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La présente invention concerne, de façon générale, de nouveaux dispositifs et circuits à contacteurs pour redresseurs mécaniques du type utilisant des contacteurs ou dispositifs de fermeture et de coupure de cir- cuits commandés électromagnétiquement.
La présente invention a pour but principal de simplifier le dis- positif d'excitation du contacteur de manière à réduire considérablement l'énergie nécessaire à l'excitation du contacteur et à utiliser une seule bobine Il peut, ou non, être nécessaire de nutiliser que de l'énergie ex- térieure pour alimenter la bobine du contacteur avec l'aide d'amplificateurs qui sont déclenchés par les circuits de puissance comprenant les contacts principaux du contacteur.
Le circuit de commande de contacteur de la présente invention est basé sur le principe de production de trois courants ou tensions d'exci- tation. Une source d'excitation fournit une faible tension continueinin- terrompue et bien constante, qui peut être appliquée à tout moment et qui est trop faible pour attirer l'armature du contacteur quand celui-ci est dans sa position d'ouverture ou de non-attraction, mais qui est suffisante pour maintenir l'armature attirée quand le contacteur est dans sa position de fermeture ou d'attractiono Une seconde source d'excitation fournit une impulsion unilatérale de fermeture de contact qui n'a qu'une durée limitée et qui augmente rapidement la force magnéto-motrice au point d'attirer l'armature¯, l'impulsion de fermeture d'armature disparaissant après une durée amplement suffisante pour que l'armature ait été attirée,
soit la durée du mouvement entier d'attraction de l'armature, soit au moins une durée suffisante pour donner à l'armature pendant la partie initiale de l'attraction, une accélération suffisante. La troisième source d'excitation produit une impulsion unidirectionnelle de sens opposé ayant aussi une durée limitée et suffisante pour réduire rapidement à zéro la faible force magnéto-motrice continue qui retient l'armature. En fait, cette impulsion de rejet est suffisante pour inverser l'aimantation du contacteur., s'il n'était pas prévu un dispositif redresseur en série avec la bobine d'excitation, empêchant que le courant d'excitation ne s'inverse de façon appréciable ou inadmissible.
Quand l'excitation a été réduite en substance à zéro, l'armature s'ouvre sous l'effet d'un ressort de rappel. L'impulsion d'excitation inverse cesse après une durée amplement suffisante pour que le ressort ait rappelé l'armature vers sa position d'ouvertureo
L'invention ressortira plus clairement de la description, donnée ci-après, d'une forme d'exécution préférée représentée-, à titre d'exe ple, au dessin annexé, dans lequel
La figure 1 est une vue schématique très simplifiée des circuits et appareils d'un redresseur à contacteurs., et les figures 2, 3 et 4 sont des courbes utilisées dans l'explication du fonctionnement,
La figure 1 représente un réseau triphasé à fréquence industrielle 7 qui alimente, par l'intermédiaire d'un coupe-circuit CB,
un transformateur 8 ayant un primaire'¯9 connecté en triangle et un secondaire 10 connecté en étoileo L'enroulement secondaire 10 se compose des phases SI, S2 et S3 qui constituent les sources d'alimentation respectives des redresseurs de phase ou circuits de puissance 11, 12 et 13 du redresseur triphasé simple représenté.
Chaque circuit 11, 12 et 13 constitue un circuit de puissance interrupteur de courant dans lequel le courant est commuté à zéro, à la fin de chaque période conductrice. Chaque circuit de puissance comprend un conducteur d'entrée de courant SI, S2 ou S3, suivant le cas, un conducteur de sortie de charge Ll représenté comme la borne positive de la charge, un dispositif de fermeture et de coupure de circuit à contacts mobiles 21, 22
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et 23, suivant le cas, et la bobine primaire ou principale 24 d'une réactance saturable 25. Les contacteurs 21, 22, 23 et les bobines de réactance saturable 24 sont reliés en série ou compris quelque part dans les circuits de puissance respectifs 11, 12 et 13, entre le conducteur de courant associé Sl, S2 ou S3 et le conducteur de charge commun L1.
La charge en courant continu est représentée schématiquement en 26 et est pourvue d'un conducteur de charge négatif L2 représenté connecté au point neutre de l'enroulement secondaire 10. La charge 26 est généralement assez selfique pour que le courant de charge soit essentiellement constant et exempt d'ondulations pendant le fonctionnement du redresseuro
Le fer du circuit magnétique de chaque réactance 25 doit être de nature telle que lorsque le courant principal commence à passer dans la bobine principale 24 et est encore trop faible pour saturer la réactance, celle-ci présente une impédance élevée.
Elle est calculée de façon que, non saturée, elle limite le courant principal à une faible valeur et détermine une phase de courant faible qui dure jusqu'au moment où la réactance a accumulé assez de volts-secondes pour être saturée; à ce moment l'impédance de la réactance tombe brusquement d'un état de non saturation à haute impédance dans un état de saturation à faible impédance de valeur pratiquement négligeable, de façonque la réactance n'ait pratiquement aucune influence sur le circuit de puissance qui la contient, durant la majeure partie du cycle de conduction du courant du circuit de puissance.
