CH124429A - Polyphase electric current rectifier installation. - Google Patents

Polyphase electric current rectifier installation.

Info

Publication number
CH124429A
CH124429A CH124429DA CH124429A CH 124429 A CH124429 A CH 124429A CH 124429D A CH124429D A CH 124429DA CH 124429 A CH124429 A CH 124429A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
phase
current
phases
rectifier
rectifiers
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Limited Metropolitan-V Company
Original Assignee
Vickers Electrical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vickers Electrical Co Ltd filed Critical Vickers Electrical Co Ltd
Publication of CH124429A publication Critical patent/CH124429A/en

Links

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

  

  Installation de redressement de courants électriques polyphasés.    La présente invention se rapporte à une  installation de redressement de courants élec  triques polyphasés au moyen de redresseurs       the-rr    ioniques.  



  Dans l'emploi de redresseurs     thermio-          niques    pour le redressement de courants élec  triques polyphasés, il se produit une plu  ralité d'harmoniques qui sont     d'amplitude     relativement grande. Ainsi, dans un redres  seur de demi-onde ordinaire pour courants  triphasés, ces derniers sont amenés à l'enrou  lement primaire d'un transformateur, dont le  secondaire est relié en étoile et a ses bran  ches de phases reliées respectivement aux  anodes de trois tubes redresseurs     thermioni-          ques.    Les deux conducteurs du circuit de  sortie à courant continu ou redressé sont  reliés respectivement aux cathodes des tubes  redresseurs et au centre de la. connexion en  étoile du secondaire du transformateur.

   Avec  cette disposition, un nombre considérable       d'harmoniques    de la fréquence fondamentale  est présent dans le circuit d'entrée de     cou-          r,int    alternatif. Le second harmonique pré-    sente une amplitude qui est de 50 % de celle  du courant fondamental; le quatrième har  monique a une amplitude qui est de 251/o  de celle du courant fondamental; le cin  quième harmonique présente une amplitude  de 20 % de celle courant fondamental; le  septième harmonique a une amplitude  de 14,3 % de celle du     courant    fondamental,  et ainsi de suite.

   De plus, il y a de fortes  composantes de la fréquence fondamentale  et des harmoniques de celle-ci dans le circuit  de sortie, à moins qu'on ne se serve     d'éli-          minateurs    appropriés. Comme les redresseurs  sont du type à demi-onde, chaque tube re  dresseur laissera passer du courant pendant  un tiers d'une période.  



  Les harmoniques susmentionnés peuvent  être réduits par l'emploi d'un appareil de re  dressement     héxaphasé        comportant    six re  dresseurs     thermioniques    reliés respectivement  aux     branches    de phase d'un secondaire à  connexion en étoile     héxaphasé    d'un transfor  mateur. Par cette disposition, les harmoni  ques du côté de l'entrée aussi bien que du      côté de la sortie sont considérablement réduit:.

    De cette façon, l'harmonique le plus bas qui  soit présent dans le circuit de sortie sera le  sixième et il n'y aura pas d'harmoniques  d'ordre pair dans le circuit     d'entrée.    Cepen  dant, cette installation possède l'inconvé  nient que chaque redresseur n'est     opératif     que pendant 60 degrés ou     n/3    degrés élec  triques (radians) d'une période. Par consé  quent, le rendement de chaque redresseur       thermionique    est réduit à, la moitié.  



  On a aussi déjà proposé d'employer deux  redresseurs     thermioniques    triphasés à     demi-          onde    ayant un déphasage de 180 degrés l'un  par rapport à l'autre, reliés suivant la mé  thode de connexion en double Y. Dans cette  disposition, les harmoniques du circuit d'en  trée sont considérablement réduits; en fait,  tous les harmoniques d'ordre pair sont éli  minés.

      Suivant     l'invention,    dont le but est de ré  duire les harmoniques et d'améliorer le ren  dement.. l'installation est établie de façon  que le redressement se fait au moyen d'un  courant ayant un nombre pair     Q    de phases,  au moyen de     1N    groupes de deux redresseurs  de     31    phases, similaires, déphasés de     @z    ra  dians électriques l'un par rapport à l'autre,  de sorte que     Q    = 2 N N, ces N groupes  étant eux-mêmes     dénb:

  icés    les uns par rap  port aux autres de
EMI0002.0015  
       radians    électriques,  des moyens étant prévus pour que dans cha  cune des     Q    phases le courant     passe    sensible  ment pendant
EMI0002.0019  
   radians électriques par       période,   <B>Il</B> et N représentant des nombres  plus grands que 2.  



