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"Convertisseur rotatif à contacts. "
Il existe de nombreuses possibilités techniques pour transformer le courant triphasé des réseaux de distribution en courant continu. Chaque dispositif présente certains dé- savantages qui le rendent impropre à certains usages. Les dé- fauts de chaque dispositif sont particulièrement marqués lorsqu'il s'agit de moyennes puissances et de faibles volta- ges. Dans ce domaine d'emploi compris entre les convertis- seurs de courant de la technique relative aux faibles cou- rants et ceux de la technique des gros convertisseurs et redresseurs, il manque un convertisseur léger tenant peu de place et dont la construction soit simple.
La présente invention a pour objet un convertisseur rotatif à contacts, qui est mî d'une manière connue au moyen d'un moteur synchrone. Dans la construction de convertisseurs de ce type, la commutation ou coupure de phase offre des dif- 11.3.47.
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ficultés qui sont surmontées par une nouvelle disposition du champ magnétique de la machine motrice dans un convertis- seur conforme à l'invention. Le stator du moteur et le trans- formateur statique sont construits de manière à posséder un circuit magnétique commun. En même temps, on a pris soin, en établissant des dispositifs de dispersion spéciales dans le circuit magnétique entre les enroulements secondaire et pri- maire, de faire en sorte qu'il se produise lors de la charge une chute du potentiel inductive relativement grande, corres- pondant aux caractéristiques de la batterie, si bien qu'un nouveau réglage de la tension du courant devient superf lu.
De plus, la disposition est telle que le flux qui tra- verse les enroulements secondaires est en phase avec le flux du champ tournant et que, pratiquement, le moteur tourne à vide.
On a représenté schématiquement un exemple de réalisa- tion d'un convertisseur rotatif à contacts sur le dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une coupe longitudinale.
La fig. 2 est une coupe axiale.
La fig. 3 est un schéma de principe du convertisseur.
Le stator 1 du convertisseur est du type triphasé à pôles saillants soit avec un pôle par phase.
A la base des pôles sont disposés les enroulements pri- maires 2 entourés par des tôles 3 de dispersion magnétique.
Directement contre les pièces polaires sont placés les enroule- ments secondaires 4. Le rotor 5 comporte quatre pôles 6saillants.
Les encoches séparant les pôles sont fermées par des clavettes 7 en matériau conducteur de l'étlectricité. Les pôles d'un plan diamétral sont entourés par l'enroulement en dérivation 8. Les pôles situés dans un plan décalé de 90 sont entourés par l'enroulement en série 8'.
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L'arbre du convertisseur porte deux bagues collectri- ces 9 fermées auxquelles est relié l'enroulement en dérivation 8. Cet arbre porte en outre une bague collectrice 10 fendue sur laquelle deux segments disposés à 1800 l'un en face de l'autre errassent environ 120 chacun. Sur cette bague segmen- tée frottent trois balais 11 disposés à 1200 l'un de l'autre, et qui amènent les tensions en étoile dans le même ordre. L'un des deux segments est relié directement avec l'une des ba- gues collectrices 9; l'autre segment est relié à l'autre bague collectrice 9 par l'intermédiaire de l'enroulement en série 8'.
Sur chacune des bagues 9, frotte un jeu de balais 12.
Le convertisseur fonctionne de la manière suivante: Les segments de la bague 10 tournent avec la vitesse du champ tournant, si bien que l'un des segments recueille à chaque balai la tension dont la valeur est compriseentre la moitié et la totalité de la tension maximum, et que l'au- tre segment recueille la tension décalée de 180 . Ces deux tensions s'ajoutent pour donner une tension continue ondulée d'une fréquence trois fois celle du champ tournant. Tant que le convertisseur travaille à vide et que par suite les courants aux balais sont nuls, chaque segment est disposé de telle mani- ère que le passage d'un balai à un autre, se fasse en un moment où les potentiels momentanés de ces balais sont égaux. Les pôles du rotor entourés par les enroulements dérivés 8 sont excités au maximum.
Par contre, les p6les du rotor qui sont décalés de 90 par rapport aux précédents ne sont par contre pas excités. La machine qui tourne pratiquement à vide suit, ainsi avec le plan des pôles shunt, presque exactement le champ tournant de l'enroulement secondaire. Par cela même, la position relative des segments par rapport aux jeux de ba- lais et au rotor à pôles saillants est fixée.
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En charge, une tension de self-induction est créée aux balais quittants les segments. Cette tension peut être com- pensée, si le passage d'un balai à un autre, se fait en un moment où il existe une différence de tension instantanée de ces balais, qui compense la tension de self-induction. Il faut modifier la position relative du champ tournant, des degments et des jeux de balais en fonction du courant. Ceci peut être obtenu de la manière connue par un décalage mécaniquecb la position des balais ou bien on compense les tensions dues à la self-induction en utilisant des balais auxiliaires et des condensateurs. Dans le cas présent, le décalage est obtenu par le fait que le flux des pôles à enroulement en série qui dépend de la charge vient s'ajouter au flux à peu prés shunt constant des p61ef/.
Ceci provoque une variation de l'angle entre le plan des pôles à enroulement shunt et le flux du rotor en fonction de la charge, et par la même une variation de l'angle entre les segments et le champ tournant.
