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Dispositif d'alimentation d'un appareil consommateur de courant alternatif au moyen d'un secteur à courant continu.
L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation d'un appareil consommateur de courant alternatif au moyen d'un secteur à courant continu, ce dispositif comportant un conver- tisseur à armature oscillante et un transformateur branché sur celui-ci*
Actuellement,, particulièrement à cause de leur faibles encombrement et poids les convertisseurs de ce genre sont uti- lisés dans de nombreux cas pour l'alimentation d'un récepteur' de T.S.F. par un.secteur de courant continu ou par une batterie.
Toutefois, les dispositifs connus présentent le grave @
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inconvénient que la durée utile du convertisseur à armature oscillante est relativement courte, notamment du fait que les contacts du convertisseur qui servent à inverser périodiquement le sens du courant circulant dans l'enroulement primaire du transformateur, sont détruits en relativement peu de temps.
On sait que cette destruction est due à l'arc qui se produit entre les contacts interrupteurs lors de l'ouverture, et souvent aussi lors de la fermeture de ceux-ci.
En général, en vue de la suppression de cet arc, on branche un condensateur en parallèle avec les contacts interrupteurs. La formation d'un arc en régime normal est pra- tiquement empêchée par ce moyen, néanmoins les contacts sont détruits dans un temps relativement court.
L'invention se rapporte à un dispositif spécial du genre précité, ce dispositif permettant une augmentation notable de le' durée des contacts.
Conformément a l'invention l'un au moins des conducteurs d'amenée de. courant du dispositif comprend l'enroulement d'excitation d'un relais coupant l'un des conducteurs d'amenée lorsqu'une surcharge de courant se produit.
De préférence, la somme des délais d'enclenchement et de désenclenchement du relais est inférieure à la période d'oscillation propre de l'organe de contact du convertisseur à armature oscillante.
Pour mieux faire comprendre l'invention on va exposer d'abord les considérations sur lesquelles l'invention est basée.
La societé demanderesse a trouvé que dans les dispositifs convertisseurs connus du genre précité des surcharges de courant très intenses et de courte durée se produisent, notamment à la fin d'une periode, à l'instant où les deux contacts du convertisseur à armature oscillants se touchent. Ces
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surcharges de courant donnent lieu, lors de l'ouverture du circuit, à une forte production d'arcs capables de détruire les contacts, même en l'absence d'une production d'arcs en régime normal.
La société demanderesse a. trouvé que le procédé déjà connu rappelé plus haut suffit pour supprimer la production d'arcs en régime normal, mais qu'elle ne suffit pas pour la suppression des arcs produits par les surcharges de courant.
Ces surcharges de courant peuvent.se produire pour les raisons suivantes:
En régime normal du convertisseur un flux magnétique d'intensité déterminée et de sens alternatif est produit dans le transformateur, la grandeur maximum du flux qui traverse le noyau dans un' sens étant en principe égale à celle du flux qui traverse le noyau en, sens opposé.
Si toutefois, par suite de conditions spéciales, l'une des demi-périodes, par exemple une demi-période négative du courant alternatif qui circule dans l'enroulement primaire du transformateur, ne se produit pas, ou ne se produit que partiellement, la demi-période positive suivante du courant primaire produira., par suite de la rémanence magnétique du fer du noyau, un flux dont la grandeur maximum surpasse considérablement la grandeur qui existe en régime normal. Ce phénomène est accompagné, particulièrement par suite de la saturation du fer du noyau, d'une augmentation considérable du courant d'aimantation, ainsi que de la quantité d'énergie accumulée dans le transformateur durant une période d'excitation.
Il en résulte que l'énergie magnétique éventuellement accumulée dans le transformateur donne naissance, lors de l'ouverture du circuit primaire, à un arc particulièrement intense, ce qui peut causer une destruction relativement rapide des contacts du convertisseur à armature oscillante.