Le cycle de conduction de courant de chacun des circuits de puissance 11, 12 et 13 se termine quand le courant revient à zéro, suivant un processus couramment dénommé commutation du courant, parce qu'habituellement le courant est commuté ou reporté dans une autre phase du système d'alimen- tation. Quand le courant du circuit de puissance atteint zéro ou presque zéro,la réactance saturable 25 de ce circuit de puissance redevient non saturé et présente à nouveau une haute impédance qui retarde l'extinction totale du courant 'jusqu'à ce que la réactance ait accumulé assez de volts-secondes de désaimantation pour achever son cycle d'hystérésis dans le sens de la démagnétisations établissant ainsi une phase de courant faible à la fin de chaque cycle de conduction du-circuit de puissance.
Ces phases de courant faible au début et à la fin de chaque cycle de conduction de chaque circuit de puissance sont utilisées pour la fermeture et l'ouverture des contacts mobiles respectifs 21, 22 et 23. La phase de courant faible du début du cycle de conduction est une phase de fermeture!) pendant laquelle les contacts se ferment ou établissent le passage du courant. La phase de courant faible de la fin du cycle de conduction est une phase d'ouverture, pendant laquelle les contacts s'ouvrent ou coupent le courant, comme cela se fait classiquement dans les redresseurs du type général à dispositifs de fermeture et de coupure à contacts mobiles.
Dans la forme d'exécution représentée de l'invention, chaque réactance saturable 25 porte quatre enroulements secondaires ou de circuit de commande à couplage magnétique 31, 32, 33 et 34. Les deux premiers enrou- lements de commande 31 et 32 sont des enroulements de saturation qui servent à déplacer de façon voulue la courbe d'hystérésis de la réactance, comme expliqué plus loin. Les enroulements 31 des différentes réactances 25 sont excitées par un courant continu en substance constant, étant mis en série dans un circuit contenant une bobine de choc X et une source réglable de tension continue, comme un potentiomètre P alimenté par une batterie B,ou équivalent.
Les enroulements 32 des diverses réactances 25 sont alimentés, en courant alternatif, par les différentes phases secondaires d'un transformateur auxiliaire de commande de saturation 32, à travers des bobines de choc respectives Xl, X2, et X3, avec des déphasages convenables comme décrit plus loin, de manière à déplacer différemment la courbe d'hystérésis à différents moments du cycle de conduction du courant du circuit de puissance contenant la réactance 250
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Les enroulements secondaires ou de commande 33 et 34 des diffé- rentes réactances saturables sont utilisés pour répondre aux phases de cou- rant faible de fermeture et de coupure au début et à la fin des cycles de conduction respectifs des circuits de puissance 11, 12 et 13.
L'enroulement secondaire 34 est connectée comme décrit plus loin, de façon à produire une impulsion positive au début d'une phase de fermeture au commencement de cha- que période de conduction., tandis que l'enroulement secondaire 33 est connec- té. comme décrit plus loin, de manière à produire une impulsion positive au début de la phase de coupure à la fin de chaque période de conduction. Les deux enroulements secondaires 33 et 34 de chaque réactance 25 peuvent servir soit de producteurs d'impulsions attaquant directement l'appareil, soit com- me des enroulements de commande qui actionnent des amplificateurs attaquant eux-mêmes l'appareil comme décrit plus loin.
Chaque groupe de contacts de contacteur ou dispositif mobile de fermeture et de coupure de circuit 21, 22 et 23, est commandé ou excité électromagnétiquement par un aimant ou circuit inducteur 36. Chaque aimant inducteur 36 comporte deux pièces polaires 37 et 38 séparées par un entre- fero Une armature 39 mobile à rappel en position ouverte est disposée de façon à être attirée en position fermée par les pôles 37 et 38 de l'aimant inducteur 369 quand celui-ci est excité. Un ressort de rappel d'armature en position ouverte est représenté symboliquement au dessin par la posi- tion ouverte de l'armature.
L'armature mobile 39 de chaque électro-aimant porte ou actionne un contact mobile 40 qui peut être utilisé pour fermer ou ouvrir le contacteur du circuit de puissanceg quand l'armature 39 est attirée en position fermée. Dans l'exemple choisie le contact principal du contacteur 21, 22 ou 23 se ferme quand l'armature est attirée. Il va de soi qu'on peut utiliser un contact de coupure au lieu de fermeture, et dans ce cas le contact principal se ferme quand l'armature 39 est rappelée en position ouverte.
