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PROCEDE POUR ALIMENTER DES DISPOSITIFS D'UTILISATION EN COURANT CONTINU, EN PARTICULIER UN COURANT DE FORTE INTENSITE ET DE FAIBLE TENSION.
La présente invention est relative à un procédé pour alimenter des dispositifs d'utilisation en courant continu, notamment en courant de forte intensité et de faible tension, à partir d'un réseau alternatif polyphasé et par l'intermédiaire de convertisseurs alternatif continu; elle concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédéo Dans les installations d'électrolyse, notamment, il est nécessaire de disposer de courants continus de 1000000 ampères et plus, sous une tension de 20 volts environ et d'être à même de faire fonctionner l'installation avec un rendement aussi élevé que possibleo Or, en considérant les pertes dans une telle installation, on constate qu'à mesure que l'intensité augmente, il y a lieu de tenir compte avant tout, des pertes qui augmentent avec le carré de l'intensité,
soit principalement les pertes dans les canalisations et les contactso Il en résulte la nécessité de réduire autant que possible les résistances ohmiques et les résistances dans les contactso Ce but est réalisé lorsque toutes les connexions de l'installation sont maintenues à une faible longueur et que l'on évite des points de contact ainsi que des pièces de jonction dans les conducteurs allant du transformateur à 1'installation d'électrolyseo D'autres pertes secondaires proviennent du transformateur d'alimentation polyphasé habituel de l'installation, étant donné que les connexions de groupes de bobines dans le transformateur donnent naissance à des pertes et que, de plus, les champs intenses que ces connexions engendrent provoquent des pertes dans les parties métalliques de la cons- truction. En outre,
les champs de dispersion intense de l'enroulement à forte intensité du transformateur, ainsi que les connexions de sortie de cet enroulement, déterminent des chutes de tension inductives, lesquelles sont d'autant plus préjudiciables que les tensions, généralement appliquées aux installations d'électrolyse sous fortes intensités, sont habituellement très faibles.
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La présente invention a pour objet un procédé pour alimenter des dispositifs d'utilisation en courant continu de forte intensité et de faible tension , à partir d'un réseau alternatif polyphasé et par l'intermédiaire d'un convertisseur alternatif/continu, en particulier pour dispositifs d'utilisation fonctionnant en groupes, procédé dans lequel les inconvénients précités sont éliminés par le fait que, conformément à l'invention, le courant alternatif à convertir en courant continu est produit dans un transformateur dont le noyau de fer est parcouru par un flux monophasé.
A titre d'exemple de réalisation, on a représenté schématiquement dans le dessin annexé un dispositif pour l'exécution du procédé selon l'invention, en omettant les détails du transformateur, du convertisseur alternatif/continu et de l'installation d'électrolyse , dont la construction et le fonctionnement sont supposés connus.
Dans cette Fig. A, désigne le transformateur destiné à alimenter les bains d'une installation d'électrolyse C en courant continu, à partir d'un réseau alternatif non représenté. Le courant alternatif, produit dans le transformateur, est converti dans le convertisseur B en courant continu pour l'alimentation des bains. Le convertisseur alternatif/continu est constitué par un appareil à contacts à commande mécanique de construction connue, muni de contacts qui vibrent en synchronisme avec la fréquence du courant alternatif primaire, ainsi que de circuits parallèles adjoints à ces contacts. Comme l'appareil à contacts ne fait pas l'objet de la présente invention, et pour la clarté des dessins, on a uniquement représenté les contacts désignés par g1 à g4.
La commande des contacts de l'appareil à contacts peut être assurée par des forces mécaniques, par exemple, en synchronisme avec le courant alternatif primaire, ou bien à l'aide de forces électromagnétiques engendrées par les courants. Le transformateur A est assembléen un tout avec les bobines d'inductance de coupure f1, f2 qui servent, comme on le sait, à déterminer des intervalles de faible courant pendant la période de contact. Selon l'invention, le transformateur est réalisé de telle façon que son noyau de fer est parcouru uniquement par un flux monophasé. Les enroulements du transformateur sont constitués par des conducteurs tubulaires concentriques. Le noyau a du transformateur porte l'enroulement primaire b.
L'enroulement secondaire ou à forte intensité entoura, à la manière d'une enveloppe, le noyau du transformateur ainsi que l'enroulement primaire et les noyaux des bobines d'inductance de coupure disposés coaxialement au noyau du transformateur. L'enveloppe, qui constitue l'enroulement à forte intensité, est à double paroi; elle est formée par les conducteurs tubulaires concentriques c1 à c4 et par les éléments conducteurs d1 à d4 qui relient les extrémités en bout de ces conducteurs tubulaires . Les connexions des enroulements allant du transformateur à l'appareil à contacts sont constituées par des conducteurs tubulaires concentriques qui se dirigent vers l'axe du noyau du transformateur.
Les conducteurs tubulaires c1, c2et c3, c4 sont branchés en parallèle pour l'ali- mentation de la phase et de la contre-phase; partant de leur prise centrale, une sortie e20 aboutit au point neutre du transformateur. Les connexions allant de l'appareil à contacts aux bains de l'installation de l'électrolyse sont constituées par des conducteurs tubulaires concentriques h1, h2.
