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DISPOSITIF DE CONTROLE DE L'ETAT D'ELEMENTS , SEMICONDUCTEURS DANS UN CIRCUIT ELECTRIQUE
Les éléments semiconducteurs redresseurs ne peuvent suppor- ter une,tension inverse à leur sens de conduction qui soit supérieure à une valeur maximale au-delà de laquelle ils sont détériorés et mis en court-circuit.
Il est donc souvent nécessaire de connecter plusieurs éléments semiconducteurs redresseurs en série dans un même cir- cuit électrique pour que chaque élément n'ait à supporter qu'une fraction de la différence de potentiel aux bornes du circuit électrique qui soit inférieure à la tension inverse maximale de l'élément.
Cependant, une détérioration accidentelle d'un seul des éléments semiconducteurs redresseurs en série peut entrainer celle des autres, car sa mise en court-circuit a pour effet
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d'augmenter la fraction de la tension totale que doivent supporter les autres éléments semiconducteurs. Le danger de destruction de ceux-cidevient plus grand et il importe que la première mise en court-circuit soit aussitôt signalée pour qu'il y soit remédié.
La présente invention a pour objet, à cette fin, un dispositif de contrôle de l'état d'éléments semiconducteurs redresseurs qui sont en série dans un circuit électrique et doivent supporter une tension inverse répartie également entre les éléments semiconducteurs redresseurs par un diviseur de tension composé de résistances en série connectées respectivement aux bornes de) éléments semiconducteurs redresseurs, ce dispositif de contrôle-étant caractérisé par le fait qu'il comprend un premier enroulement de commande connecté aux bornes d'une fraction d'une des résistances dudit diviseur de tension, un deuxième enroulement de commande, sous la dépendance de la tension aux bornes de l'ensemble des éléments semiconducteurs redresseurs en série,
et un circuit magnétique sur lequel les deux enroulements de commande sont montés en opposition pour action- ner un appareil de protection à une valeur du flux résultant dans ledit circuit magnétique qui diffère de la valeur de ce flux lorsque tous les éléments semiconducteurs redresseurs sont en état de fonctionner.
L'invention permet d'éviter que le branchement d'un enroulement de commande aux bornes d'un des éléments semiconduc- teurs redresseurs ait pour effet de modifier sa résistance de shunt. Il serait en effet difficile d'adapter ce diviseur de tension pour que la répartition des tensions inverses ne soit pas affectée par le branchement de cet enroulement de commande ; cette modification du diviseur de tension conduirait à le surdimensionner et à y faire circuler un courant inverse plus important qu'il n'est nécessaire.
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On constate d'autre part qu'un enroulement de commande, branché aux bornes d'un des éléments semiconducteurs redresseurs, peut être saturé par une surtension momentanée que les éléments semiconducteurs redresseurs seraient normalement capables de supporter. La saturation de l'enroulement de commande aurait pour effet de mettre en court-circuit l'élément semiconducteur aux bornes duquel il est branché. La répartition des tensions inverses est alors perturbée et la surtension momentanée peut devenir dangereuse. Ceci est évité en déterminant ladite fraction de la résistance du diviseur de tension pour que sa mise en court-circuit ne puisse modifier suffisamment la répar- tition de la tension inverse et pour qu'ainsi le risque de détérioration d'un des éléments semiconducteurs redresseurs ne puisse être aggravé.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description ci-après d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dont la figure unique est le schéma électrique d'un des bras d'un ensemble redresseur à semiconducteurs équipé d'un dispositif de contrôle selon l'invention.
Ce bras peut être destiné à être alimenté par une des phases d'un transformateur polyphasé pour constituer un des éléments d'un pont redresseur, comme il est connu. A titre d'exemple, il comporte cinq étages de diodes redresseuses dl, d2, d3, d4, d5, dont chaque étage comprend deux diodes en parallèle. Comme on le sait, le nombre d'étages en série et le nombre de diodes en parallèle dans chaque étage sont déterminés pour assurer le fonctionnement dans des limites imposées, aussi bien pour l'intensité du courant admissible dans chaque diode que pour la tension inverse à ses bornes.
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La tension inverse totale est répartie également entre les ; cinq étages en série au moyen d'un diviseur de tension compre- nant cinq résistances rl, r2, r3, r4, r5, qui sont en série aux bornes de l'ensemble des' cinq étages et sont connectées en parallèle aux bornes de chacun des étages de diodes pour , répartir la tension inverse également entre les cinq étages en série.
Un condensateur C et une résistance R sont connectés, d'autre part, en série, aux bornes de chaque étage de diodes pour, former des circuits C - R destinés à atténuer les surtensions dues à la commutation.
'Un élément détecteur comprend deux enroulements de commande 1 et 2 et un enroulement détecteur 3 montés sur trois noyaux magnétiques, réunis à leurs extrémités par deux culasses 4.
L'enroulement de commande 1 est connecté aux bornes d'une fraction d'une des résistances du diviseur de tension, qui est en parallèle aux bornes d'un des étages de diodes, soit, selon l'exemple représenté, aux bornes de la fraction pl de la résistance rl.