Suivant l'inventions chacun des trois contacteurs à aimants inducteurs 21, 22 et 23 porte une seule bobine d'excitation 41, 42, 43 suivait le cas. La bobine d'aimantation 41 du premier contacteur se trouve dans un circuit qui comprend, en série9 une résistance de limitation de courant R1, un couplage comme un enroulement secondaire série d'un transformateur d'isolement ou de séparation 51, une source de tension unidirectionnelle ou continue comme une batterie B1, et un redresseur R'l qui ne permet au courant d'aimantation ou d'excitation que de circuler dans le sens donné par la batterie Bl. Des circuits d'alimentation semblables sont prévus pour les autres bobines de contacteurs 42 et 43, portant respectivement les suffixes 2 et 3.
Les circuits de puissance ou principaux ll, 12 et 13 du redresseur mécanique comprennent aussi nécessairement des dispositifs de by-pass à conduction asymétrique aypnt chacun une faible chute de tension interne et connectés aux bornes des contacts mobiles ou dispositifs de fermeture et de coupure de contact 21, 22 et 23 dans les circuits de puissance ou principaux respectifs 11, 12 et 13.
On peut utiliser tout dispositif convenable commandé de by-pass à conduction asymétrique de type statique, pourvu qu'il ait une faible chute de tension interne très inférieure à 5 volts et,\! de préférence inférieure à 1/2 volt, c'est-à-dire bien au-dessous de la tension nécessaire à l'entretien d'un arc aux contacts mobiles 21, 22 et 23, de manière à prolonger la durée de vie des contacts, ce qui est de pratique courante avec les appareils de ce typeo On a représentée à titre d'exemple, une paire de thyratrons ou tubes à remplissage gazeux commandés par grille Tl et Tl' qui court-circuitent ou shuntent le contact 21, une paire semblable T2-T2' pour court-circuiter ou shunter le contact 22, et une autre paire T3-T3' pour court-circuiter ou shunter le troisième contact 230
Si on considère les différents shunts T1-T1', T2-T2',
et T3-T3'
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en général, sans se limiter à des tubes comme dispositifs asymétriques, on peut noter que chaque paire de tubes de by-passg comme les tubes TlTl',constitue un moyen statique pour établir un premier chemin de courant à conduction asymétrique (dans le tube T1) entre un premier conducteur positif Al et un conducteur négatif C1, et un second chemin de courant à conduction asymétrique (dans le tube T2) entre un second conducteur positif Al' et le conducteur négatif précité C1. Le premier conducteur positif Al est relié à la borne de sortie de courant du dispositif de fermeture et de coupure de contact 21, tandis que le second conducteur positif Al' est relié à la borne d'entrée du courant du contacteur 21.
Dans le redresseur déterminé représenté à la figure 1, le contacteur 21 fournit de l'énergie à un circuit de sortie ou de charge positif L1 de sorte que celui-ci constitue la borne de sortie du courant du contacteur, tandis que la borne côté réseau de ce même contacteur 21 est la borne d'entrée de courant de celuici. Il va de soi que la polarité des circuits de charge pourrait être inversée, et les polarités des bornes côté réseau et côtés charge du contacteur 21 sont aussi inversées dans ce cas. En tous cas, c'est à la borne de contacteur de sortie de courant que le circuit de tube positif Al doit être connecté.
Des sources de courant continu intermittentes convenables doivent être prévues pour les différentes paires de tubes à conduction asymétrique T1-T1', T2-T2', T3-T3'. Dans la forme d'exécution de la figure 1, une telle source( communément considérée comme une source de tension anodique reliée habituellement à l'anode ou borne positives comme en Al) est connectée, pour la facilité, aux divers circuits cathodiques ou négatifs Cl, C2 et C3, à travers des résistances de cathode respectives CRI, CR2 et CR3.
Chacune des résistances cathodiques CR1, CR2, GR3 est alimentée, par l'intermédiaire de redresseurs 70, par deux phases de sortie du secondaire en étoile d'un transformateur d'alimentation auxiliaire en tension 71. Le point neutre de cet enroulement secondaire estrelié à la borne de charge commune L1 des circuits redresseurs. Chaque dispositif de by-pass, comme Tl-Tl-'., est alimenté initialement avec une forte tension d'alimentation de la phase propre commençant au moment où cette phase devient négative et cette tension d'alimentation est maintenue jusqu'au moment où la phase immédiatement suivante devient elle-même négative.
Il faut noter cependant qu'on n'utilise qu'une partie de la tension de cette dernière phase, puisqu'il ne faut une forte tension d'alimentation qu'au début du cycle de conduction du circuit de puissance associé, comme le circuit 11.
Les dispositifs de by-pass, comme les tubes Tl et T1', sont utilisés pour amorcer le passage du courant au point voulu de départ de chaque cycle de conduction du circuit de puissance propre, quand le dispositif de fermeture et de coupure de contact associé, comme en 21, est encore ouvert.
