une force électormotrice constante; l'enroulement série 13 tend compenser la chute ohmique; enfin l'enroulement ampère-métrique 12 tend à donner à la force électromotrice induite une certaine variation voulue en fonction du courant débité par le convertisseur. Le réglage des ampères-tours de 9 et de 10 s'opère par les rhéostats 16 et 21.
Pour comprendre le fonctionnement, on commencera par supposer que les enroulements 15, 13 et 12 soient réglés de manière à créer aux balais de 6 une tension de valeur proportionnelle à la valeur que l'on voudrait voir pren- dre par la tension continue fournie par l'ensemble du secondaire 2 du transfor- mateur principal et du convertisseur 1.
Les ampères-tours du troisième ambra 10 du variateur seront donc proportionnels à la valeur voulue de la tension en fonc- tion du courant principal débitée Les ampères-tours du deuxième membre 9 du va- riateur sont à chaque instant proportionnels à la tension continue fournie par le convertisseur. S'il y a égalité entre ces deux ampères-tours, supposés anta- gonistes, il n'y au@a pas de courant primaire dans la métadyne; donc, il n'y aura aucune tension secondaire, c'est-à-dire le potentiel du centre de l'étoile 4 est ramené à celui de la cathode.
Pour un très faible écart entre les ampères- tours de 9 et de 10, une tension secondaire de valeur appréciable apparaîtra à la métadyne qui modifiera dans le sens voulu le potentiel du centre de l'étoile 4, et donc qui modifiera dans le sens voulu l'allumage des anodes et par consé- quent la tension continue fournie par le convertisseur*
La puissance dissipée par les membres 9, 10, 11 du variateur se- condaire de la métadyne est de l'ordre de quelques watts, donc on pourra aisé- ment rendre le rapport entre les ampères-tours créés par ces membres et les ten- sions qui les alimentent, indépendant de la température, en particulier en insé- rant en série avec ces membres des fortes résistances construites avec ces al- liages connus à coefficient de température presque nul.
Le même soit dit pour l'enroulement shunt 15,
11 est à noter que le courant venant du centre de l'étoile 4 est le courant des grilles, et donc il n'est pas nul mais il a une valeur moyenne non nulle quoique très faible, dépendante surtout de la valeur des résistances insérées entre les grilles et les extrémités de l'étoile 4, résistance repré- sentées sur la fig.1. Afin de tenir compte de cette valeur moyenne du courant secondaire de la métadyne de contrôle, il suffit de modifier légèrement les
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ampères-tours du premier membre 11 du variateur de la métadyne.
Il est aussi à noter qu'il est utile souvent de créer une force électromotrice corrective entre le centre de l'étoile 4 et la cathode afin de tenir compte de la chute de tension de l'arc dans le convertisseur, et du "retard ionique d'allumage" bien connu par les techniciens familiers avec les convertisseurs à mercure, Afin de créer dans la métadyne cette force électromo- trice secondaire corrective, il suffit de prévoir un enroulement statorique va- riateur primaire 28, sur la métadyne, ayant son axe magnétique orienté de manière à créer un flux induisant une force électromotrice entre les balais secondaires, de la valeur et dans le sens voulu.
Afin de ne point compliquer les figures, on ne rappellera plus dans ce qui suit les deux notes précédentes, quoique applicables à toutes les variantes suivantes, et l'on ne fera plus figurer par conséquence, le variateur primaire 28 qui sera simplement sous entendu.
L'élimination de l'enroulement 12 permettra d'obtenir une tension continue rigoureusement constante. Au lieu du régulateur d'induction représenté par la figure 1, on pourra naturellement adopter tout autre appareil siège de forces électromotrices polyphasés de forme et de décalage convenables, disposées en étoile.
On passera maintenant aux variantes de ce schéma fondamental; pour la simplicité des figures, on a supprimé dans les suivantes toute la partie de la figure 1 qui est à gauche du conducteur 14 et qui comprend le convertis- seur, le transformateur et le régulateur d'induction; cette partie sera fac@le- ment sous-entendue chaque fois.
La ligurs 2 illustre une variante de la disposition illustrée par la figure 1; la métadyne de contrôle, on a vu, a ses balais primaires tenus à une différence de potentiel sensiblement constante, mais dont la valeur peut être n'importe quelle valeur et en particulier elle peut être zéro; mais dans ce der- nier cas, il suffira de court-circuiter les balais primaires entre eux.
On aura alurs la métadyne 17 de la figure 2; ce premier membre du variateur secondaire pourra être éliminé dans ce case sur cette figure, la source auxiliaire 6 au lieu d'être absolument indépendante du réseau à courant continu comme en figure 1, est connectée en opposition à la force électromotrice du dit réseau; nais ainsi, au lieu des deux membres à savoir du deuxième et du troisième me@re du variateur secondaire, un seul membre 20 suffira.
Quand la tension du réseau continu égale
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la force électromotrice de la source auxiliaire 6, aucun courant ne traverse 20, donc, il n'y aura ni courant primaire ni tension secondaire dans la métadyne 17; quand ,au contraire, la tension du réseau continu s'écarte un peu de valeur de la force électromotrice de 6, un courant sensible traversera le variateur secon- daire 20, un courant primaire traversera la métadyne et une tension secondaire sera induite qui modifiera le potentiel du centre de l'étoile 4 et qui, en consé- quence, modifiera l'allumage des anodes dans le sens voulu.
S'il est vrai que le schéma de la fig.2 exige un seul enroulement 20 au lieu des deux enroulements antagonistes 9 et 10 de la fig.l, il faut aussi remarquer que l'opposition de la source 6 à la tension du réseau continu exige une construction soignée de la dynamo 6, tandis qu'avec la disposition de la figure 1, la dynamo 6 est une dy- namo à basse tension, par exemple 100 volts.