  Les moyens pour assurer que chaque re  dresseur à     iV'1    phases     fonctionnne    de     cette    ma  nière peuvent consister en une réactance à       .N    phases bobinées en étoile, dont les bo  bines de phase sont reliées aux redresseurs  et. dont le centre de connexion en étoile est  relié à l'un des conducteurs de sortie, ou  cette réactance peut être remplacée par des  réactances monophasées séparées ou par une    combinaison de     réactances    polyphasées ou mo  nophasées.  



  Les dessins annexés se rapportent à des  installations connues et à des, formes d'exécu  tion de l'objet de     l'invention,    données à. titre  d'exemple.  



  En se référant d'abord à l'installation  de redressement connue, représentée sur la       fig.    1, les bornes du circuit d'entrée triphasé  1 sont reliées à l'enroulement primaire à con  nexion en triangle ? d'un transformateur  triphasé 3, dont l'enroulement secondaire à  connexion en étoile 4 a. ses bornes reliées res  pectivement aux anodes 5 de trois tubes re  dresseurs     thermioniques    6, dont les cathodes     ï     sont reliées, ensemble et     îî    la borne 8 du cir  cuit de sortie de courant: redressé, dont l'au  tre borne, 9, est reliée au centre 10 de la  connexion en étoile de l'enroulement secon  daire 4 du     transformateur    3.

   Pour ne pas  nuire à la clarté, on n'a représenté nulle       part    les moyens de chauffage des cathode  des tubes redresseurs     thermioniques.    La.       fig.    2 représente le courant d'entrée dans une  phase du redresseur triphasé et on voit par  cette figure que     chaque    tube redresseur fait  passer le courant pendant un tiers d'une  période et qu'un nombre considérable d'har  moniques d'amplitude relativement grand est  présent.  



  Dans l'installation connue à. redresseur       héxaphasé        représentée    par la     fig.    3, l'enrou  lement     secondaire    du transformateur d'ali  mentation 3 est à six phases et. relié en étoile,  les bornes des phases étant reliées aux anodes  5 de six tubes redresseurs     thermioniques    6.  Le courant: d'entrée dans une phase, repré  senté par la fi--. 4, montre que, tandis que  les     harmoniques    sont réduits en nombre et  en     amplitude,    chaque tube     redresseur    ne fait  passer le     courant    que pendant un sixième de  période.  



  Dans l'installation connue de la.     fig.    5,  le transformateur d'alimentation 3 est pourvu  de deux enroulements secondaires triphasés  en étoile 12, 13 déphasés de 180  l'un par  rapport à l'autre, les bobines de phase étant  reliées aux anodes 5 de six tubes redres-           seurs    6, dont les cathodes sont reliées ensem  ble à la borne 8 du circuit de sortie de cou  rant redressé, dont la borne 9 est reliée au       point-milieu    14 d'une bobine de réactance     in-          terphasique    15, dont les extrémités sont  respectivement reliées aux centres 10 clés  enroulements secondaires 12 et 13.

   Cette  disposition avec emploi de la. bobine de  réactance 15 assure que chaque groupe de  trois tubes redresseurs relié à l'un ou l'au  tre des enroulements 12, 13 fonctionne  comme une unité séparée, de sorte que chaque  tube, redresseur fait passer le courant pen  dant un tiers de période au lieu d'un sixième  de période, comme dans le cas clé la     fig.    3.

    Au lieu de la connexion employant la réac  tance     interphasique    15, comme montré en       fig.    5, deux     bobines    de réactance indépen  dantes pourraient être intercalées .dans cha  que conducteur allant au- centre de con  nexion en étoile- 10. ou bien les     centres    de  connexion en étoile 10 pourraient être reliés  ensemble et la borne 9 du circuit de sortie  de courant redressé être reliée par deux bo  bines de     réactance    indépendantes ou une seule  bobine de réactance à prise centrale, à des  groupes respectifs de trois cathodes corres  pondant aux enroulements secondaires 12 et  13, les cathodes de chaque groupe étant  reliées ensemble.