A cet effet, chaque dispositif ou tube à conduction asymétrique, comme Tl et Tl', ou au moins un des deux, suivant les détails de leurs circuits d'alimentation, est pourvu d'un circuit de grille ou autre circuit de comman- de, comme les grilles respectives Gl, Gl', de résistances de grille GR1, GR1' et de condensateurs grille-cathode Gel, Gel' Dans le circuit de commande représenté, la grille Gl du tube de by-pass Tl est alimentée par une phase de sortie convenable d'un transformateur à impulsions 72 alimenté par un déphaseur 73 qui permet de choisir le mcment d'allumage voulu du tube de by-pass, T1, suivant le moment dans le cycle d'alimentation où le redressement doit commencer, dans toute phase de redressement déterminée.
Dès que le premier tube de by-pass Tl s'allume, ou commence à être conducteur, l'autre tube de by-pass Tl' de la même paire devient aussi conducteur grâce à un transformateur- d'isolement 74 mis aux bornes de la résistance cathodique CRI, qui produit une impulsion positive dépassant une polarisation négative 75 et élevant le potentiel de la grille Gl' au point de rendre le second tube Tl' conducteur. Quand les deux tubes Tl et
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Tl' sont conducteurs, du courant circule de la borne d'entrée de courant
Al' du contacteur 21 vers la borne de sortie de courant Al de celui-ci, à travers les tubes Tl et Tl' avec une chute de tension qui est la différen- ce des chutes de tension internes des deux tubes.
Le courant du tube Tl ne ; s'inverse pas quand les deux tubes de by-pass Tl' et Tl laissent passer le courant principal pendant les phases de courant faible,parce que le tube
T1 laisse toujours passer un courant un peu supérieur au courant de seuil.
L'allumage des tubes de by-pass Tl et Tl' amorce la circulation de courant dans le circuit de puissance 11, c'est-à-dire qu'il ouvre un cycle de con- duction de courant du circuit de puissance 11. Il va de soi que les dis- ¯positifs de by-pass T2-T2' et T3-T3' des deux autres phases sont commandés de façon semblableo
Les divers circuits auxiliaires ou de commande de l'appareil représenté à titre d'exemple à la figure 1 sont commandés par un interrup- teur 80 qui relie un groupe triphasé de barres-omnibus 81 au réseau d'ali- mentation 7, soit directement soit par l'intermédiaire d'un transformateur abaisseur (non représenté) .
Ce groupe de barres-omnibus 81 alimente le transformateur de tension auxiliaire 71 et aussi le déphaseur 73 qui alimen- te le transformateur à impulsions 72, ainsi que le transformateur auxiliai- re de réglage de saturation 35, alimenté par l'intermédiaire d'un autotrans- formateur de réglage de tension en étoile 820
Les barres-omnibus 81 peuvent aussi alimenter un transformateur triangle-étoile d'alimentation anodique 83 qui peut servir de source de ten- sion anodique à six tubes de commande ou autres amplificateurs Vl-Vl', V2-V2', V3-V3'9 représentés par des thyratrons ou tubes commandés par grille à rem- plissage galeux,quoiqu'on puisse utiliser tout autre moyen d'amplification convenable;, ce moyen d'amplification pouvant même être omis peut être, dans certains cas.
Le circuit anodique ou de sortie du tube ou dispositif ampli- ficateur VI contient un enroulement primaire 91 du transformateur d'isole- ment 51. Le circuit anodique ou de sortie du tube ou dispositif amplifica- teur Vl' contient un autre enroulement primaire 91' du mené transformateur d'isolement 51. De même, les deux autres transformateurs d'isolement 52 et
53 ont chacun deux enroulements primaires 92-92' et 93-93' respectivement. qui se trouvent en série respectivement dans les circuits anodiques des qua- 5 tre autres tubes V29 v2', V3 et V3.
Les circuits anodiques ou de sortie des différents tubes de commande ou d'amplification V1, v1', V2, V2', V3 et
V3' sont de préférence indirectement alimentés par le transformateur de tension anodique 83, par l'intermédiaire de la décharge de condensateurs à impulsions convenables PCl, PCl', PC2, pC2', PC3 et PC3'. Ces condensa- teurs à impulsions sont mis aux bornes des circuits anodiques ou de sortie des tubes amplificateurs respectifs, et sont chargés par des phases de sor- tie convenables du transformateur d'alimentation anodique 83, à travers des résistances de charge ou de limitation de courant 94 et des redresseurs
96. Les six tubes amplificateurs Vl, Vl', V2, V2', V3 et V3' ont un circuit cathodique commun 96 relié au point neutre de l'enroulement secondaire du transformateur d'alimentation anodique 83.
Les circuits de grille ou de commande ou d'entrée des trois tu- bes amplificateurs sans signe prime Vl, V2, V3 sont alimentés par l'enroule- ment secondaire de commande 34 de la réactance saturable 25 associée au cir- cuit de puissance correspondant 11, 12 ou 13. De même; les circuits de gril- le ou de commande ou d'entrée des trois tubes amplificateurs à signe prime
Vl', V2, V3' sont alimentésen polarité inverse, par les enroulements se- condaires de commande 333 des mêmes réactances saturables 25. Les six cir- cuits de grille qui viennent d'être décrits ont un circuit de retour commun
97 relié par une polarité négative convenable 98 au circuit cathodique com- mun 96.
