BE441236A - - Google Patents

Description

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    Système   de   commutation   pour dispostifs interrupteurs de courante alternatifs. 



   L'invention concerne un système de commutation pour dis- positifs interrupteurs de courants alternatifs comportant   nne   ré- sistance active, une résistance réactive et une résistance appa- rente variables en série avec les contacts de rupture, dont l'ac-   tionnement   automatique entraîne une période/d'affaiblissement de courant facilitant la coupure et   comportant   également un dispositif 

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 de déclenchement automatique de l'interruption; l'invention con- siste à retarder, pendant une période déterminée, l'envoi automa- tique de l'ordre d'ouverture après que la période d'affaiblis- sement de courant a commencé.

   De cette façon, on est certain que les contacts s'ouvrent bien effectivement pendant cette période d'affaiblissement du courant même s'il se produisait un dérangement immédiatement après l'envoi de l'ordre d'ouvertu- re, ce qui pourrait avoir pour conséquence que la variation de la résistance branchée en série se manifeste, au moins par- tiellement en sens contraire, c'est-à-dire s'il se produisait une inversion de sens d'une grandeur électrique actionnant la commande. 



   Un exemple d'exécution de l'invention qui s'applique par exemple à des commutations périodiques, et plus spécialement à des échanges d'énergie entre un système à courant alternatif de fréquence et de phase données et un système de courant continu ou un système de courant alternatif ayant une autre fréquence ou un nombre de phases différent, est représenté schématiquement au dessin annexé sous forme d'un système de transformation à trois phases de courant triphasé en courant continu ou   inversement*   A un réseau de courant triphasé 10 est relié l'enroulement primai- re 11 d'un transformateur dont le secondaire   12   est branché par l'intermédiaire de réactances de couplage 13 à noyau de fer 14 avec les dispositifs de rupture par contact composés de deux con- tacts fixes 15,

     16   et d'un contact mobile de pontage 17. Comme on l'a indiqué,les réactances de couplage   13   peuvent être consti- tuées par deux branches d'enroulements parallèles coopérant sui- vant un même signe avec le noyau de fer 14 Les noyaux de fer des réactances sont de préférence constitués par une bande enroulée de fer plat à propriétés magnétiques élevées, dont la caractéris- tique d'aimantation dans la zône non saturée est le moins possi- 

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 ble inclinée sur   l'axe   du flux et comporte aux passages dans la zô- ne de saturation, un coude aussi prononcé que possible et présen- tant dans cette zone de saturation un tracé presque   parallèle à     l'axe   de l'excitation Magnétique lorsque l'induction est à son maximum. 



  Le nombre de spires et la section   du..noyau   des réactances sont de préférence calculés de manière que le noyau de fer ne soit saturé que pendant les faibles valeurs instantanées du courant au voisinage du point neutre tandis que la valeur de la résis- tance des réactances de couplage en est un multiple lorsque le noyau est saturé, de sorte que la réactance constitue une   résis-   tance en série qui varie sous l'effet de la   commande   automati- que.

   La brusque neutralisation du noyau de l'aimant fait   nal-   tre, chaque fois que le courant passe au voisinage du neutre. une période ou temps d'affaiblissement de courant qui facili- te la coupure, dont la durée dépend, pour une qualité de fer et une section du noyau données, du nombre de spires et de la ten- sion appliquée à la réactance. 



   Le noyau 14 de la réactance de couplage peut également comporter un enroulement   auxiliaire  non   représente,au   moyen duquel le   noyen   peut être pré-aimanté par une source de cou- rant continu ou alternatif de manière que le courant qu'il s'agit d'interrompre présente encore, au   commencement   de la période d'affaiblissement, une valeur finale instantanée de mê- me sens que pendant la fraction de temps précédant le passa- ge du courant. Lorsque la pré-aimantation est en courant alterna- tif, le noyau   14   peut alors se trouver déjà en condition de sa- turation avant la mise en circuit et son action est alors nulle sur la commutation. 



