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Il Convertisseur mécanique ".
L'invention concerne le perfectionnement d'un convertis- seur mécanique avec contacts à commande électron-magnétique ou électro-dynamique et consiste en ce que la fermeture des con- taots est déterminée par une soupape auxiliaire électrique court-circuitant le point de coupure.
Sur le dessin la figure 1 représente schématiquement un exemple d'exécution de l'invention. Les figures 2 et 3 servent pour l'explication du fonotionnement.
Suivant la figure 1 les équipements à contacts 13 con- stitués sous forme de disjoncteurs sont reliés par exemple en
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disposition triphasée à l'enroulement secondaire 12 d'un trans- formateur dont l'enroulement primaire n'est pas représenté sur le dessin, chacun des points d'interruption est court-circuit par une soupape auxiliaire 14. Comme soupape on utilise avanta- geusement un redresseur sec qui peut être relat vement petit et à bon marché, car il n'est chargé que pendant @ temps relati- vement courtet par un courant relativementfaille.
En série avec la soupape auxiliaire 14 se trouve un enroulement d'exci- tation 15 par lequel un disjoncteur 13 est ferme en opposition à une force de rappel non représenté, aussitôt ('le la tension au contact a atteint la valeur nécessaire dans sens opposé par la soupape 14. Le dispositif à contact 13 estensuite main- tenu fermé par le courant principal qui travers une bobine de maintien 16. Aussitôt que le courant s'approche @t zéro à la fin de la période de passage et ainsi tombe au d ssous de la valeur du courant de maintien minimum le disposi@if de contact 13 s'ouvre de nouveau sous l'influence de la force de rappel.
Pour faciliter l'opération de coupure, on peut disposer en série avec les contacts de façon en soi connue des enroule- ments déformant le courant ou des impédances qui déterminent dans le voisinage de zéro un aplatissement de le, courbe de ten- sion. Par exemple des bobines de réactance 17 dont le noyau magnétique 18 est fortement saturé pour la valeur nominale du courant et, au voisinage du zéro du courant, se désature brus- quement. De plus, en parallèle avec les contacts, on peut pré- voir des dérivations avantageusement capacitives qui ne sont pas représentées dans le dessin.
Le noyau magnétique 18 de la bobine saturée peut par ex- emple recevoir une aimantation préalable à l'aide d'un enroule- ment particulier 19 de façon que dans la partie aplatie la cour- be de courant ait le même sens que pendant la période. précéden- te de passage du courant. L'aimantation préalable doit pour cela,
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au moins pendant la partie.aplatie de la courbe, être opposée à l'action magnétisante du courant passant dans la bobine 17.
On obtient ainsi l'avantage que le courant à couper au début de l'ouverture des contacts est maintenu au commencement par. ' la soupape auxiliaire quand l'ouverture des oontacts a lieu dans la partie aplatie de la courbe de courant.
Les bobines de commande 15 et 16 sont avantageusement di- mensionnées suivant un certain.rapport avec les dimensions des bobines 17,18, de sort'e que'le courant minimum, de maintien. de la bobine 16, est approximativement égal à la valeur de courant pour laquelle les bobines 17 et 18 se désaturent. Le courant d'attraction de la bobine 15 peut avoir à peu près la même in- tensité.
Dans cet accord réciproque des bobines 16 et 17 l'ouver- ture des contacts commence pendant la partie aplatie de la cour- be de courant, si le temps propre du disjoncteur 13 et 16 est réglé de telle sorte que pendant cet intervalle l'action d'apla- tissement de la courbe de courant imposée par l'es bobines 17 et 18 ou tout autre enroulement ou impédance en série, prend nais- sance ou est maintenue.
Le mode d'action du convertisseur est le suivant :
Le passage du courant à partir de la phase qui précisément conduit le courant, sur la phase suivante, commence aussitôt que la différence de tension entre ces deux phases a atteint une va- leur instantanée de sens-et de grandeur tels qu'elle peut faire passer un courant par la soupape auxiliaire de la phase suivan- te. Ce courant, par lequel la bobine 15 est également excitée, augmente suivant la valeur des inductivités existantes dans le circuit de commutation, jusqu'à ce' que la valeur d'attraction de cette bobine soit atteinte et que l'interrupteur 13 se ferme.