En figure 3, le troisième membre 10 du variateur secondaire de la métadyne de contrôle 7 est alimenté par une dynamo spéciale 19 capable de dicter une caractéristique courant-tension d'allure assez complexe, appelée "modulatrice" et décrite plus bas* La modulatrice 19 a en général besoin de plu- sieurs enroulements d'excitation, dont un enroulement 20 doit créer un nombre d'ampères-tours existants; sur la figure 3, on a représenté en 18 une dynamo shunt auxiliaire entraînée par le même moteur 8, fournissant du courant continu à tension constante et alimentant d'une part l'enroulement d'excitation 20, et d'autre part les balais primaires a et c de la métadyne 7.
Pour l'excitation de la modulatrice 19, il faut aussi un enroulement parcouru par un oourant variable proportionnel à la valeur électrique qui doit être considérée comme la variable indépendante dans la caractéristique voulue, Pour le schéma de la figure 3, on a pris le courant du réseau continu comme variable indépendante, et on a fait parcourir l'enroulement d'excitation variable 12 de la modulatrice par un courant prélevé sur shunt inséré dans le réseau à courant continu.
La fig.4 montre la disposition générale adoptée de préférence pour la modulatrice* Celle-ci prend la forme d'une dynamo à 4 pales avec un en- roulement série ondulé sur le rotor, comportant par conséquent deux balais seu- lement, les balais B et B'. Le stator comporte bien quatre pôles A, A', 0 et C mais qui sont deux à deux reliée par un Joug magnétique proportionné au flux de ces pôles; sur la fig.4, les p8les réunis entre eux sont d'une part, les pôles A et A' et d'autre part, les pôles 0 et C', et chacune de ces paires de pales avec leur Joug magnétique constitue un circuit magnétiques à part d'un fonction-
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-nement magnétique pratiquement indépendant l'un de l'autre.
Chacun de ces deux circuits magnétiques distincts orée un flux qui varie, avec la valeur électrique choisie comme variable indépendante, suivant une loi en général différente pour chacun de ces flux. Entre les balais B et B' s'induit alors une force électro- motrice qui est la somme algébrique des forces électromotrices induites par cha- cun de ces flux de sorte qu'il en résulte une tension résultante fonction de la valeur électrique choisie comme variable indépendante, de tome souvent complexe, et fort utile.
Ainsi, partant du schéma de la figure 3 où la valeur choisie coma variable indépendante est le courant du réseau continu, on a garni les in- ducteurs A A' et B) B' de la figure 4, de quatre enroulements, un enroulement à ampères-tours constants (fil fin), et un enroulement à ampères-tours proportion- nels au courant du réseau continu (gros fil) ;
ces deux enroulements sont dans le même sens pour les inducteurs A et A' et ils sont antagonistes pour les induc- teurs 0 et C' et proportionnés de sorte que la tension induite entre les balais par le flux des A, A' exclusivement, est représentée par la courbe a b a de la figure 5, tandis que la tension induite par les flux des 0 et C' exclusivement, est représentée par la courbe d e f, La tension totale induite entre les balais B et B' sera alors représentée par la courbe g h 1 dont les ordonnées sont la somme algébrique des ordonnées des deux courbes précédentes. La caractéristique g h 1 créée par la modulatrice 19 de la figure 3, sera fidèlement suivie par la tension fournie par le convertisseur en fonction du courant débité.
Or cette caractéristique a une allure utile pour le compoundage des redresseurs à mercure et en plus elle immunise le convertisseur contre les coururcircuits sur le ré- seau continu, car quand le courant I dépasse une certaine valeur, fixée à l'a- vance, la tension fournie baisse rapidement,
Sur les figures 1, 2 et 3, la métadyne de contrôle règle la ten- sion fournie par le convertisseur, mais on peut l'arranger pour qu'elle règle le courant;
il suffit de prévoir le deuxième membre du variateur secondaire de la métadyne de contrôle, tel qu'il soit parcouru par un courant proportionnel au courant fourni par le convertisseur comme le montre la fig.6. qui ne diffère de la fig.3 que par la bobine 21 connectée aux bornes d'un shunt sur le courant fourni par le convertisseur à la place de la bobine 9 de la fig.3 connectée en shunt sur les barres du réseau continu.
On peut plus générelement régler une fonction linéaire quelconque de la tension V et du courant I fournis par le convertisseur, de la forme t
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MV+ NI, en suivant le schéma de la fig.9 où la métadyne de contrôle 17 est dotée d'un variateur secondaire ayant le membre 10 alimenté par la modulatri- ce 19, le membre 9 connecté en shunt sur les barres du réseau continu, et le membre 21 connecté aux bornes d'un shunt inséré dans le réseau continu.
En employant ces différents modes de réglage, on pourra tirer le plus large profit de la modulatrice en lui faisant réaliser des caractéris- tiques appropriées à chaque application particulière.
Pour la caractéristique de la figure 7, par exemple, on a choisi comme variable indépendante le courant 1 du réseau continu, la caractéristi- que désirée étant la f g h, à tension très sensiblement constante jusqu'à une certaine valeur de 1 et ensuite tombant rapidement à zéro. Cette caracté- ristique fort intéressante a été obtenue en combinant la caractéristique a b fournie par exemple par les pièces polaires A et A et la caractéristique d e fournie par les pièces polaires C et C.
Par analogie, on pourra obtenir la caractéristique f g h de la fig.8 qui donne un courant très sensiblement constant jusqu'à une certaine valeur de V et ensuite tombant très rapidement. Les caractéristiques a b et de sont ici les caractéristiques composantes.
Jusqu'ici, on a indiqué des schémas grâce auxquels la métadyne de contr8le règle des valeurs électriques relatives au réseau continu, mais on peut régler aussi des valeurs électriques relatives au réseau alternatif : il suffira pour cela que la valeur alternative en question soit redressée et ensuite qu'elle traverse un membre du variateur secondaire de la métadyne de contrôle.