   Des dispositifs à contacts, les lignes principales vont à l'un des   pôles   d'un réseau de courant continu 20, par l'inter médiaire d'enroulements de maintien 18 et d'une inductance de fil- trage commune 19, dont l'autre pôle est relié au point étoile 

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 de l'enroulement secondaire 12. Les contacts mobiles de pontage 17 sont actionnés par un système d'entraînement   électro-magnétique   polarisé, constitué par exemple par un aimant   21 à   trois branches avec armature oscillante 22, polarisé par un bobinage d'excitation 23. L'alimentation du bobinage d'excitation 23 se fait par une sour- ce de courant continu 40, la ligne d'alimentation passant par une inductance stabilisatrice 39.

   Le mouvement d'ouverture est produit par un bobinage   24   excité par une phase voisine de l'enroulement secondaire 12 passant par un tube amplificateur 25 à grille comman- dée. La grille de commande de ce tube amplificateur est sous l'in- fluence d'un bobinage auxiliaire 26 en série avec une batterie 27 et avec une résistance active 29 de préférence réglable. Entre grille et cathode se   trohve   un condensateur 28 dont la capacité peut être réglable. De plus, une résistance active 30 également réglable au besoin, est en série avec l'anode. 



   On a monté en parallèle sur chaque point de coupure un circuit dérivé constitué par une résistance active 31 et un con-   densateur   32 dans lequel, lors de chaque ouverture des contacts, le courant conserve au moins partiellement sa valeur, de sorte que la tension n'augmente que   prpgressivement   dans le trajet de coupure. Ce circuit auxiliaire contient en outre un bobina- ge 33 qui est pratiquement inopérant au moment de l'ouverture, car il coopère avec le noyau 34 de l'aimant qui se trouve en é- tat de saturation pendant l'ouverture. Ce noyau possède substantiel- lement les mêmes propriétés que le noyau   14   de la réactance de couplage mentionné plus haut, et même à un degré plus élevé, et il est également influencé par l'enroulement 13 de la réactance de couplage.

   Le sens d'enroulement des spires 13 et 33 est cependant inversé de sorte que pendant l'ouverture, la différence du nom- bre des spires agit efficacement sur l'excitation du noyau de l'ai- ment   34.   les nombres de spires sont accordés cependant de manière que le noyau   34   conserve son état de saturation pendant l'ouvertu- re.

   Au lieu que le nombre de spires soit différent, on arriverait 

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 au même résultat si le nombre de spires était le même pour les enroulements 13 et 33 mais il faudrait alors appliquer une pré- aimantation additionnelle au noyau   34   au moyen d'un autre bobi- nage séparé, non représenté au dessin et pouvant étre alimenté en courant alternatif par la fréquence de service du réseau 10 suivant une position de phase appropriée pour que le noyau 34 soit en condition de désaturation peu de temps avant la ferme- ture, et notamment le plus près possible de cette   liante   de satu- ration qui est précisément de sens contraire au courant qui va passer.

   Il s'ensuit que le courant, passant par le dispositif à contacts après la fermeture de ceux-ci, notamment non seule- ment le courant principal.,mais encore le courant de décharge venant du condensateur 32, peuventêtre maintennus à une valeur pratiquement négligeable jusqu'à ce que le noyau   34   après avoir quitté sa zone non saturésoit parvenu à son état de saturation dans le sens du courant et, qu'ainsi l'inductance des bobinages 13 et 33 qui le recouvrent soit tombée à une valeur pratiquement négligeable, de sorte que le passage du courant peut   s'effec-   tuer sans difficulté.

   La fermeture sans étincelles des contacts est essentiellement facilitée par   l'action   du noyau 34 qui vient d'être indiquée* 
En outre, en parallèle sur les contacts, on a branché un enroulement d'excitation 35 agissant indépendamment de leur fer- meture et en série avec des contacts auxiliaires   36,   une soupa- pe non commandée 37 et une résistance active 38. Les parties mo- biles des contacts auxiliaires 36 sont actionnées par un   systè-   me d'entraînement, non représenté au dessin, de préférence au moyen d'un moteur synchrone alimenté,par le réseau 10, ou par l'enroulement secondaire 12 et dont la position de phase peut être modifiée par un stator décalable, par un transformateur tournant ou appareil similaire.

   Au lieu de contacts auxiliaires 

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 avec soupape non commandée, on peut également avoir recours à un récipient à décharge à commande de grille réglable pour   l'a.-   justement et le réglage du temps de fermeture. 



   Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne comme suit: L'opération de mise en circuit s'effectue par la fermeture des contacts auxiliaires 36 en un instant choisi et réglable, grave au décalage de la phase du système synchrone d'entraînement, indépendamment de la position ou d'un retard quelconque du mo- ment d'ouverture, alors qu'une tension de sens et de valeur pré- détermines appliquée aux contacts ouverts envoie un courant par la soupape 37 dans la bobine d'excitation 35, ce qui met à l'attrac- tion l'armature 22 dans le sens de la fermeture.

   Le courant, augmen- tant après la saturation du noyau de 1*aimant   34,   exerce une ac- tion de retenue sur l'arcature 22 à l'aide de l'enroulement auxilai- re 13 de sorte que.-pendant la période consécutive de passage du courant, la pression nécessaire des   contacts.ce   trouve assurée, après que le bobinage d'excitation 35 a été shunté par la fermetu- re des contacts principaux et ainsi neutralisée. Immédiatement a- près, les contacts auxiliaires 36 peuvent s'ouvrir sans courant et par suite sans étincelles. 



   Vers la fin de la période de passage du courant de la phase considérée) la fermeture des contacts princupaux de la phase sui- vante se poursuit de la manière qui vient   d'être   décrite. L'accrois- sement de courant produit par la tension de commutation dans la phase suivante, si l'on suppose que le courant continu est tota- lement amorti, est lié à une diminution correspondante de courant dans la phase considérée qui doit alors   fournir-  le courant. Dès que ce courant se rapproche du point neutre, le noyau de la réactance 14 passe instantanément à l'état neutralisé.

   Une période d'affaiblis- sement de courant commence, pendant laquelle la variation de cou- rant se poursuit très lentement, tandis qu'il se produit une vabia0 tion rapide du flux dans la réactance de couplage   14.   Celle-ci engen- dre dans le bobinage auxiliaire 26 une tension agissant en sens 

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 vontraire de celle appliquée sur la batterie 27 à la grille du tube amplificateur 25, car elle   s'oppose à   ce que la grille reçoi- ve une tension de sens contraire. Le bobinage auxiliaire 26 pour- rait être également enroulé sur un noyau supplémentaire de réac- tance dont la limite de saturation correspondrait à une valeur instantanée plus élevée du courant.

   Un réglage approprié de cette valeur de saturation, par exemple à l'aide d'une pré-aimantation convenable, permettrait de réduire à volonté la durée de la pério- de de retard à l'ouverture des contacts et d'aller même jusqu'à sa suppression. Le nombre de spires du bobinage auxiliaire 26 pourrait 'être   calcule,   par exemple, de manière que la tension qui y est engendrée atteigne le double de la tension de la batte- rie, soit par exemple   200.volts   environ, lorsque la tension de la batterie est de 100 volts.

   Le retour de la tension sur la grille a pour effet de libérer le trajet de décharge de la tension de la phase suivante appliquée au tube amplificateur, de sorte que lorsque l'allumage   s'est   produit, un courant cir- cule à travers le tube amplificateur par la résistance active 30 et le bobinage d'excitation   24   ce qui fait ouvrir le   con-   tact 17. 



   L'énergie nécessaire à l'uuverture des contacts est alors fournie par une source de courant suffisamment forte, par exemple par l'enroulement secondaire 12 du transformateur, tandis que le bobinage auxiliaire 26 n'a besoin que de prélever une très faible quantité de l'énergie engendrée dans le noyau de la réac- tance de couplage pour commander le tube amplificateur, de sor- te que l'orifice principal qui incombe à le. réactance de couplage, et qui consiste à faciliter l'interruption du courant ,ne se trou- ve pas sensiblement affecté. Ce qui précède augmente encore les possibilités d'application du dispositif automatique de coupure qui vient   d'être   décrit, à l'ouverture non retardée des contacts. 