   Le courant s'établissant  avec l'une ou l'autre de ces dispositions est  représenté par la courbe de la     fig.    6, où  l'on voit qu'une réduction des     harmoniques     est bien réalisée et que chaque tube redres  seur fait passer le courant pendant un tiers  de     période.    La courbe représentée par la       fig.    4 peut être exprimée par la formule  suivante       I'        (x)   <I>- K.</I> (sin     wt.    - 0,2 sin 5     wt.    - 0,1492  coi 7     wt.        +    0,0909 coi 11     wt.        +    .....

   )  En se référant     maintenant    à la     fig.    7  qui représente une forme d'exécution de  l'installation suivant     l'invention,    où N est  égal à 3 et où du courant triphasé doit être  redressé, ce qui donne<I>Q = 2 M N =</I> 18,  le transformateur d'alimentation 3 comporte  six enroulements secondaires triphasés qui    sont électriquement isolés les uns des autres  et disposés de telle manière que le courant  soit converti en un courant à 18 phases. Ce  courant à 18 phases est redressé par trois  groupes de deux redresseurs à demi-onde tri  phasés.

   Les enroulements secondaires 16, 17,  18, 19 et 20, 21 sont disposés par paires, les  enroulements de chaque paire étant déphasés  de 180  l'un par rapport à l'autre, tandis  que chaque paire est déplacée d'un angle  
EMI0003.0026  
   par rapport à     chacune    des  autres paires. Les différents déphasages des  six unités de redressement triphasées sont in  diqués en 16a à 21a- à la     fig.    9, tandis que  la     fig.    8 montre la méthode pour obtenir  le courant d'alimentation à 18 phases par  clés vecteurs tracés en traits pleins qui sont  tracés parallèlement à l'un des trois vecteurs  du courant d'alimentation triphasé primaire.  La longueur de chaque vecteur indique le  voltage qui doit être induit dans la portion  correspondante de l'enroulement.

   En     fig.    8,  les vecteurs en traits pleins 16b, 17b et en  traits pointillés 18b, 19b et 20b, 21b corres  pondent aux enroulements secondaires 16,  17, 18, 19 et 20, 21 du transformateur 3.  Pour obtenir le courant à 18 phases, deux  des enroulements secondaires du transfor  mateur, à savoir 16, 17, sont enroulés de la  manière usuelle avec un déphasage de 180   l'un par rapport à l'autre, tandis que pour  réaliser l'alimentation, suivant les vecteurs       résultants-représentés    en pointillé à la.

       fig.    8,  pour les autres quatre redresseurs à     demi-          onde    triphasés, chaque enroulement de phase  secondaire comprend deux bobines reliées en  série, qui sont couplées respectivement à cer  taines paires appropriées des enroulements  &   plia-se primaires, la grandeur des vecteurs  en traits pleins étant proportionnelle au  nombre de tours dans ces enroulements.  



  Les- centres de connexion en étoile de cha  que paire d'enroulements secondaires, tels que  16 et 17, sont reliés ensemble par une bo  bine de     rectance        interphasique    22 et les  points-milieux de ces trois bobinés de réac-      tance 22 sont reliés par l'intermédiaire de bo  bines de réactance indépendantes 23 à la borne  9 du     circuit    de sortie fournisseur de courant  redressé. De telle sorte le courant, passe sen  siblement pendant
EMI0004.0002  
       degrés        électriques    par  période     dans    chaque redresseur.  



  Les cathodes 7 des dix-huit tubes     ther-          mioniques    sont toutes reliées ensemble et à  la borne     dudit    circuit. Les harmoniques sont  ainsi réduits dans une large mesure  Les courants passant dans les différent  enroulements de phase sont montrés sur la:       fib.    10,     oil    la courbe A représente une des  trois composantes du courant due aux re  dresseurs jumelés 16, 17. On remarquera     que     la courbe A est identique à la courbe de  courant représentée à la fia. 6. Les cour  bes B et C de la fia. 10 représentent des  courant: dus aux autres redresseurs jumelés  18, 19 et 20, 21. La fia.

   Il donne le cou  rant égal à la somme des trois composante       données    par les courbes<I>A, B</I> et C. On voit  que ce courant.     résultant    se rapproche dans  a forme bien plus     d'une    onde sinusoïdale  que ne le fait l'onde de courant     obtenue    dans  l'installation connue de la fi-,. 5.