On a vu plus haut que l'exactitude avec laquelle le courant et la tension fournis par le convertisseur suivant la caractéristique désirée sera d'autant supérieure que la variation de courant primaire de la métadyne de contrôle sera plus grande pour un écart donné des ampères-tours du varia- teur secondaire* La figure 10 indique un artifice pour augmenter l'exactitude en question t la métadyne de contrôle 27 au lieu d'avoir ses balais connectés l'un au neutre du régulateur d'induction, l'autre à la cathode, les a reliés aux bornes du variateur secondaire 22 d'une deuxième métadyne 17 qui, elle, a un de ses balais secondaires le balai d connecté au neutre de l'étoile du régulateur d'induction, et l'autre, le balai b, connecté à la cathode.
Les deux métadynes 17 et 27 sont ainsi en cascade et l'une agit comme amplifies.- trice par rapport à l'autre.
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Quand, on a un certain nombre de convertisseurs qu'on désire faire fonctionner en parallèle avec un autre générateur pilote quelconque, machine tournante ou convertisseur lui-même, on pourra appliquer un quelconque des schémas précédents en éliminant la modulatrice et en alimentant le membre du variateur qui était alimenté par la modulatrice, par un courant proportion- nel soit au courant, soit à la tension du générateur pilote.
Il est souvent utile à plusieurs applications, par exemple à la traction, de pouvoir disposer de convertisseurs qui fonctionnent en redres- seur, c'est-à-direm qui fournissent de l'énergie au réseau continu, et de modu- leurs c'est-à-dire des convertisseurs qui fournissent de l'énergie au réseau alternatifLa métadyne de contrôle permet très aisément d'assurer ce service en réalisant un passage parfait du fonctionnement du redresseur au fonctionne- ment du moduleur et l'inverse. Pour cela on appliquera le schéma indiqué par la fig.11 où la métadyne:
il y a deux métadynes de contrôle, la 17 et la 25, la première qui agit sur le redresseur, le conducteur 14 étant connecté au neutre de l'étoile du régulateur d'induction du redresseur, et la seconde qui agit sur le moduleur, le conducteur 24 étant connecté au neutre de l'étoile du régulateur d'induction du moduleur. La modulatrice 19 alimente le membre 10 de la métadyne 17 et simultanément le membre 26 de la métadyne 25, Les deux métadyners de contrôle règlent, sur cet exemple, le courant fourni par les convertisseurs.
Pour effectuer le passage doux du fonctionnement du redresseur au fonctionnement du moduleur et Inversement, la caractéristique créée par la modulatrice 19 a la forme indiquée par la figure 12 par les traits pleins, où le Courant 1 diminue légèrement au fur et à mesure que la tension V augmente des valeurs négatives aux valeurs positives. De cette manière, si 10 est l'ordonnée qui correspond à V- 0, le moduleur reste éteint pendant que I est inférieur à Io et le redresseur fonctionne, et inversement pendant que 1 est supérieur à Io le redresseur reste éteint et le moduleur fonctionne.
Pour rendre encore plus tran- chante la séparation, il est utile de régler les ampères-tours des membres des variateurs de sorte que la courbe du fonctionnement du moduleur soit légèrement déplacée vers le haut comme l'indique la ligne pointillée sur la fig.12. On a représenté la caractéristique fortement tombante quand la tension augmente au- dessus d'une certaine limite positive, ou bien diminue au-dessous d'une certaine limite négative, afin de sauvegarder le redresseur constre les surintensités.
De même, on pourra obtenir une caractéristique comme celle indi-
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-quée par la figure 13 @e référant aux réseaux à intensité constante, en appor- tant les modifications correspondantes dans les connexions des bobines que l'hom- me de l'art voit de suite après avoir lu cette description* E@fin, le procédé objet de cette invention se prête très bien à la commande de plusieurs convertisseurs fonctionnant soit en parallèle, soit en série.
La figure 14 se réfère au fonctionnement en parallèle de trois convertisseurs* Il y a trois métadynes de contrôle, 27, 27', 27", une pour cha- que convertisseur; une seule modulatrice 19 alimente les membres 10, 10', 10" des métadynes 27, 27', 27" respectivement. Sur la figure, on a prévu les membres 21, 21', 21" comme étant des membres empèremétriques. L'excitation variable 12 de la modulatrice a été prévue en fonction du courant total; elle aurait pu l'ê- tre aussi en fonction de la tension du réseau continu* Le mode d'excitation dé- pend du genre de caractéristique que l'on veut et l'homme de ltart pourra après avoir lu la présente invention faire les connexions nécessaires sans aucun effort inventif.
Le schéma de la figure 14 permet non seulement d'équi-répartir le courant entre les trois convertisseurs mais aussi d'établir un rapport constant quelconque entre les trois courants en parallèle, rapport qui peut être différent de un et aussi grand ou petit que l'on voudra; il suffira pour cela de régler les ampères-tours des membres des variateurs des métadynes de contrôle.
Ceci permet de mettre en parallèle aisément des convertisseurs de capacité fort différente.
La figure 15 est relative au fonctionnement en série de deux con- vertisseurs pour une distribution à trois fils sur le réseau continu. Il y a deux métadynes de contrôle 27 et 27', les membres 9 et 9t sont ici voltmétriques. les membres 10 et 10 sont alimentés par la même modulatrice 19. Il est clair que l'on pourra remplacer la modulatrice 19 par une autre machine quelconque fournissant un prototype de caractéristique,.
Jusqu'ici, on a supposé pour la simplicité que le bon fonctionne- ment du convertisseur était assuré en appliquant aux grilles un potentiel ondulé résultant de la superposition d'une valeur sinusoïdale à une valeur fixe.
Certains types de convertisseurs à grande puissance ont quelque difficulté à fonctionner dans ces conditions et des retours d'arc fréquents se produisent, Dans ce qui suit, on décrira deux artifices grâce auxquels ltincon- vénlent mentionné est pratiquement éliminé; ces artifices pourrant être appliqués @
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séparément ou bien simultanément. Le premier artifice consiste à remplacer la tension de la grille constituée d'une valeur sinusoïdale superposée à une valeur fixe, par une tension constituée par des pointes algue* et Isolées superposées à une valeur fixe.