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Cette aimantation spéciale du noyau du transformateur se produit très souvent lors de la mise en circuit du convertisseur, et notamment du fait que d'abord l'organe de contact oscillant ferme le même contact interrupteur à plusieurs reprises, de sorte que plusieurs impulsions de courant successives de même polarité circulent dans l'enroulement primaire.
En régime normal il est également possible qu'une demi-période du courant primaire ne se produise pas, ou ne se produise que partiellement, la production d'un contact irréprochable étant empêchée par le fait qu'une particule de poussière ou autre matière tombe entre une paire de contacts, ou qu'une inégalité se forme sur l'une des surfaces de contact.
Enfin, une surcharge de courant peut aussi se produire d'une autre manière dans les convertisseurs à armature oscillante qui sont trèssouvent utilisés actuellement comme contacts inverseurs.
On sait que dans les convertisseurs de ce genre les conducteurs d'amenée de courant sont respectivement connectés à un organe de contact oscillant qui se déplace entre une paire de contacts reliés aux extrémités de l'enroulement primaire du transformateur.
Dans le cas où les deux organes de contact oscillants ne sont pas animés d'un mouvement oscillant de phase exactement concordante, il peut arriver que les deux conducteurs d'amenée sont directement connectés l'un à l'autre.
Le court circuit qui se produit dans ce cas donne naissance à une surcharge de courant très intense, ce qui peut produire un arc également intense, lors de la suppression du court circuit.
L'application de la disposition selon l'invention permet de supprimer les surcharges de courant intenses, et
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leur influence destructive sur les contacts du convertisseur, qui sont dues aux conditions spéciales précitées.
La description qui va, suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention est réalisée,, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin, faisant bien entendu, partie de celle-ci.
Les figs. 1 et 2 représentent schématiquement des modes d'exécution du circuit objet de l'invention, et la fig. 3 montre un diagramme du courant primaire du transformateur, en fonction du temps, permettant de rendre plus clair le fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Sur les figs. 1 et 2 les parties analogues sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
Sur la fig.l, 1 sont lesbornes d'un dispositif convertisseur qui alimente l'appareil consommateur 31 en empruntant son énergie à un secteur à courant continu: Le conducteur d'amenée de courant 2 du dispositif est relié à un organe de contact 3 d'un convertisseur à armature oscillante, cet organe étant susceptible d'être mis en oscillation, de façon à osciller, en régime normal, entre les contacts fixes 4 et 5. De ce fait,le conducteur d'amenée 2 est alternativement relié à l'une ou à l'autre des extrémités de l'enroulement primaire 6 d'un transformateur 7, à l'enroulement second.aire duquel l'appareil consommateur 31 est relié.. L'enroulement primaire comporte un branchement central qui est relié au conducteur d'amenée 9.
Chaque fois que l'organe de contact oscillant vient en contact avec 4 ou avec 5, l'une ou l'autre moitié de l'en- roulement primaire est parcourue par un courant continu et, de ce fait, le noyau est aimanté dans un sens ou dans l'autre.
Afin de supprimer les arcs qui se produisent en régime normal, lors de l'ouverture ou de la fermeture des contacts interrup-
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teurs, ceux-ci sont shuntés par les condensateurs 10 et 11.
Conformément à l'invention, l'enroulement d'excitation 13 d'un relais 12 est intercalé dans le conducteur d'amenée de courant 2, ce relsis coupant le conducteur d'amenée de courant lors de la production d'une surcharge de courant, au moyen du contact de repos 14, ce qui empêche la production d'un arc intense entre les contacts du convertisseur à armature oscillante.
Le mode d'exécution de la fig. 2 montre un dispositif qui comporte un convertisseur à armature oscillante formant contact inverseur. Les conducteurs d'amenée de courant 2 et 9 sont respectivement connectés à des organes de contact oscillants15 et 16 qui oscillent entre les contacts fixes 17, 18 et 19, 20. Les contacts 17 et 20 sont connectés à l'une des extrémités de l'enroulement primaire 6, les contacts 18 et 19 à l'autre. De ce fait, le courant qui circule dans l'enroulement primaire entier, est périodiquement inversé en régime normal du convertisseur.