Le fonctionnement de l'appareil peut être décrit en bref de la
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façon suivante. La description du circuit de puissance il suffira, puisque chaque phase de redressement fonctionne de la même fagon, mais à des moments différents.
Un cycle de conduction de courant du circuit de puissance 11 débute par le transformateur à impulsions 72 qui applique une impulsion positive convenable à la grille du tube de by-pass Tl qui s'allume immédiatement et excite immédiatement aussi, par le transformateur de cathode 74, la grille Gl' de l'autre tube de by-pass Tl' qui est aussi connecté au circuit de puissance 11. Ceci correspond au temps 0 de la figure 2 qui donne le cou- rant III du circuit de puissance 11. Le courant magnétisant correspondant circulant dans la bobine 41 de l'aimant inducteur 36 du contacteur du circuit de puissance 11 est représenté à la figure 2 par 141. A partir du moment 0, le courant du circuit de puissance III de la phase de redressement 11 commence à croîtrele courant circulant dans la phase de redressement précédente commençant à décroître.
L'état initial non saturé de la réactance saturable 25 détermine une phase de courant faible 101 qui s'étend du moment 0 au moment 1 à la figure 2, où la réactance 25 devient complètement saturée et n'offre en substance plus aucune impédance au courant du circuit redresseur.
Au moment 3, le courant redressé de la phase de redressement 11 commence à décroître suivant le processus de commutation et, en même temps, du courant commence à passer dans la phase de redressement suivante 12. La phase de faible courant initiale de cette nouvelle phase de redressement 12 s'étend de 3 à 3' à la figure 2 et est réfléchie dans le courant du circuit 11 comme représenté à la figure 2. Le courant 111 du circuit de puissance étudié 11 commence alors à décroître rapidement à partir du moment 3' jusqu'au moment où la réactance 25 n'est plus saturée, ce qui correspond au début de la phase finale de courant faible 102 qui s'étend du moment 4 au moment 5 à la figure2. Au moment 5, le courant Ill du circuit de puissance 11 est complètement éteint et c'est la fin de la période de conduction de cette phase de redressement.
Il faut noter que la phase finale de courant faible de la phase de redressement précédente est aussi réfléchie dans le courant de puissance Ill du circuit redresseur Ils entre les moments 2 et 2' de la figure 2.
Très rapidement et presqu'immédiatement après le début de la phase initiale de courant faible 101-de la figure 2, l'enroulement secondaire 34 de la réactance saturable 25 de la figure 1 devient suffisamment positif pour allumer le tube de commande ou d'amplification VI qui produit une impulsion de courant 103, comme représenté à la figure 2, tandis que le condensateur à impulsions d'alimentation anodique PC1 se décharge.
Celui-ci se décharge dans l'enroulement de transformateur 91 qui réfléchit la réactance de la bobine d'alimentation 41 et de la résistance de limitation de courant Rl dans le circuit primaire 91, de sorte que le circuit de décharge du condensateur est un circuit RLC sous-amortio La capacité du condensateur PCl et l'amplitude de la tension de charge appliquée par le transformateur 83 sont déterminées de façon que l'impulsion 103 soit très forte et très courte afin d'obtenir une fermeture très rapide du contacteur 21.
La durée de l'impulsion de fermeture de contact 103 peut être suffisante pour que le contact 21 soit entièrement fermé avant que le courant d'excitation soit revenu à sa valeur faible normale 141, ou bien cette durée peut être plus courte (en choisissant la constante de temps voulue pour la décharge du condensateur PCI dans le tube de commande Vl). C'est un avantage important de l'invention que de réduire le temps de mouvement de contacts mobiles comme 21 et de pouvoir en même temps (ou indépendamment) réduire fortement les mouvements d'impact du contact à la fin du .mouvement de fermeture., en ne faisant durer l'impulsion de fermeture de contact 113 que pendant la première partie du mouvement de fermeture du contact.
De cet-
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te manière on applique d'abord une force magnétique brèves mais très intense;, à l'armature 39 qui accélère donc rapidement de l'immobilité à la
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vitesse maximum9 après quoi cette force magnétique peut être supprimée ou réduite à une faible valeurs l'armature 39 terminent d'elle-même son mouvement de fermeture, ou bien on peut produire un effet de décharge oscillatoire qui accélères freines réaccélère et ainsi de suite pendant le mouvement de fermeture du contacte Le même effet peut être obtenu pendant le mouvement d'ouverture du contact. On obtient ainsu un moyen pour réduire les chocs du contact à la fin de ses déplacements.