Cet artifice est par lui-même connue la présente invention con- siste à créer un dispositif qui décèle dans le temps la pointe de tension en question d'une façon convenable apte à douer le convertisseur de la caractéris- tique voulue.
La fig.16 illustre ce proaédé les balais secondaires b et d de la métadyne de contrôle 17, n'aboutissent plus comme auparavant, l'un au neu- tre de l'étoile secondaire du régulateur d'induction et l'autre à la cathode, mais ils almentent les bobines 33 d'un enroulement tertiaire des transformateurs 29, 29, 29. Sur la figure 16, on a représenté un convertisseur triphasé unique- ment pour la simplicité de la figure. Le transoframeur 29 est bien connu et il est composé d'un enroulement primaire 31 qui embrasse un circuit magnétique très saturé, d'un enroulement secondaire 32 qui est relié d'une part à une des griller et d'autre part à une source auxiliaire 40 de polarisation des grilles, et d'un circuit tertiaire 33 parcouru par le courant secondaire de la métadyne de con@rô- le.
En série avec l'enroulement primaire 31, est connecté un enroulement 30 qui embrasse un autre circuit magnétique non saturé cette fois. L'ensemble des cir- cuits primaires des dits transformateurs forme un système polyphasé alimenté par le secondaire 4 du régulateur d'induction. Le fonctionnement de cet appareil est bien connu mais il est ici brièvement rappelé à l'aide du diagramme de la figure 17.
Soit a b c d e f g h le courant qui traverse l'enroulement 30 et l'enrou- lement 31; que l'on suppose d'abord que l'enroulement tertiaire 33 n'est parcouru par aucun courant, alors la force électromotrice induite dans l'enroulement secon- daire 32 étant proportionnelle à la variation du flux dans le circuit magnétique saturé, aura l'allure de la ligne m n o p q r s t u, c'est-à-dire elle montrera des pointes algues en n, q, s et r, c'est-à-dire juste quant le courant qui tra- verse f enroulement primaire, passe par zéro; en effet, en ce voisinage, le air- cuit magnétique n'est pas saturé et le flux aubit une forte variation.
Le bobina- ge 30 entourant un circuit magnétique non saturé sert à maintenir le courant pri- maire sensiblement sinusoïdal et à induire la presque totalité de la force contre électromotrice pendant tout le temps que le circuit magnétique embrassé par 31 est saturée
Que l'on suppose maintenant que les balais secondaires de la
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métadyne fournissent un courant défini dont les ampères-tours soient représentés sur le diagramme de la fig.18 par l'inverse des ordonnées de la droite X Y ;
alors, le flux du circuit magnétique saturé ne passera plus par zéro quand le courant alternatif a,b', a, d', e, f', g, h' passera par zéro, mais bien un peu plus tard pour la partie montante de la sinusoïde, c'est-à-dire aux points bt et f', et un peu plus tôt pour la partie descendante de la sinusoïde, c'est-à-dire aux points d' et h'. Ainsi, on a obtenu le décalage électrique indiqué nettement entre les deux figures 17 et 18.
Ainsi donc la valeur et le sens du courant secondaire de la méta- dyne de contrôle parviennent à déplacer dans le temps les pointes u, q,s, et u en les pointes ut, q', s', u',
Le deuxième artifice annoncé plus haut gonsiste essentiellement à ternir chaque anode 34 de deux gttllès comme l'indique schématiquement la figure 19; une grille de contrôle 38 qui est connectée au système non représenté sur la figure de contrôle par le conducteur 39, et une grille de garde 37 portée à un potentiel légèrement inférieur en valeur absolue, 1 celui de l'anode 34. On peut obtenir ceci par exemple moyennant quelques spires 36 enroulées autour du noyau du transformateur principal en sens inverse des spires de l'enroulement secondaire principal 35.
Le diagramme de la fig.20 aide à la compréhension du fonctionne- ment t soit a b d e g la tension de l'anode et h i :le m celle de la grille de contrôle. Que l'on suppose d'abord qu'il n'y ait pas de grille de garde. Pendant toute la période où la grille de aontrble est aux alentours de 1, c'est-à-dire qu'elle est plus positive que l'anode, il y a évidemment danger de retour de flemme.
Que l'on suppose maintenant qu'il y ait la grille de garde; son potentiel sera représenté par a c d f g, et alors aux alentours de i, pendant que la grille de contrôle est plus positive que l'anode, la grille de garde sera plus négative que l'anode et elle empêchera le retour de flamme, Il est vrai que pendant la demi-période qui vient après le point d, la grille de garde sera plus positive que ltanode, mais alors, l'arc est déjà éteint, et il n'y a plus de dan- ger de retour de flemme.
Si toutefois on désire un effet encore plus net de la grille de garde, on lui Imposera le potentiel indiqué par la ligne pointillée u p q r s qui la rend toujours plus négative que l'anode; ceci peut aisément s'obtenir en
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alimentant la grille de garde par une étoile dont le neutre est polarité par une source auxiliaire par rapport au neutre de l'étoile qui alimente les anode.. Les ligaes pointillées de la figure 19 indiquent cette disposition en se limitant à une seule phase; 41 indique la source auxiliaire de polarisation et 42 une des phases de l'étoile auxiliaire qui alimenterait la grill. de garde.
Il est possible à l'homme de ltart qui aura lu cette description d'apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir du domaine de cette Invention et sans faire aucun effort inventif.
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P.ER1! 'EOTIO AUX CONVER1! ISSEOBS BUOMQUJM A 1TA' '' UR DE DROUBE.
The present invention refers to converters of electric current to mercury vapor and in particular to converters provided with grids for controlling the current emitted by each of the anodes *
It is known that the use of these grids makes it possible to adjust the anode current but it has not been achieved by the devices known today to automatically obtain any current-voltage characteristic for the mercury vapor converter * The present invention has The purpose of this converter is to provide the converter with a current-voltage characteristic of arbitrary form which will be carried out automatically with great care and which will be followed even for very abrupt variations of the operating conditions It consists essentially in the control of the gates by a voltage created by an available
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electrical ettif
special combination of an induction regulator and a metradyne *
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The metadyne is a rotating electrical machine with naked current described in several previous patents of the same inventor (for example an a
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N- 406,235 of November 14, 19S4). It comprises a rotor with aolleoturn winding and a stator completing the magnetic circuit of the rotor.