   Ce cou  rant peut être exprimé par la formule sui  vante:  <I>f</I>     (x)    =     K    (sin     wt.        +    0,06937 sin. 5     wt.      0,07601 sin 7     wt.        +    0,04805 sin I1     wt.        -          U9-669        si.u    13     wt.....    )  On comprendra qu'une réduction considé  rablement plus grande des harmoniques dans  le circuit :

  d'entrée     peut    être obtenue en fai  sant<I>N =</I> 5, de sorte qu'avec     IVI   <I>= 3,</I>     Q    de  vient égal à 30; une installation basée sur       ces    données est représentée à la fia. 12 qui re  présente, elle aussi, une forme d'exécution  d'une installation suivant l'invention. Dans  ce cas, le courant d'alimentation triphasé est  converti. en courant à. 30 phases qui est re  dressé par dix redresseurs à demi-onde tri  phasés.

   Le secondaire du transformateur  d'alimentation 3 -comporte dix enroulement  triphasés à. connexion en étoile 25, 26 .....     34-.     Ces enroulements ont leurs centres de con-         nexion    en étoile reliés par paires au moyen  de cinq bobines de réactance 22, dont les       points-milieux    sont reliés par cinq conduc  teurs 35 à une bobine de réactance     penta-          pliasée    à connexion en étoile 36, dont le cen  tre de connexion en étoile est relié à la borne  9 du circuit fournisseur de courant redressé.

    La borne 8 de ce circuit est reliée au     point-          milieu    de l'enroulement secondaire 3 7 d'un  transformateur qui fournit du courant alter  natif aux     cathodes        des    tubes redres  seurs, l'enroulement primaire de ce trans  formateur de     chauffage    des cathodes n'é  tant pas représenté. Le     déphasage    entre les  différents groupes de redresseurs, déter  miné par la formule
EMI0004.0043  
   élec  triques, n'est pas représenté sur la.     figluv.#     pour     lie    pas la     compliquer    inutilement.  



  Il y a lieu de faire remarquer que la con  nexion des     réaetances    pour chaque redresseur  <I>à</I>     M    phases faisant passer du courant pendant  sensiblement<I>2</I>     1,:1'I    radians électriques par  période peut avoir différentes dispositions,  dont l'une par exemple est représentée à la  fia. 7 où les réactances     Ù    deux phases 22 sont  reliées à trois     réactances    ?3,     tandis    que dans  la. fia. 12,     les    réactances à deux phases 22 sont  reliées à une     réactance    à cinq phases 36.

   On  peut aussi employer une réactance à     \?        11l    = 10  phases, en     étoile,    dont les enroulements sont  en série avec les dix     redresseurs,    le reste de  l'étoile étant relié à la borne 9.  



  La, fia. 1 3     représente,    à titre d'exemple,  une disposition de transformateur, grâce à la  quelle le     voltage        secondaire    d'un transforma  teur triphasé peut. avoir le déphasage désiré  par rapport au     voltage    primaire. Le noyau  du     transformateur    porte deux jeux de bo  bines primaires 38, 39, 40, 41, 42 et 43, re  liées, par leurs extrémités internes, au cen  tre (le connexion en étoile primaire 44 et, par  leurs extrémités externes, aux bornes d'entrée  45, 46, 47 et ensemble, de sorte que 38 et 43  sont reliés à 45, puis 39 et 41 à 46, et en  suite 40 et 42 à 47.

   Les enroulements secon  daires 48, 49 et 50 sont reliés par     leurs    extré  mités internes à un centre de connexion en      étoile 51 et par leurs extrémités externes aux  anodes 52, 53 et 54. En proportionnant con  venablement les nombres de tours des enrou  lements 38, 39 et 40 par rapport à 41, 42 et  43, le déphasage du voltage primaire par rap  port à celui du voltage secondaire peut être  rendu égal à     -i-    2     n/15    radians électriques,  ou un     multiple    tel de cette valeur qu'il est  nécessaire pour les dix redresseurs en Y.

    Un changement     'de        -I-    2     n/3    radians élec  triques peut bien entendu être produit en  changeant les connexions aux bornes de la  ligne.  



  La     fig.    14 représente, à titre     d'exemple     également, deux jeux d'enroulements pri  maires reliés en série, au lieu d'être reliés en  parallèle comme en     fig.    13, les mêmes signes  (le référence étant employés pour les enroule  ments similaires.  