Quand l'aimant inducteur 36 du contacteur attire son armature
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39 et ferme le contact 21s l'armature 3951 dans sa position attirées réduit l'entrefer du circuit magnétique à une petite fraction:, 1/4. ou 1/651 de l'en- t refer en position ouverte Par conséquents, la force magnétomotrice nécessaire à maintenir l'armature 39 et le contact 21 fermés n'est que le seizième ou le trente sixième de la force d'attraction nécessaire quand le contact 21 et l'armature 39 sont en position ouverte. Ceci explique pourquoi un courant de maintien normal très faible 141 suffit dans le circuit d'excitation de la bobine 41, à tous moments sauf quand le contact 21 est en train
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de s'ouvrir et de se fermer9 comme représenté à la figure 2.
L'impulsion de fermeture de contact 103s à la figure 2j est une impulsion unidirectionnelle de même sens que le courant de maintien 141 produit par la batterie B1, et l'impulsion de fermeture 103 est minutée de fa- çon à s'éteindre après un temps amplement suffisant pour être certain que l'opération de fermeture ou d'attraction s'acomplisse ou, dans certaines cons-
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tructiorisq après un temps amplement suffisant pour que l'armature 39 soit entièrement attirée.
Il faut noter que les divers tubes amplificateurs VI V1'p V2g V2', V3, V3', servent de conducteurs unilatéraux pour bloquer les impulsions de sens inverse induites dans les différents enroulements de transformateur 33 et 34, de façon n'utiliser que l'impulsion magnétisante de fermeture de contact 103 de la bobine 34, et l'impulsion démagnétisante d'ouverture de contact 104 de la bobine 33.
Au moment 4 de la figure 2, au début de la phase finale de courant
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faible 1D2, une impulsion de tension positive est produite dans l'enroule- ment secondaire de commande 33 de la réactance 25 de la figure 1, et ceci très rapidement et presqu'immédiatement fait allumer le tube de commande ou d'amplification Vl' qui fait décharger son condensateur à impulsions de cir-
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cuit anodique PCI' dans l'enroulement primaire 91' du transformateur d'iso- lement 51. Par la connexion'ou polarité inversée du primaire de transformateur 91', cette décharge produit une impulsion négative 104 dans le circuit d'excitation de la bobine d'électro-aimant 41, comme représenté à la figure 2.
Cette impulsion négative 104 rabat rapidement le courant normal de main-
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tien 141 de la batterie Bl à zéros "tuant" ainsi l'aimantation de l'aimant inducteur 36 et permettant au dispositif ou ressort de rappel (non représenté) d'ouvrir le contact 21 en retirant l'armature 39.
Afin que l'impulsion de rabattement 104 de la figure 2 ne puisse inverser 1?aimantation de l'aimant inducteur 36 et établir un flux de maintien de polarité opposées avant l'ouverture du contact 21, il est bon d'introduire un redresseur R1' ou équivalents dans le circuit de la bobine d'excitation 41, de manière à maintenir le courant magnétisant en substance à zéro9 comme représenté en 105 à la figure 2,
pendant toute la durée de l'impulsion de rabattement 1040 Il est souvent inutile que l'impulsion de rabattement 104 ait une amplitude aussi grande que l'impulsion de renforcement 103 nécessaire à une fermeture très rapide du contacts et la tension de charge appliquée au second condensateur à impulsions PCL' peut être considéra-
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blement inférieurea celle appliquée au premier condensateur à impulsions Prie Le condensateur à impulsions de rabattement PC1 ' peut en même temps avoir une capacité plus grande que le condensateur PCl, de façon à obtenir
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une impulsion de rabattement 104 plus faible mais plus large. Ceci permet au-contacteur de s'ouvrir à un moment non anticipés de façon que la reluctance du circuit magnétique soit suffisamment accrue pour ne pas craindre une refermeture intempestive.
L'impulsion de rabattement 104 disparaît après un temps amplement suffisant pour que l'armature 39 soit loin sur la voie de la réouverture.
En pratique, il y aura parfois un courant transitoire, comme indiqué par les lignes en pointillé de la figure 2, montrant que le courant normal de maintien 141 fourni par la batterie Bl n'est pas tout-à-fait constant,mais varie légèrement et lentement de temps à autre. Cette très petite variation du courant de maintien est d'effet négligeable et peut être réduite ou minimisée en choisissant les éléments de circuit convenables,
Grâce à ce circuit d'alimentation perfectionné du contacteur électromagnétique,
il a été possible non seulement de réduire le nombre de bobines d'excitation à unes mais aussice qui est plus importants de faire une telle économie de puissance magnétisantes qu'un dixième environ de la puissance magnétisante utilisée dans d'autres systèmes d'excitation et de désexcitation d'aimants à amplificateurs de commandes suffit. Cette grande économie est réalisée dans l'énergie des circuits de commande en n'utilisant la plus grande partie du temps.,, que le courant minimum de maintien 141 nécessaireà garder l'armature 39 en position fermée avec sécurité, une fois le contact fermés tandis qu'on utilise des impulsions puissantes d'actionnement 103 et 104 quand il faut exécuter un mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'armature 39, suivant le cas.