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   Pour l'exemple d'exécution représenté, avant que se produise l'allumage du tube à décharge 25, il faut. que le con- densateur 28 soit déchargé, puis rechargé en sens contraire. Le calcul ou le réglage appropriéddu condensateur 28 permet d'ob- tenir le retard désiré du point ou moment d'ouverture. La pério- de de retard sera choisie de préférence plus longue que cel- le nécessitée par l'émission de l'ordre d'ouverture, jusqu'au commencement de la séparation des contacts que conditionne l'inertie du mode de commande et   d-lentratnement   des contacts ( temps absolu ). Le réglage de la résistance active 29 offre une autre possibilité de réglage de la période de retard* Dans ce cas, la résistance active 30 a pour office de protéger le tube à décharge 25 contre un courant trop intense. 



   Par un calcul approprié du nombre de spires de la réac- tance de couplage 13 et de la section de son noyau 14, on peut faire la durée de la période d'affaiblissement de courant plus longue que la somme des périodes de retard et de temps absolu du dispositif de coupure jusqu'au commencement de l'ouverture des contacts, de manière que celle-ci se produise en tout cas pen- dant la période d'affaiblissement de courant. Si à cet instant le courant qu'il s'agit d'interrompre n'a pas encore tout à fait atteint sa valeur zéro par suite de la pré-aimantation ad- ditionnelle mentionnée plus haut du noyau 14 de la réactance, il se produit alors en premier, à l'ouverture des contacts, une petite tension d'ouverture dans le sens du courant de service qui doit elle-même revenir à zéro avant de pouvoir atteindre une valeur élevée en sens contraire.

   De ce fait, la production d'étin-   celles   à l'ouverture des contacts se trouve particulièrement en-   travée.   



   L'ouverture et la fermeture des autres phases se pour- suit à intervalles réguliers pendant une période de la tension alternative, comme on l'a précédemment indiqué. 

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   Un système de commutation de courant alternatif ayant les propriétés qui viennent d'être indiquées convient -tout particu- lièrement aux postes de soudure fonctionnant par courant continu car par suite des courts-circuits qui se produisent en service, le danger de voir la saturation des réactances ou la variation des résistances en série pendant une opération de couplage ou de commutation prendre un sens contraire, du moins en par- 
 EMI9.1 
 tie, passe partieur,.3.érement au premier plan.

   Les dispositifs de commutation qui viennent   d'être   décrits constituent même des montages désignés à action réfléchie dans lesquels une commuta- tion ne peut s'accomplir que dans un instant où se trouvent réunies les conditions requises pour éviter la formation d'é- tincelles grâce à la commande automatique et en fonction des valeurs électriques existantes. 



   Les exemples d'exécution qui viennent d'être décrits n'entendent nullement limiter les possibilités d'exécution ni   celles   d'application de l'invention. Bien au contraire, ses particularités peuvent avantageusement s'appliquer, soit in- dividuellement, soit en commun ounen   combinaison   avec d'au-   tres   particularités des dispositifs mentionnés dans des demandes de brevets antérieurs de la demanderesse. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS EMI9.2 --------------------------- 1. Système de commutation pour dispositifs interrup- teurs de courants alternatifs comportant des résistances varia- bles actives ou de dispersion ou apparentes, dont la commande automatique produit une période d'affaiblissement de courant fa- cilitant la coupure du courant et un dispositif de déclenche- ment automqtique de coupure, caractérisé en ce que l'envoi au- <Desc/Clms Page number 10> tomatique de l'ordre d'ouverture est retardé pendant- 'Un temps déterminé après le commencement de la période d'affaiblisse- ment du courant.

   2. Système de commutation pour dispositifs interrup- teurs de courants alternatifs, selon revendication 1, carac- térisé en ce que la durée du retardement est plus longue que le temps nécessaire entre l'envoi de l'ordre d'ouverture et le commencement de la. réparation des contacts que conditionne l'inertie ou temps absolu des moyens de commande et d'entrai- nement des contacts.

   3. Système de commutation pour dispositifs interrpp- teurs de courants alternatifs selon revendication.)., caractérise en ce que la durée de la période d'affaiblissement du courant est plus longue que la somme des temps de retardement est de temps absolu du dispositif de rupture.

   4. Système de commutation pour dispositifs interrupteurs de,courants alternatifs selon revendication 1, caractérisé en ce que le retardement de l'ordre d'ouverture est produit par la charge ou la décharge d'un condensateur.