En obéissant convenablement les enroulements et la caractéristique magnétique, il est possible de maintenir la valeur absolue du flux du rotor à peu constant. Etant donné que la machine, comme moteur synchrone, tourne presque à vide, l'influence de la dispersion dans le rotor et de la réaction d'induit sur le décalage angulaire restent très faibles. Par ce réglage en fonction de la charge de l'angle entre le bord d'attaque des segments et du vecteur tournant figurant la va- leur maximum de la tension, il est possible, jusqu'à une char- ge déterminée, de compenser la tension due à la self-induction.
Ce dispositif est peu coûteux et il satisfait aux exigences d'un convertisseur pour puissances moyennes.
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"Rotary contact converter."
There are many technical possibilities for transforming the three-phase current of distribution networks into direct current. Each device has certain disadvantages which make it unsuitable for certain uses. The faults of each device are particularly marked when it comes to medium powers and low voltages. In this field of use, including current converters of the technique relating to low currents and those of the technique of large converters and rectifiers, there is a lack of a light converter which takes up little space and whose construction is simple.
The present invention relates to a rotary converter with contacts, which is implemented in a known manner by means of a synchronous motor. In the construction of converters of this type, phase switching or cutting offers difficulties 11.3.47.
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difficulties which are overcome by a new arrangement of the magnetic field of the driving machine in a converter according to the invention. The motor stator and the static transformer are constructed to have a common magnetic circuit. At the same time, care has been taken, by establishing special dispersion devices in the magnetic circuit between the secondary and primary windings, to ensure that during charging a relatively large drop in inductive potential occurs, corresponding to the characteristics of the battery, so that a new adjustment of the current voltage becomes superfluous.
In addition, the arrangement is such that the flux which passes through the secondary windings is in phase with the flux of the rotating field and that, in practice, the motor runs on no load.
An exemplary embodiment of a rotary contact converter has been shown schematically in the accompanying drawing in which:
Fig. 1 is a longitudinal section.
Fig. 2 is an axial section.
Fig. 3 is a block diagram of the converter.
The stator 1 of the converter is of the three-phase salient pole type, ie with one pole per phase.
At the base of the poles are arranged the primary windings 2 surrounded by magnetic dispersion sheets 3.
Directly against the pole pieces are placed the secondary windings 4. The rotor 5 has four poles 6 protruding.
The notches separating the poles are closed by keys 7 of electrically conductive material. The poles of a diametrical plane are surrounded by the branch winding 8. The poles located in a plane offset by 90 are surrounded by the series winding 8 '.
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The converter shaft carries two closed slip rings 9 to which the bypass winding 8 is connected. This shaft also carries a slotted slip ring 10 on which two segments arranged at 1800 one opposite the other wander. about 120 each. On this segmented ring rub three brushes 11 arranged at 1200 one to the other, and which bring the star voltages in the same order. One of the two segments is directly connected with one of the collector rings 9; the other segment is connected to the other slip ring 9 via the series winding 8 '.
On each of the rings 9, rub a set of brushes 12.
The converter operates as follows: The segments of the ring 10 rotate with the speed of the rotating field, so that one of the segments collects at each brush the voltage whose value is between half and the entire maximum voltage , and that the other segment collects the voltage shifted by 180. These two voltages are added to give a wavy DC voltage with a frequency three times that of the rotating field. As long as the converter is working at no load and that consequently the currents at the brushes are zero, each segment is arranged in such a way that the passage from one brush to another takes place at a moment when the momentary potentials of these brushes are equal. The poles of the rotor surrounded by the derivative windings 8 are maximally excited.
On the other hand, the rotor poles which are offset by 90 with respect to the previous ones, on the other hand, are not excited. The machine which runs practically empty follows, thus with the plane of the shunt poles, almost exactly the rotating field of the secondary winding. In this way, the relative position of the segments with respect to the sets of balances and to the rotor with salient poles is fixed.
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Under load, a self-induction voltage is created at the brushes leaving the segments. This voltage can be compensated if the change from one brush to another takes place at a time when there is an instantaneous voltage difference between these brushes, which compensates for the self-induction voltage. It is necessary to modify the relative position of the rotating field, the degrees and the sets of brushes according to the current. This can be obtained in the known manner by a mechanical offset in the position of the brushes or else the voltages due to the self-induction are compensated by using auxiliary brushes and capacitors. In the present case, the offset is obtained by the fact that the flux of the series-wound poles which depends on the load is added to the approximately constant shunt flux of the p61ef /.
This causes a variation in the angle between the plane of the shunt wound poles and the rotor flux as a function of the load, and thereby a variation in the angle between the segments and the rotating field.
By suitably obeying the windings and the magnetic characteristic, it is possible to keep the absolute value of the rotor flux at little constant. Since the machine, as a synchronous motor, runs almost without load, the influence of the dispersion in the rotor and the armature reaction on the angular offset remains very small. By this adjustment as a function of the load of the angle between the leading edge of the segments and of the rotating vector representing the maximum value of the tension, it is possible, up to a determined load, to compensate the voltage due to self-induction.
This device is inexpensive and it meets the requirements of a converter for medium powers.