Sar the obllectour carrying two two of sweeps, a first set of sweeps, called primaries, is
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in general teU81an8 constant potential difference, and a second set of brushes, called secondaries, is usually brought to a continuously varying potential difference, The current flowing through the primary brushes, called
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"primiren current, created by these ampere rotors turns the flux which induces an electromotive force between the secondary brushes, whose voltage difference is called" secondary voltage ";
conversely, the current flowing through
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the secondary sweeps, called "secondary current" $ orée by its ampere turns
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rotor, a flux which induces a flootro motive force between the primary brushes, the voltage difference of which is called the "primary voltage".
The stator may be bare of any winding, or else 3 be coated with a winding. the ampere-turns of which are added to the rotoric ampere-turns and thus intervene in the functioning of the metadyne.
In the previous patents of the same inventor, there is a detailed description of the method of construction and the mode of operation.
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metadynes; for a complete understanding of the present inventioBy it will suffice to recall the "secondary variator" atatori2ue winding of the metadyne through which a current other than the total current of a metadyne brush is carried, and whose magnetic axis is oriented so so that the flux created by the amperes of said winding induces an electromotive force between the
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brooms pr18airea.
For simplicity, we will speak in what follows only of the elements of the metadyne essential to the perfect intelligence of the present invention, but it is understood that the metadyne used for the application of this invention could comprise n '' any improvement not mentioned
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here but reported in the related patents i, the 1811adp ...
The combination object of this invention consists essentially of this! the secondary brushes of a metadyne, which we will call "metadyne"
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control ", are connected one to the cathode and the other to the center of the phase star of the induction regulator, the ends of which are connected to the
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toasting, the potential of which is thus raised, with respect to the potential of the cathode, to a value which is the sum of the alternating value due to the corresponding phase of the induction regulator and the direct value due to the voltage secondary of metadyne;
on the stator of the latter Il 7, has secondary variator windings whose magnetic axis is oriented so as to induce an electromotive force between the primary brushes; in general, this variator is composed of three members; a first member is connected as a shunt between the primary brushes and by itself it cancels the secondary current;
a second member calls out ampere-turns proportional to the electrical value that is to be adjusted (for example to the direct voltage supplied by the converter, or to the direct current supplied by the converter); finally, a third melre creates ampere-turns arbitrarily fixed or varying according to a law arbitrarily fixed
Operation takes place essentially this way when the ampere-turns of the second member of the secondary drive are equal and in the opposite direction to the 1st-turns of the third member, there will obviously be no current neither primary nor secondary in the control metadyne, and, consequently, no secondary tension of the metadyne,
As soon as there is a difference between the ampere turns of the second and third member of the secondary variator, a primary current and a secondary current will appear in the metadyne as well as a secondary voltage at the brushes; the latter will modify the value of the grid voltage and thus modify the ignition instant of the corresponding anode in accordance with the mechanism well known in the practice of converters. Thus, the adjustment of the ignition of the anodes will be made according to a small distance between the ampere-turns of the second and the third member of the secondary variator. The smaller this spacing, the more the characteristic of the converter will conform to that which one wishes to obtain;
but it is well known that in a metadyne a very large variation is obtained in the primary current (and therefore in the secondary voltage) even with a very small variation in the ampere-turns of the secondary variator; and this with an extreme marked characteristic rapidity of the metadyne.
In the following, not only will the combination described above be illustrated in detail, but several variants in detail will be described. This text is accompanied by 3 plates comprising 20 figures. Fig.l shows the general arrangement with a six-phase converter. Figs, 2 and 3 illus-
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-Three two variants of the connections of the control metadyne relating to the regulation of the direct voltage supplied by the converter.
FIG. 4 illustrates an auxiliary machine, called a modulator, which makes it possible to create various models of characteristics to be followed, and FIGS. 5, 7 and 8 are examples thereof. FIG. 6 illustrates a variant of the connections of the control metadyne relating to the adjustment of the direct current supplied by the converter. Fig. 9 is a variant relating to the simultaneous regulation of the voltage and the direct current supplied by the converter * Fig. 10 illustrates a device which significantly reduces the difference between the desired characteristic and the characteristic obtained, a difference necessary to obtain the setting of the anode ignition.
Fig.ll shows the connections of the control metadyne for the case of mounting two converters, one of which operates as a rectifier and the other as an inverter. Figs 12 and 13 show the relative diagrams. Finally, fig. 14 is a partial diagram relating to the operation of three converters in parallel, while fig. 15 relates to the operation of two converters mounted in series, Figs, 16, 17, 18, 19 and 20 refer to particular improvements.
Taking into consideration fig. 1, the converter is shown in 1, with its anodes connected to the ends of the six-phase star 2 of the secondary of a transformer whose primary 3 is mounted as a three-phase star.
The induction regulator is indicated by a primary in trimgla 5 and its secondary in $ hexaphase cloth 4; the control metadyne is indicated at 7, having its primary brushes a and c connected to a direct current source, a dynamo 6. Dynamo 6 and metadyne 7 are indicated in the figure, driven by a motor 8 connected to the alternating current network supposed to have a strictly constant frequency so that we can also admit as constant the speed of the three machines 6, 7 and 8.