La référence h désigne le conducteur de point neutre, lequel est disposé concentriquement à h1, h2.
Le transformateur assemblé en un tout unique avec les bobines d'inductance de rupture, ainsi que l'appareil à contacts à commande mécanique, de même que les bains alimentés par ce dernier, sont tous alignés les uns par rapport aux autres. Grâce à l'emploi de conducteurs tubulaires, non seulement en tant qu'enroulement à forte intensité dans le transformateur, mais aussi comme connexions de sortie de cet enroulement vers l'appareil à contacts et comme connexions aboutissant aux bains de l'installation
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d'électroylyse, on obtient une construction extrêmement compacte pour l'en- semble de l'installation, en évitant ainsi des conducteurs de grande lon- gueur et des pertes perturbatrices dans les contacts.
Le transport de cou- rants élevés dans des conducteurs tubulaires concentriques offre l'avantage d'éliminer les pertes dues aux courants de Foucault et les chutes de tension importantes, ainsi que les champs de dispersion perturbateurs. La disposi- tion concentrique des sorties, disposition qui compense automatiquement les effets magnétiques des courants, est particulièrement avantageuse tant qu'il s'agit du transport du courant alternatif, c'est-à-dire jusqu'à l'appareil à contacts. La division des courants n'a lieu qu'à proximité immédiate de l'installation d'électrolyse. Un appareil à contacts à commande méca- nique est adjoint à chaque transformateur comprenant un noyau de fer par- couru par un flux monophasé.
Lorsque plusieurs contacts doivent être branchés en parallèle aux conducteurs tubulaires à forte intensité les contacts peuvent être di- visés en groupes et répartis radialement autour de ces conducteurs. Afin d'assurer une répartition uniforme du courant aux différents contacts, les conducteurs tubulaires à forte intensité peuvent être répartis en trajets parallèles.
Au lieu d'être réunies directement au transformateur, comme dans l'exemple d'exécution représenté, les bobines d'inductance de coupure peuvent aussi être placées sur les connexions entre le transformateur et l'appareil à contacts. Enfin, au moins les conducteurs tubulaires du transformateur peuvent être remplis ou parcourus par un agent de refroidissement.
Le refroidissement peut être assuré soit par l'air, soit par un agent réfri- gérant liquide.
Le courant redressé peut être fourni directement aux bains, comme représenté dans la fig. L'équilibrage complet des charges des trois phases du côté primaire, en considérant la compensation des harmoniques s'opère dans ce cas à la suite du montage en parallèle de plusieurs groupes de bains. Toutefois, le courant redressé d'un noyau de transformateur peut aussi être branché en parallèle avec les courants d'autres transformateurs, de sorte que l'on réalise un équilibrage complet des phases sur le côté primaire. Dans ce cas, le courant est seulement fourni aux bains après avoir été branché de cette façon.
Pour alimenter une installation d'utilisation polyphasée, on peut combiner les courants d'au moins trois transformateurs. Cependant, des groupes de bains peuvent aussi être alimentés à partir d'un seul transformateur .
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour alimenter des dispositif s d'utilisation en courant continu, notamment en courant de forte intensité et de faible tension, à partir d'un réseau alternatif polyphasé et par l'intermédiaire d'un convertisseur alternatif/ continu, en particulier pour dispositif s d'utilisation fonctionnant en groupes, caractérisé en ce que le courant alternatif à convertir en courant continu est produit dans un transf ormateur dont le noyau de fer est parcouru par un flux monophasé.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur alternatif/continu est constitué par un appareil à contacts à commande mécanique, comportant des contacts qui vibrent en synchronisme avec la fréquence du courant alternatif primaire, ainsi que des bobines d'inductance de coupure branchées dans les connexions d'alimentation et des circuits parallèles affectés aux contacts.
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PROCESS FOR SUPPLYING USE DEVICES WITH DIRECT CURRENT, IN PARTICULAR A CURRENT OF HIGH INTENSITY AND LOW VOLTAGE.
The present invention relates to a method for supplying devices for use with direct current, in particular with high intensity and low voltage current, from a polyphase AC network and via DC converters; it also relates to devices for implementing this process. In electrolysis installations, in particular, it is necessary to have direct currents of 1,000,000 amps and more, at a voltage of approximately 20 volts and to be able to operate the installation with as high an efficiency as possible o Now, considering the losses in such an installation, it can be seen that as the intensity increases, it is necessary to take into account above all the losses which increase with the square of the intensity,
either mainly the losses in the pipes and the contactsso This results in the need to reduce as much as possible the ohmic resistances and the resistances in the contactsso This goal is achieved when all the connections of the installation are kept at a short length and the 'contact points as well as junction pieces are avoided in the conductors going from the transformer to the electrolysis plant. Other secondary losses come from the usual polyphase power supply transformer of the plant, since the connections of Groups of coils in the transformer give rise to losses and, moreover, the intense fields that these connections generate cause losses in the metal parts of the construction. In addition,
the intense dispersion fields of the high current transformer winding, as well as the output connections of this winding, determine inductive voltage drops, which are all the more detrimental as the voltages, generally applied to electrolysis installations under high intensities, are usually very weak.