Dans la présente inventions on utilise des couplages magnétiques représentés sous la forme des enroulements secondaires 33 et 34 des réactances à saturation 25, pour répondre aux courants de circuit de puissance au début des phases respectives de courant faible établies par les réactances saturables. Dans le sens large de l'invention, on peut accepter tout couplage qui réalise une telle réponse. Les enroulements secondaires de production d'impulsions 33 et 34 sont placés sur le noyau de la réactance saturable 25, parce qu'un arrangement de ce genre est économique et fonctionne de façon très satisfaisante.
L'invention n'est cependant pas limitée à un arrangement de ce genres par opposition à tout autre moyen de transformation de courant ou à un couplage répondant au degré de variation du courant dans le circuit de puissance, que ce couplage ait un noyau saturé ou non. ou même pas de noyau magnétique du touto
L'invention n'est pas plus limitée à l'utilisation des tubes amplificateurs Vl,Vl', V2, V2', V3, V3', des cas pouvant se produire où les impulsions des divers enroulements secondaires 33 et 34 peuvent attaquer directement les couplages 51, 52 et 53 sans amplification.
Cependant le fait que la forme d'exécution préférée de l'invention n'utilise que des réponses de déclenchement ou commande qui actionnent un tube amplificateur qui provoque l'impulsion de décharge d'un condensateur de circuit anodique, évite la nécessité, autrefois indispensable., d'une phase initiale à courant plus élevé que le courant de la phase finale dans chaque cycle de conduction.
Il fallait anciennement une phase initiale ou de fermeture de contact à cou- rant élevé dans des circuits qui utilisaient une bobine d'excitation série sur le contacteur à commande magnétiques cette bobine d'excitation se trouvant en série dans le circuit de puissance. Pour obtenir un bon fonctionnement., il fallait que cette bobine série soit plus fortement excitée pendant l'opération de fermeture que pendant l'opération d'ouverture du contact.
Dans le cas de la forme d'exécution représentée de l'invention qui utilise des amplificateurs d'impulsions, le courant de la phase de fermeture ni celui de la phase d'ouverture ne doivent être importants. En fait, les pertes de rendement sont considérablement réduites en donnant à ces pha-
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ses de courant faibles, des amplitudes de courant aussi réduites que possi- ble. De cette manières on utilise plus efficacement la courbe d'aimantation de la matière magnétique dont est fait le noyau de la réactance saturable
25. Ceci se fait en utilisant une combinaison de courant continu et de cou- rant alternatif de manière à décaler la courbe d'hystérésis différemment à des moments différents, du cycle d'hystérésis.
La figure 4 représente une courbe d'hystérésis type,les volts- secondes accumulés ou flux ou densité de flux étant portés en ordonnées, et les courants ou forces magnéto-motrices ou intensité de champ étant por- tés en abscisses, pour le circuit magnétique de la réactance saturable 25.
Les moments O, 1, 3, 4 et5 de la figure 2 sont reportés à la figure 4.
Pour avoir, à la figure 2, une phase de fermeture 101 à courant aussi faible que possible il faut avoir à la figure 4, une différence de courant ou d'absicsse aussi petite que possible entre les points 0 et 1 de la courbe d'aimantation. De mêmes pour avoirs à la figure 2, une phase d'ouverture 102 à courant aussi faible que possibles il faut avoir une dif- férence d'abscisses aussi réduite que possible entre les points 4 et 5 de la courbe d'aimantation de la figure 4.
Il faut donc décaler la courbe d'hystérésis., par une quantité préliminaire de saturation ou d'excitation de façon qu'au début de la phase de fermeture en substances la réactance
25 soit saturée à un points comme O, de la courbe d'hystérésis de la figure
4 voisin de la branche ascendante 106 de la courbe de saturation de la figure 4, et aussi de façon qu'elle soit saturées en substance au début de la phase d'ouvertures à un points comme 4 à la figure 4, voisin du début de la branche descendante 107 de la courbe de saturation de la figure 4.
Les décalages précités le long de la courbe de saturation de la figure 4 sont obtenus en utilisant à la fois des enroulements de satu- ration en courant continu 31 et en courant alternatif 32, qui produisent des forces magnéto-motrices respectives avec des déphasages tels et des amplitudes telles que la plage de fermeture de contacts comme représenté à la figure 3, se présente à une faible valeur négàtive de la force magné- to-motrice de décalage de saturation comme la plage 108, quand la valeur instantanée de l'excitation de saturation en courant alternatif 110 rabat l'excitation de saturation en courant continu 111 (voir fig. 3);
tandis que la plage d'ouvertures se présenteà une valeur plus élevée d'excitation de saturations comme la plage d'ouverture 112 à la figure 3 ' quand la valeur instantanée de la saturation en courant alternatif s'ajoute à la saturation en courant continu. La valeur de pointe de l'excitation en courant alternatif 110, produite par 1 Enroulement 32, peut être égale ou légèrement inférieure à la moitié del'ec@citation de saturation en cou- rant continu 111 produite par l'enroulement 31.