Puis le courant passe de la.bobine 15 à la bobine de maintien 16. Pendant la durée de passage réglée par l'inductance de ces
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doux bobines le courant total augmente lentement ou rapide- nt suivant que les bobines d'inductance 17 et 18 sont respective ment soit non saturées, soit saturées.La somme des forces mag: '- tiques excitées en totalité par le courant dans les bobines et 16 est alors toujours plus grande que la force minimum de maintien de la bobine 16 seule, de sorte que l'interrupteur ne peut pas retomber.
Par la montée du courant dans la phase suivant le courant est diminué dans la phase quittée jusqu'à .e qu'il devienne inférieur à la valeur de maintien minimum de 1 bobine 16 de cette phase et ainsi que le trajet du courant p@@n- cipal de cette phase soit interrompu par l'ouvérture de l'inter- rupteur 13. De la figure 2 et 3 la courbe du courant J dans la phase quittée au moment de l'ouverture des contacts est tracée en fonction du temps t.
Lorsque suivant la figure 2 la valeur du courant Jpour laquelle les bobines 17,18 se désaturent est plus grande qu le courant de maintien minimum J de la bobine 16, l'action m d'aplatissement de la courbe de courant commence déjà avant début de l'ouverture des contacts et doit être maintenue au moins jusqu'à cette époque A, mais également ensuite le plus longtemps possible.
De plus les valeurs du courant pendant 1, partie aplatie de la courbe doivent décroître encore à parti de la valeur Jafin que en général dans ce temps, par exempe au point to,le courant soit descendu au dessous de la valeur minimum de maintien Jm et que après l'écoulement du temps pre- pre T de l'interrupteur 13 l'ouverture des contacts ait lier.
e Si, conformément à la figure 3, la valeur du courant Js corr s- pondant la désaturation de la bobine de réactance 17, 18 est plus petite que la valeur du courant de maintien de la bobine 16, la bobine 16 répond d'abord au point t'o, l'interrupteur 13 reste toutefois encore.fermé pendant le temps T , par suite de son inertie magnétique et méaanique de sorte que la bobine
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17, 18 peut se trouver en état non saturé, avant que les con- tacts commencent à s'ouvrir à'l'époque A' .
Dans cette série de phénomènes la pente de la courbe du oourant à couper J peut être compensée à peu près complètement pendant la partie apla- tie de la courbe par une pente correspondante de la partie oor- respondante de la courbe du oourant d'aimantation préalable, de sorte que, ainsi que le montre la figure 3, le courant J reste temporairement constant et qu'ainsi, même lors de petites varia- tions dans le temps de l'instant de l'ouverture, on ait toujours à couper un courant de même intensité.
Si le oourant est coupé à l'équipage de contacts 13 encore pour une petite valeur positive, de sorte que, suivant la partie pointillée des courbes des figures 2 et 3 le courant ne puisse circuler d'abord que par les soupapes auxiliaires 14, il est superflu d'avoir un trajet en parallèle pour retarder la crois- sance de la tension de rétablissement.
On peut obtenir un décalage dans le temps des époques de fermeture en inversant la soupape auxiliaire 14 au moyen d'un inverseur 21 sur différentes prises ou phases de l'enroulement secondaire 12 du transformateur d'alimentation, de sorte que la tension d'allumage de la soupape 13 est atteinte plus tôt ou plus tard, et que, dans le cas de l'application d'un redresseur sec le oourant dans la bobine d'excitation 15 dépasse plus tôt ou plus tard la valeur nécessaire pour surmonter la force de rappel du dispositif à oontacts 13.
Afin que la disposition puisse être utilisée en sens con- traire comme convertisseur de courant 'continu-alternatif, les soupapes auxiliaires 14 doivent avoir leurs pôles inversés au moyen d'un dispositif correspondant.
Comme la disposition décrite travaille de façon complète- ment automatique, et réagit automatiquement lors des défauts, en ce que les phénomènes de coupure ne peuvent être introduits
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et exécutés que dans les limites d'intensité de courant non dangereuses pour les contacts, on peut avec une très faible course du contact, soit de quelques dixièmes de millimètres, manier des tensions de plusieurs centaines de volts. De plus les enroulements ou impédances en série qui ont pour rôle d'a- platir la courbe de courant peuvent'avoir des dimensions rela- tivement faibles.
Il suffit par exemple de dimensionner le nom- bre de spires et la section du noyau magnétique de la bobine de saturation 17 et 18 de telle sorte que la durée d'aplatisse- ment du courant rapportée à l'amplitude maximum de la tension à la bobine, soit inférieure à une milliseconde.