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The present invention relates to a method for supplying devices for use with direct current of high intensity and low voltage, from a polyphase AC network and via an AC / DC converter, in particular for devices for use operating in groups, method in which the aforementioned drawbacks are eliminated by the fact that, according to the invention, the alternating current to be converted into direct current is produced in a transformer, the iron core of which is traversed by a flux single phase.
By way of example of an embodiment, there is shown schematically in the accompanying drawing a device for carrying out the method according to the invention, omitting the details of the transformer, of the AC / DC converter and of the electrolysis installation, the construction and operation of which are assumed to be known.
In this Fig. A denotes the transformer intended to supply the baths of an electrolysis installation C with direct current, from an alternating network not shown. The alternating current, produced in the transformer, is converted in the converter B into direct current for the supply of the baths. The AC / DC converter consists of a mechanically operated contact device of known construction, provided with contacts which vibrate in synchronism with the frequency of the primary alternating current, as well as parallel circuits added to these contacts. As the contact apparatus is not the subject of the present invention, and for the clarity of the drawings, only the contacts designated by g1 to g4 have been shown.
The control of the contacts of the contact device can be provided by mechanical forces, for example, in synchronism with the primary alternating current, or else by means of electromagnetic forces generated by the currents. The transformer A is assembled as a whole with the cut-off inductance coils f1, f2 which serve, as is known, to determine intervals of low current during the contact period. According to the invention, the transformer is made in such a way that its iron core is traversed only by a single-phase flow. The transformer windings consist of concentric tubular conductors. The core a of the transformer carries the primary winding b.
The secondary or high current winding surrounded, like an envelope, the core of the transformer as well as the primary winding and the cores of the cut-off inductance coils arranged coaxially with the core of the transformer. The envelope, which constitutes the high intensity winding, is double-walled; it is formed by the concentric tubular conductors c1 to c4 and by the conductive elements d1 to d4 which connect the end ends of these tubular conductors. The connections of the windings from the transformer to the contact device are formed by concentric tubular conductors which run towards the axis of the transformer core.
The tubular conductors c1, c2 and c3, c4 are connected in parallel for the supply of the phase and the counter-phase; From their central tap, an e20 output ends at the neutral point of the transformer. The connections going from the contact device to the baths of the electrolysis installation are formed by concentric tubular conductors h1, h2.
The reference h designates the neutral point conductor, which is arranged concentrically with h1, h2.
The transformer assembled in a single whole with the breaking inductance coils, as well as the device with mechanical control contacts, as well as the baths supplied by the latter, are all aligned with respect to each other. Thanks to the use of tubular conductors, not only as a high current winding in the transformer, but also as output connections of this winding to the contact device and as connections leading to the baths of the installation
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electrolysis, an extremely compact construction is obtained for the entire installation, thus avoiding long conductors and disturbing losses in the contacts.
The transport of high currents in concentric tubular conductors offers the advantage of eliminating losses due to eddy currents and large voltage drops, as well as disturbing stray fields. The concentric arrangement of the outlets, an arrangement which automatically compensates for the magnetic effects of the currents, is particularly advantageous as far as the transport of the alternating current is concerned, that is to say to the contact device. The current splitting takes place only in the immediate vicinity of the electrolysis installation. A mechanically controlled contact device is added to each transformer comprising an iron core carried by a single-phase flow.
When several contacts are to be connected in parallel to the tubular high current conductors, the contacts can be divided into groups and distributed radially around these conductors. In order to ensure a uniform distribution of the current to the different contacts, the tubular high current conductors can be distributed in parallel paths.
Instead of being joined directly to the transformer, as in the exemplary embodiment shown, the cut-off inductance coils can also be placed on the connections between the transformer and the contact device. Finally, at least the tubular conductors of the transformer can be filled or traversed by a cooling agent.
The cooling can be provided either by air or by a liquid refrigerant.
The rectified current can be supplied directly to the baths, as shown in fig. Complete load balancing of the three phases on the primary side, taking into account the harmonics compensation, takes place in this case following the parallel connection of several groups of baths. However, the rectified current of one transformer core can also be connected in parallel with the currents of other transformers, so that full phase balancing is achieved on the primary side. In this case, the current is only supplied to the baths after being connected in this way.
To supply a polyphase installation, the currents of at least three transformers can be combined. However, groups of baths can also be supplied from a single transformer.
CLAIMS.
1. Method for supplying devices for use with direct current, in particular high current and low voltage, from a polyphase AC network and via an AC / DC converter, in particular for device operating in groups, characterized in that the alternating current to be converted into direct current is produced in a transformer whose iron core is traversed by a single-phase flow.
2. Device for implementing the method according to claim 1, characterized in that the AC / DC converter is constituted by a device with mechanically controlled contacts, comprising contacts which vibrate in synchronism with the frequency of the primary alternating current, as well as choke coils plugged into the supply connections and parallel circuits assigned to the contacts.