The control metadyne 7 has one of its secondary brushes, the brush b, connected to the cathode of the converter and the other secondary brush is connected to the center of the six-phase star 4 of the induction regulator, by means of the conductor 14, La control metadyne 7 has a secondary variator winding composed of three members, member 11 which by itself reduces the secondary current to zero, member 9 which creates amperes turns proportional to the direct voltage supplied by the converter, and finally member 10 supplied as a shunt by the auxiliary source 6, Finally, the latter is a shunt dynamo essentially with two corrective excitation windings, the series winding 13,
and winding 12 connected to the terminals of a
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shunt crossed by the direct current supplied by the converter. The shunt winding 15 tends to create a constant electromotive force; the series 13 winding tends to compensate for the ohmic drop; finally the ampere-metric winding 12 tends to give the induced electromotive force a certain desired variation as a function of the current delivered by the converter. The adjustment of the ampere-turns of 9 and 10 is effected by the rheostats 16 and 21.
To understand the operation, we will begin by assuming that the windings 15, 13 and 12 are adjusted so as to create on the brushes of 6 a voltage of value proportional to the value that we would like to see taken by the direct voltage supplied by the assembly of secondary 2 of main transformer and converter 1.
The ampere-turns of the third ambra 10 of the variator will therefore be proportional to the desired value of the voltage as a function of the main current supplied The ampere-turns of the second member 9 of the variator are at each instant proportional to the direct voltage supplied by the converter. If there is equality between these two ampere-turns, supposed to be antagonistic, there is no primary current in the metadyne; therefore, there will be no secondary voltage, i.e. the potential of the center of star 4 is brought back to that of the cathode.
For a very small difference between the amperes-turns of 9 and 10, a secondary voltage of appreciable value will appear at the metadyne which will modify in the desired direction the potential of the center of star 4, and therefore which will modify in the desired direction the ignition of the anodes and consequently the direct voltage supplied by the converter *
The power dissipated by the members 9, 10, 11 of the secondary variator of the metadyne is of the order of a few watts, so we can easily determine the ratio between the ampere-turns created by these members and the tensions. ions which feed them, independent of the temperature, in particular by inserting in series with these members strong resistances constructed with these known alloys with almost zero temperature coefficient.
The same is said for the shunt winding 15,
It should be noted that the current coming from the center of star 4 is the current of the gates, and therefore it is not zero but it has a non-zero mean value although very low, depending above all on the value of the resistors inserted between the grids and the ends of the star 4, resistance shown in fig.1. In order to take this mean value of the secondary current of the control metadyne into account, it suffices to slightly modify the
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ampere-turns of the first member 11 of the metadyne variator.
It should also be noted that it is often useful to create a corrective electromotive force between the center of star 4 and the cathode in order to take account of the voltage drop of the arc in the converter, and of the "ionic delay. ignition "well known by technicians familiar with mercury converters. In order to create this corrective secondary electromotive force in the metadyne, it suffices to provide a primary variable stator winding 28, on the metadyne, having its axis magnetic oriented so as to create a flux inducing an electromotive force between the secondary brushes, of the value and in the desired direction.
In order not to complicate the figures, the two preceding notes will no longer be recalled in what follows, although applicable to all the following variants, and consequently the primary variator 28 will no longer be included, which will simply be understood.
The elimination of the winding 12 will make it possible to obtain a strictly constant DC voltage. Instead of the induction regulator shown in FIG. 1, it is naturally possible to adopt any other device which is the seat of polyphase electromotive forces of suitable shape and offset, arranged in a star.
We will now move on to the variants of this fundamental scheme; for simplicity of the figures, in the following sections, the whole part of FIG. 1 which is to the left of the conductor 14 and which comprises the converter, the transformer and the induction regulator has been omitted; this part will easily be implied each time.
Figure 2 illustrates a variant of the arrangement illustrated by Figure 1; the control metadyne, as we have seen, has its primary brushes held at a substantially constant potential difference, but the value of which can be any value and in particular it can be zero; but in the latter case, it will suffice to short-circuit the primary brushes together.
We will have metadyne 17 in FIG. 2; this first member of the secondary variator can be eliminated in this box in this figure, the auxiliary source 6 instead of being absolutely independent of the direct current network as in FIG. 1, is connected in opposition to the electromotive force of said network; However, instead of the two members, namely the second and third meter of the secondary variator, a single member 20 will suffice.
When the DC network voltage equals
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the electromotive force of the auxiliary source 6, no current passes through 20, therefore, there will be neither primary current nor secondary voltage in the metadyne 17; when, on the contrary, the voltage of the DC network deviates a little from the value of the electromotive force of 6, a sensitive current will flow through the secondary drive 20, a primary current will flow through the metadyne and a secondary voltage will be induced which will modify the potential of the center of star 4 and which, consequently, will modify the ignition of the anodes in the desired direction.
If it is true that the diagram of fig. 2 requires a single winding 20 instead of the two antagonistic windings 9 and 10 of fig. 1, it should also be noted that the opposition of the source 6 to the voltage of the network DC requires careful construction of the dynamo 6, while with the arrangement of Figure 1, the dynamo 6 is a low voltage dynamo, for example 100 volts.
In FIG. 3, the third member 10 of the secondary variator of the control metadyne 7 is supplied by a special dynamo 19 capable of dictating a fairly complex current-voltage characteristic, called "modulator" and described below * The modulator 19 generally needs several excitation windings, of which one winding 20 is to create an existing number of ampere-turns; in Figure 3, there is shown at 18 an auxiliary shunt dynamo driven by the same motor 8, supplying direct current at constant voltage and supplying on the one hand the excitation winding 20, and on the other hand the primary brushes a and c of metadyne 7.
For the excitation of the modulator 19, it is also necessary a winding traversed by a variable current proportional to the electrical value which must be considered as the independent variable in the desired characteristic, For the diagram of figure 3, one took the current of the DC network as an independent variable, and the variable excitation winding 12 of the modulator was passed through a current drawn from a shunt inserted into the DC network.
Fig. 4 shows the general arrangement preferably adopted for the modulator * This takes the form of a 4-blade dynamo with a series corrugated winding on the rotor, consequently comprising only two brushes, the brushes B and B '. The stator has four poles A, A ', 0 and C, but which are two by two connected by a magnetic yoke proportional to the flux of these poles; in fig. 4, the p8les joined together are on the one hand, the poles A and A 'and on the other hand, the poles 0 and C', and each of these pairs of blades with their magnetic yoke constitutes a circuit magnetic apart from a function
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-magnetic element practically independent of one another.