Selon ce mode d'exécution le relais de surcharge comporte un enroulement d'excitation constitué par deux enroulements qui sont respectivement intercalés dans les conducteurs d'amenée de courant 2 et 9. Cette disposition permet de supprimer les tensions perturbatrices de la source de couFont d'alimentation éventuellement produites lors du fonctionnement du convertisseur à armature oscillante.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est expliqué en regard de la fig.3 qui représente à titre d'exemple, un diagramme du courant qui circule dans l'enrou- lement primaire du transformateur, en fonction du temps. Ce diagramme montre le courant Ip qui circule dans 1.' enroulement primaire pendant quatre périodes d'oscillation consécutives de durée T, de l'organe de contact du convertisseur. Les demi-
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périodes positives et négatives qui se produisent en régime normal sont numérotées sans interruption de 23 à 30 et elles sont représentées partiellement en traits interrompus.
L'intensité du courant primaire comprend deux composantes, comme indiqué pour la demi-période positive 23, c'est-à-dire une composante Ir dont la grandeur dépend de la grandeur de la résistance de charge et qui présente la même grandeur pendant la durée entière de la demi-période, et une seconde composante lo qui correspond au courant d'aimantation, et dont la grandeur s'accroît selon une fonction exponentielle pendant une demi-période. Im indique 1.'intensité du courant primaire à laquelle le relaisde surcharge intervient.
En régime normal (demi-périodes 23, 24, 25) le contact du relais 14 est fermé, du fait que le courant primaire n'atteint la valeur requise pour le fonctionnement du relais que pendant un temps très court, ou pas du tout. Mais si la demi-période négative 26 ne se produit pas, pour l'une des causes précitées, le courant d'aimantation présentera une intensité qui dépasse celle du régime normal, par suite des qualités de rémanence du fer du noyau, au commencement de la demi-période positive suivante 27 du courant d'aimantation.
Etant donné que le courant d'aimantation s'accroît selon une courbe exponentielle pendant une demi-période, la totalité du courant primaire atteindrait une valeur très élevée à la fin de cette demi-période, et il se produirait un arc intense lors de l'ouverture du circuit entre les contacts interrupteurs.
Toutefois, cet effet est empêché par l'application du relais. Comme il ressort de la. fig.3, le courant primaire atteint la valeur requise pour le fonctionnement du relais à un instant t1. De ce fait, le contact du relais sera ouvert aprèsun délai A (délai de fonctionnement) qui est déterminé par l'inertie du relais mécanique, de sorte que la production
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d'un arc entre les contacts du convertisseur est empêchée.
Etant donné qu'à cet instant le circuit primaire est interrompu, le contact du relais est refermé après un re- tard B (délai de désenclenchement) à l'instant t3, et le cou- rant primaire circule de nouveau. Afin d'empêcher que le con- tact du relais ne soit fermé à un instant qui correspond à une demi-période positive, ce qui pourrait notamment donner lieu à un courant primaire relativement intense, il convient de choisir la somme T1 du délai d'enclenchement A et du délai de désenclenchement B de telle manière que la fermeture s'ef- fectue dans une demi-période qui est négative dans le cas présent. Dans ce but, de préférence, la somme T1 est choisie inférieure à la période d'oscillation propre T de l'organe de contact oscillant (respectivement 3 et 15, 16), du convertis- seur à armature oscillante.
Dans ce cas, la production d'un courant d'aimantation trop élevé est empêchée avec sûreté par l'inversion du magnétisme du fer du noyau.
Enfin , en vue d'une interruption trèsrapide du courant primaire, lors de la production d'une surcharge de courant, il convient que le délai d'enclenchement du relais soit relativement court et notamment qu'il soit plus court que le délai de désenclenchement, ce qui peut être réalisé par un des moyens déjà connus qui permettent d'atteindre à ce résultat.