Le shunt de la fraction pl, par l'enroulement 1, modifie peu la résistance résultante de la branche du diviseur de tension aux bornes des diodes dl. Les résistances rl, r2, r3, r4, r5, du diviseur de tension pourront donc être sensiblement égales et avoir une valeur telle que la répartition des tensions inverses puisse être assurée avec un courant à travers le diviseur de tension qui pourra n'être que peu supérieur au courant inverse dans les diodes.
Les tensions qui apparaîtront aux bornes de l'enroulement 1 seront donc rigoureusement proportionnelles aux tensions inverses
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de l'étage des diodes dl. La section du noyau de l'enroulement 1 peut ainsi être déterminée pour n'avoir à maintenir l'induction dans la zone de non saturation que pour la tension de fonction- nement normale à prévoir. Si une surtension amène l'impulsion du noyau au voisinage ou au-delà de la saturation, ce dont il résulte d'une impédance faible ou nulle, seule la fraction pl de la résistance rl pourra être mise en court-circuit. Il suffit donc que la fraction pl ne soit pas assez grande pour que sa mise en court-circuit augmente le risque de détérioration des diodes par la surtension.
L'enroulement de commande 2 est connecté aux bornes d'une fraction p2 d'une résistance r6, connectée aux tomes de l'en- semble des étages de diodes. en série, et non pas directement aux bornes de cet ensemble.
La fraction p2 est déterminée pour que la tension apparaissant aux bornes de l'enroulement 2 soit sensiblement la même qu'aux bornes de l'enroulement 1, lorsque toutes les diodes d sont en état de fonctionner.
Les enroulements de commande 1 et 2 peuvent donc avoir le même nombre de tours et des noyaux magnétiques de sections égales. Il est ainsi possible de construire des enroulements identiques pour les deux circuits de commande et d'avoir des circuits magnétiques symétriques, ce qui facilite la construc- tion du dispositif de contrôle et permet un meilleur prix de revient.
Les sens des enroulements de commande 1 et 2 sont déterminés pour que leur flux soit en opposition. Comme les tensions à leurs bornes sont normalement égales, le flux résultant dans le noyau central sera nul lorsqu'aucune des diode- d n'est détériorée. Aucune tension ne sera alors induite dans
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l'enroulement de détection 3 monté sur le noyau central, On constate notamment que, par suite de dissymétries dans la réluctance du circuit magnétique, cette condition n'est pas toujours réalisée. Le noyau central peut être traversé par un flux suffisant pour qu'une faible tension apparaisse aux bornes de l'enroulement de détection 3, même lorsque toutes les diodes sont en état.
Pour remédier à cet inconvénient, on constitue par une résistance réglable la fraction p2 de la résistance r6. Il suffit ainsi de faire varier la valeur de cette résistance réglable pour créer un léger déséquilibre des tensions aux bornes des enroulements 1 et 2, et corriger le léger déséquili bre des flux, jusqu'à ce qu'aucune tension n'apparaisse aux bornes de l'enroulement de détection 3, en régime normal, avec toutes les diodes en état.
L'enroulement de détection 3 monté sur le noyau central est relié à un relais de commande S destiné à actionner un appareil de signalisation et/ou un appareil de protection, tel que par exemple un disjoncteur, un court-circuiteur, un limiteur de courant de charge, etc. L'enroulement détecteur 3 est relié au relais de commande S par une ligne 5 qui n'est normalement pas sous tension.
Les flux engendrés par les deux enroulements de commande 1 et 2 étant en opposition, les sections de leur circuit magnétique pourront être faibles. Il suffit que la saturation après un déséquilibre ne puisse être atteinte qu'avec une induction capable d'induire dans l'enroulement détecteur 3 une tension suffisante pour exciter le relais S.
L'encombrement de ce circuit magnétique est donc faible et il peut être situé sans difficulté dans l'enceinte du
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redresseur. D'autre part, la tension induite dans l'enroulement détecteur 3 étant limitée par la saturation du circuit magnétique, la tension maximale de la ligne 5 pourra être réduite à une valeur relativement faible. L'installation de cette ligne et sa sortie de l'enceinte du redresseur pourront donc être réalisées sans difficulté.
Le fonctionnement s'effectue comme suit : lorsqu'une des diodes dl est détériorée, sa mise en court-circuit annule la tension aux bornes de l'enroulement 1. Le flux de l'enroule- ment 2 agit seul sur l'enroulement de détection 3 et une tension apparait à ses bornes, pour déclencher le relais de commande S qui y est connecté. La tension induite est cependant limitée par la saturation du circuit magnétique, de sorte qu'il est possiblo d'utiliser @n relais S de grande sensibilité, sans avoir à craindre qu'il soit soumis à une tension susceptible de l'endommager.
Lorsqu'une des diodes d2, d3, d4, d5, est détériorée, sa mise en court-circuit détermine celle de la résistance du diviseur de tension qui est connecté à ses bornes. La tension inverse totale est alors répartie entre les autres étages. La tension aux bornes de la résistance rl est augmentée ainsi que la fraction de cette tension aux bornes de l'enroulement 1.
Celle-ci devient plus grande que celle aux bornes de l'enroule- ment 2. Il y a déséquilibre des flux et un flux résultant traverse l'enroulement de détection 3, en faisant apparaître une tension à ses bornes qui déclenche le relais de commande S.