Each of these two distinct magnetic circuits has a flux which varies, with the electric value chosen as an independent variable, according to a law which is generally different for each of these fluxes. Between the brushes B and B 'is then induced an electromotive force which is the algebraic sum of the electromotive forces induced by each of these fluxes so that a resulting voltage results from the electric value chosen as variable independent, often complex in volume, and very useful.
Thus, starting from the diagram of FIG. 3 where the value chosen independent variable coma is the current of the direct network, the inductors AA 'and B) B' of FIG. 4 have been furnished with four windings, one winding with amperes - constant turns (fine wire), and a winding with amperes-turns proportional to the current of the continuous network (coarse wire);
these two windings are in the same direction for the inductors A and A 'and they are antagonistic for the inductors 0 and C' and proportioned so that the voltage induced between the brushes by the flux of A, A 'exclusively, is represented by the curve aba in FIG. 5, while the voltage induced by the flows of 0 and C 'exclusively, is represented by the curve def, The total voltage induced between the brushes B and B' will then be represented by the curve gh 1 whose ordinates are the algebraic sum of the ordinates of the two preceding curves. The characteristic g h 1 created by the modulator 19 of FIG. 3 will be faithfully followed by the voltage supplied by the converter as a function of the current supplied.
However, this characteristic has a useful appearance for the compounding of mercury rectifiers and in addition it immunizes the converter against current circuits on the DC network, because when the current I exceeds a certain value, fixed in advance, the voltage supplied drops rapidly,
In Figures 1, 2 and 3, the control metadyne regulates the voltage supplied by the converter, but it can be arranged so that it regulates the current;
it suffices to provide the second member of the secondary variator of the control metadyne, such that it is traversed by a current proportional to the current supplied by the converter as shown in fig.6. which differs from fig.3 only by the coil 21 connected to the terminals of a shunt on the current supplied by the converter instead of the coil 9 of fig.3 connected as a shunt on the bars of the DC network.
We can more generally adjust any linear function of the voltage V and the current I supplied by the converter, of the form t
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MV + NI, following the diagram in fig. 9 where the control metadyne 17 is fitted with a secondary drive having member 10 powered by modulator 19, member 9 connected as a shunt on the bars of the DC network, and the member 21 connected to the terminals of a shunt inserted in the DC network.
By employing these different adjustment modes, the greatest benefit can be obtained from the modulator by making it achieve characteristics appropriate to each particular application.
For the characteristic of FIG. 7, for example, we chose as independent variable the current 1 of the direct network, the desired characteristic being the fgh, at very substantially constant voltage up to a certain value of 1 and then falling rapidly. to zero. This very interesting characteristic was obtained by combining the characteristic a b provided for example by the pole pieces A and A and the characteristic d e supplied by the pole pieces C and C.
By analogy, we can obtain the characteristic f g h of FIG. 8 which gives a very substantially constant current up to a certain value of V and then falling very rapidly. The characteristics a b and de are here the component characteristics.
Up to now, diagrams have been indicated by which the control metadyne regulates electrical values relating to the DC network, but it is also possible to adjust electrical values relating to the AC network: for this it will suffice that the AC value in question be rectified and then it passes through a member of the secondary variator of the control metadyne.
We saw above that the accuracy with which the current and the voltage supplied by the converter according to the desired characteristic will be all the greater as the variation of primary current of the control metadyne will be greater for a given deviation of amperes- turns of the secondary variator * Figure 10 indicates a trick to increase the accuracy in question t the control metadyne 27 instead of having its brushes connected one to the neutral of the induction regulator, the other to the cathode, connected them to the terminals of the secondary variator 22 of a second metadyne 17 which, for its part, has one of its secondary brushes the brush d connected to the neutral of the star of the induction regulator, and the other, the brush b, connected to the cathode.
The two metadynes 17 and 27 are thus in cascade and one acts as an amplifier with respect to the other.
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When we have a certain number of converters that we want to operate in parallel with any other pilot generator, rotating machine or converter itself, we can apply any of the preceding diagrams by eliminating the modulator and feeding the member of the variator which was supplied by the modulator, by a current proportional either to the current or to the voltage of the pilot generator.
It is often useful for several applications, for example in traction, to be able to have converters which work as a rectifier, that is to say which supply energy to the continuous network, and modulators c ' ie converters which supply energy to the AC network. The control metadyne makes it very easy to ensure this service by achieving a perfect change from rectifier operation to modulator operation and vice versa. For this we will apply the diagram shown in fig. 11 where the metadyne:
there are two control metadynes, the 17 and the 25, the first which acts on the rectifier, the conductor 14 being connected to the neutral of the star of the rectifier induction regulator, and the second which acts on the modulator, the conductor 24 being connected to the neutral of the star of the induction regulator of the modulator. The modulator 19 supplies the member 10 of the metadyne 17 and simultaneously the member 26 of the metadyne 25. The two control metadyners regulate, on this example, the current supplied by the converters.
To effect the smooth transition from rectifier operation to modulator operation and vice versa, the characteristic created by modulator 19 has the form shown in figure 12 by the solid lines, where Current 1 decreases slightly as the voltage increases. V increases from negative values to positive values. In this way, if 10 is the ordinate that corresponds to V- 0, the modulator remains off while I is less than Io and the rectifier operates, and vice versa while 1 is greater than Io the rectifier remains off and the modulator is operating .
To make the separation even sharper, it is helpful to adjust the ampere-turns of the inverter members so that the modulator operation curve is shifted slightly upward as shown by the dotted line in fig. 12. . The strongly falling characteristic has been shown when the voltage increases above a certain positive limit, or else decreases below a certain negative limit, in order to save the rectifier against overcurrents.
Likewise, we can obtain a characteristic like that indicated.