Une particularité intéressante en pratique de l'invention concer- ne la commande de la grille Gl du tube de by-pass Tl et la commande corres- pondante des tubes de by-pass T2 et T3 des autres phases de redressement.
Cette grille Gl est alimentée par l'enroulement secondaire en étoile d'un transformateur triangulaire-étoile à impulsions 72, et le point neutre de ce secondaire de transformateur est relié au circuit anodique L1 du tube de by-pass Tl par l'intermédiaire d'une polarisation négative réglée au moyen du curseur d'un potentiomètre P72 alimenté par une source convenable de ten- sion continues comme une batterie B72. Suivant les connexions de circuits représentés à la figure 1. l'extrémité négative du potentiomètre P72 peut être court-circuitée par un interrupteur 113 qui sert admirablement d'interrupteur de mise en et hors service de la commande.
Quand cet interrupteur est fermés la polarisation négative du potentiomètre P72 est suffisante pour empêcher le transformateur à impulsions 72 d'actionner n'importe lequel des tubes de by-pass, T1, T2 ou T3. Quand cet interrupteur 113 est ouverts la polarisation de grille du potentiomètre P72 est réduite à une faible valeurs
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de façon que le transformateur à impulsions 72 puisse allumer chacun des tubes de by-pass T1, T2 et T3 en temps et phase voulus.
Quand le redresseur est hors services le coupe-circuit CB et l'interrupteur d'alimentation des commandes 80 sont ouverts, et l'interrupteur marche-arrêt 113 est ferme. Pour mettre le redresseur en état de fonctionnerg on ferme le coupe-circuit CB et l'interrupteur d'alimentation des commandes 80g l'interrupteur marche-arrêt 113 restant fermé jusqu'à ce que l'opérateur est prêt de mettre le redresseur en marche; à ce moment l'interrupteur marche-arrêt 113 est ouvert et le reste jusqu'au moment où on veut arrêter la marche du redresseur., Quand on referme. l'interrupteur marche-arrêt 113, la phase de redressement en charge à ce moment continue à passer le courant jusqu'à ce que celui-ci tombe près de zéro;
à ce moment, la réactance saturable 25 commence une phase d'ouverture qui provoque l'ouverture du contacteur de cette phase de redressements et aucun autre tube de by-pass T1, T2 cu T3 ne peut s'allumer pour amorcer un cycle de conduction dans une autre phase de redressement.,
REVENDICATIONS. l.
- Appareil à commande magnétique comprenant un aimant inducteur, une armature mobile normalement rappelée en position ouverte et pouvant être attirée en position fermée par l'aimant inducteur quand celui-ci est excités un moyen pour exciter l'aimant inducteur avec une faible force magnétomotrice continue interrompue de maintien d'armature qui perdure en position ouverte et en position fermée de celle-ci.,,
la dite faible force magnétomotrice continue étant insuffisante pour attirer l'armature quand celle-ci est en position ouvertes mais suffisante pour maintenir l'armature attirée quand celle-ci est en position fermées après qu'elle a été amenée dans cette positiong un moyen pour exciter l'aimant inducteur avec une impulsion de force magnétomotrice de fermeture d'armature continue mais de durée limitée de même sens que la dite faible force magnétomotrice continue ininterrompue, d'amplitude suffisante pour attirer 1'armatures et disparaissait dès qu'un temps amplement suffisant s'est écoulé pour être sûr que le mouvement de fermeture de l'armature s'accomplisse,
et un moyen pour réduire rapidement à zéro ladite faible force magnétomotrice ininterrompue et la maintenir à zéro pendant un temps suffisant amplement à ce que l'armature soit rappelée et accomplisse un mouvement notable dans le sens de sa position d'ouverture.
2. - Appareil à commande magnétique comprenant un aimant inducteur avec un enroulement d'excitation électrique, une armature mobile normalement rappelée en position d'ouverture et pouvant être attirée en position fermée par l'aimant inducteur quand celui-ci est excités une source d'excitation électrique à impulsions pour alimenter l'enroulement d'excitation de l'aimant inducteur d'une impulsion de fermeture d'armature de durée limitée et d'amplitude suffisante pour attirer 1'armatures et disparaissant dès qu'un temps amplement suffisant s'est écoulé pour être sûr que cette attraction s'accomplisse, une source d'excitation électrique de faible valeur pour maintenir l'excitation de l'aimant inducteur avec une faible amplitude de courant suffisante pour maintenir l'armature en position fermées quand elle y a été amenée,
et une source d'excitation électrique à impulsions pour alimenter l'enroulement d'excitation de l'aimant inducteur avec une impulsion d'ouverture d'armature de durée limitée et d'une amplitude suffisante pour que l'aimant inducteur relâche l'armatures et disparaissant dès qu'un temps amplement suffisant s'est écoulé pour être certain du rappel de l'armature.