   5. Système de commutation pour dispositifs interrup- tours de courants alternatifs selon revendication 1 caractérisé en ce que l'ordre d'ouverture des contacts est envoyé par une tension engendrée dans une réactance dont le noyau magnétique est fortement saturé à la tension nominale et produite par la brusque neutralisation de ce morne noyau.

   6. Système de commutation pour dispositifs interrup- teurs de courants alternatifs selon revendication 5, caracté- risé en ce que l'énergie nécessaire à la transmission de l'or- dre d'ouverture est prélevée sur un système amplificateur et de manière que la. faible énergie de commande prélevée sur la réac- tance n'affecte pas notablement ses caractéristiques de fonction- <Desc/Clms Page number 11> nement 7.

   Système de commutation pour dispositifs interrupteurs de courants alternatifs, selon revendication 6 caractérisé en ce que lorsqu'il est destiné à un transport d'énergie entre un système alternatif polyphasé et d'autres systèmes, par exem- ple un système à courant continu, on prélève sur une autre phase du système alternatif une tension auxiliaire destinée à renforcer l'énergie que nécessite l'ouverture des contacts d'une phase de ce système.

   8. Système de commutation pour dispositifs interrup- teurs de courants alternatifs, selon revendication 1 carac- térisé en ce que lorsqu'il comporte une dérivation contenant de préférence un condensateur, montée en parallèle sur le point de coupure, le courant qu'il s'agit d'interrompre présente encore une valeur finale instantanée de même sens que pen- dant la période précédente de passage du courant au moment où commencent la période d'affaiblissement du courant et l'ou- verture des contacts* 9.

   Système de commutation pour dispositifs interrup- teurs de courants alternatifs, selon revendication 1 carac- térisé en ce que lorsqu'il s'applique à des interruptions de courant alternatif avec contacts actionnés périodiquement, la fermeture des contacts est actionnée automatiquement par une tension de sens et de valeur détermines appliquée aux con- tacts ouverts.

   10. Système de commutation pour dispositifs d'interrup- tion de courants alternatifs selon revendication 9, caracté- risé en ce que le courant le traversant exerce une action de retenue sur les contacts.

   11. Système de commutation pour dispositifs d'interrup- tion de courants alternatifs selon revendication 9, caracté- <Desc/Clms Page number 12> risé en ce qu'une soupape électrique est prévoe dans un cir- cuit auxiliaire qui commande la. fermeture des contacts.

   12. Système de commutation pour dispositifs d'interrup- tion de courants alternatifs, selon revendication 9, carac- térisé en ce qu'un dispositif réglable agissant sur le temps de fermeture des contacts est prévu dans un circuit auxiliaire commandant cette fermeture.

   13. Système de commutation pour dispositifs d'interruption de courants alternatifs, selon revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif servant à régler la période de fermeture des contacts consiste en un récipient à décharge à grille com- mandée.

   14. Système de commutation pour dispositifs d'interruption de courants alternatifs, selon revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif servant au réglage de la période de fer- meture consiste en un dispositif auxiliarire à contact actionné en synchronisme avec la tension alternative et dont la posi- tion de phase du rythme de commutation est réglable.

   15. Système de commutation pour dispositifs d'inter- ruption de courants alternatifs selon revendication 9. carac- térisé en ce qu'une réactance de couplage favorisant la mise en circuit et possédant un noyau magnétique se saturant brusque- ment .le cas échéant pré-aimanté, est branchée en série avec les contacts d'interruption et se trouve à l'état non saturé lors de la mise en circuit.

   16. Système de commutation pour dispositifs d'interrup- tion de courants alternatifs selon revendications 4 et 9, carac- térisé en ce que lorsque l'interruption se fait sur courant al- ternatif avec contacts actionnés périodiquement, ceux-ci sont ouverts ou fermés au moyen d'un électro-aimant polarisé* 17. Système de commutation pour dispositifs d'interrp- <Desc/Clms Page number 13> tion de courants alternatifs selon revendication 16 caractéri- sé en ce que le système d'astionnement des contacts consiste en un aimant à trois branches avec armatureoscillante.

   18. système de commutation pour dispositifs d'interrup- tion de courants alternatifs selon revendications 10 et 16 caractériel en ce que le système d'actionnement électro-ma,- gnétique est également influencé par la force de retenue;