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-shown by figure 13 @e referring to constant current networks, by making the corresponding modifications in the connections of the coils that the person skilled in the art sees immediately after having read this description * E @ end, the method which is the subject of this invention lends itself very well to the control of several converters operating either in parallel or in series.
Figure 14 refers to the parallel operation of three converters * There are three control metadynes, 27, 27 ', 27 ", one for each converter; a single modulator 19 powers members 10, 10', 10" metadynes 27, 27 ', 27 "respectively. In the figure, the members 21, 21', 21" have been provided as being emperometric members. The variable excitation 12 of the modulator has been provided as a function of the total current; it could also have been a function of the voltage of the DC network * The excitation mode depends on the kind of characteristic that one wants and the person skilled in the art will be able after reading the present invention to make the connections needed without any inventive effort.
The diagram in figure 14 not only makes it possible to equilibrate the current between the three converters but also to establish any constant ratio between the three currents in parallel, a ratio which can be different from one and as large or small as l 'we will want; it will be enough for that to adjust the ampere-turns of the members of the variators of the metadynes of control.
This makes it possible to easily parallel convert converters of very different capacity.
FIG. 15 relates to the operation in series of two converters for a three-wire distribution on the DC network. There are two control metadynes 27 and 27 ', the members 9 and 9t are here voltmetric. the members 10 and 10 are supplied by the same modulator 19. It is clear that the modulator 19 can be replaced by any other machine providing a prototype of characteristic.
Heretofore, it has been assumed for simplicity that the correct operation of the converter is ensured by applying to the gates a wavy potential resulting from the superposition of a sinusoidal value on a fixed value.
Certain types of high power converters have some difficulty in operating under these conditions and frequent arc flashbacks occur. In what follows, two devices will be described by which the mentioned inconvenience is practically eliminated; these artifices could be applied @
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separately or simultaneously. The first trick consists in replacing the voltage of the grid made up of a sinusoidal value superimposed on a fixed value, by a voltage made up of algae * and isolated points superimposed on a fixed value.
This artifice is known per se. The present invention consists in creating a device which detects the voltage peak in question over time in a suitable manner capable of giving the converter the desired characteristic.
Fig. 16 illustrates this process the secondary brushes b and d of the control metadyne 17, no longer end up as before, one at the neutral of the secondary star of the induction regulator and the other at the cathode, but they feed the coils 33 of a tertiary winding of transformers 29, 29, 29. In FIG. 16, a three-phase converter has been shown only for the simplicity of the figure. The transoframeur 29 is well known and it is composed of a primary winding 31 which embraces a very saturated magnetic circuit, of a secondary winding 32 which is connected on the one hand to one of the grills and on the other hand to an auxiliary source. 40 for polarization of the gates, and of a tertiary circuit 33 traversed by the secondary current of the con @ role metadyne.
In series with the primary winding 31, is connected a winding 30 which embraces another unsaturated magnetic circuit this time. The set of primary circuits of said transformers form a polyphase system supplied by secondary 4 of the induction regulator. The operation of this device is well known but it is briefly recalled here using the diagram in figure 17.
Let a b c d e f g h be the current which passes through the winding 30 and the winding 31; supposing first that the tertiary winding 33 is not traversed by any current, then the electromotive force induced in the secondary winding 32 being proportional to the variation of the flux in the saturated magnetic circuit, will have l the shape of the mnopqrstu line, that is to say it will show algae points at n, q, s and r, that is to say just as the current flowing through the primary winding passes through zero ; in fact, in this neighborhood, the magnetic baked air is not saturated and the flow has a strong variation.
The coil 30 surrounding an unsaturated magnetic circuit serves to maintain the primary current substantially sinusoidal and to induce almost all of the back electromotive force during the time that the magnetic circuit embraced by 31 is saturated.
Suppose now that the secondary brushes of the
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metadyne provide a defined current whose ampere-turns are represented on the diagram of fig.18 by the inverse of the ordinates of the line X Y;
then, the flux of the saturated magnetic circuit will no longer pass through zero when the alternating current a, b ', a, d', e, f ', g, h' will pass through zero, but a little later for the rising part of the sinusoid, i.e. at points bt and f ', and a little earlier for the descending part of the sinusoid, i.e. at points d' and h '. Thus, the electrical offset clearly indicated between the two figures 17 and 18 was obtained.
Thus the value and the direction of the secondary current of the control metadyne manage to move in time the points u, q, s, and u in the points ut, q ', s', u',
The second artifice announced above gonsiste essentially to tarnish each anode 34 of two gttllès as shown schematically in Figure 19; a control grid 38 which is connected to the system not shown in the control figure by the conductor 39, and a guard grid 37 brought to a potential slightly lower in absolute value, 1 that of the anode 34. This can be obtained. for example by means of a few turns 36 wound around the core of the main transformer in the opposite direction to the turns of the main secondary winding 35.
The diagram in fig. 20 helps to understand the operation t either a b d e g the anode voltage and h i: the m that of the control grid. Let us first assume that there is no guard grid. During the whole period when the aontrble grid is around 1, that is to say it is more positive than the anode, there is obviously a danger of laziness returning.
Let us now assume that there is the guard gate; its potential will be represented by acdfg, and then around i, while the control grid is more positive than the anode, the guard grid will be more negative than the anode and it will prevent backfire, It is true that during the half-period which comes after point d, the guard grid will be more positive than the anode, but then, the arc is already extinguished, and there is no longer any danger of laziness returning.
If, however, an even sharper effect of the guard grid is desired, the potential indicated by the dotted line u p q r s will be imposed on it, which always makes it more negative than the anode; this can easily be achieved by
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supplying the guard grid with a star whose neutral is polarity by an auxiliary source with respect to the neutral of the star which supplies the anodes. The dotted lines in figure 19 indicate this arrangement by being limited to a single phase; 41 indicates the auxiliary source of polarization and 42 one of the phases of the auxiliary star which would supply the grill. on call.
It is possible for those skilled in the art who will have read this description to make numerous modifications of detail without departing from the scope of this invention and without making any inventive effort.