  La disposition de la     fig.    14 a la propriété  que dans le cas de la manifestation d'un dé  faut d'équilibrage, qui peut se     présenter    lors  qu'un tube redresseur devient     inopératif,    étant  brûlé ou déconnecté, il y a une tendance à  maintenir l'équilibrage du courant secondaire.  Le rendement tombe par conséquent, puisque  tous les tubes redresseurs prennent moins de  courant. Dans la disposition de la     fig.    13,  lorsqu'un tube redresseur devient     inopératif,     le voltage appliqué aux autres tubes redres  seurs ne subira. pas de changement.  



  Dans la     fig.    15, les courbes en traits pleins  <I>A, B, C, D</I> et E représentent le courant pri  maire dû à cinq tubes redresseurs correspon  dants dans cinq des redresseurs à demi-onde  qui sont déphasés de 2     c/15    radians électri  ques les uns par rapport aux autres, tandis  que les courbes pointillées F,<I>G, H, I</I> et<I>I</I>  représentent le courant dû aux cinq tubes re  dresseurs qui sont déphasés de     n    radians  électriques par rapport aux cinq tubes re  dresseurs correspondants aux courbes A à E.

    La     fig.    16 montre le courant résultant dans  une phase du circuit d'entrée triphasé, dû  aux dix tubes redresseurs mentionnés en con  nexion avec la     fig.    15.     Dans,des    buts de com  paraison, les bases et les échelles sont les  mêmes dans les     fig.    15 et 16.    On voit que la courbe résultante de la.       fig.    16 se rapproche assez bien d'une onde  sinusoïdale.

   En pratique, grâce au champ de  fuite des trois transformateurs à 30 phases  et à quelque impédance inductive dans la  charge, les coins des gradins de la courbe de  la     fig.    16 sont arrondis dans une large me  sure, c'est-à-dire que les harmoniques plus  élevés sont réduits par suite de l'impédance  plus élevée qui leur est offerte dans les trans  formateurs et dans la charge inductive. La  ressemblance à la courbe sinusoïdale est par  conséquent en pratique encore plus pronon  cée     quil        n'apparait    de la     fig.    1.6. Il ne peut.  y avoir point d'harmoniques pairs dans le cir.

    cuit d'entrée, parce que les harmoniques qui  passent dans un     redresseur.à    demi-onde tri  phasé quelconque sont équilibrés dans l'enrou  lement .de     transformateur    primaire par ceux  passant clans un redresseur à .demi-onde tri  phasé .qui est déphasé de     n    degrés électriques  par rapport au premier.

   Si des troisièmes har  moniques devaient passer, ceux-ci ne consti  tueraient pas un système     @de    courants poly  phasés par suite du fait que ries troisièmes       harmoniques    ont un déphasage ,de trois fois  la phase de l'harmonique fondamental, les  harmoniques fondamentaux étant représentés  par cos     e,    cos     (e        -j--    2     7r3),    cos     (b        +    4     7r/3).     Les courants des troisièmes harmoniques  sont proportionnels à cos 0, cos     (0-        -i-    2     7r),

       cos (4     -I-    4     n)    et sont par suite en phase et  ne subissent pas de transformation dans les  transformateurs triphasés. Un raisonnement  similaire est valable dans le cas     ries    cinquiè  mes harmoniques. Les seuls harmoniques qui  puissent passer dans l'enroulement primaire  sont les septièmes, .onzièmes, treizièmes,     dix-          septièmes,    dix-neuvièmes,     vingt-et-unièmes,     etc. et ceux-ci, même en l'absence de réactan  ces, ont des amplitudes relativement petites.  Le facteur de puissance du redresseur est par  conséquent sensiblement égal à. l'unité.

   Si on  le désire; une réduction ultérieure peut être  établie dans les harmoniques passant .dans le  circuit d'entrée au moyen de circuits     absor-          beurs    syntonisés montés en parallèle avec la  ligne, tandis que les harmoniques qui pas-           sent.    dans le circuit de sortie ne seront en  aucun cas inférieurs aux trentièmes et  pourront facilement. être éliminés par le  moyen de bobines de réactance et de con  densateurs.  



  On comprend qu'on peut- concevoir  d'autres formes d'exécution de l'invention.  Ainsi, par exemple,<I>M et N</I> peuvent avoir  des valeurs plus élevées que celles données  dans la description par rapport aux     fig.    7  et l ?.



  Polyphase electric current rectifier installation. The present invention relates to an installation for rectifying polyphase electric currents by means of the-rr ionic rectifiers.



  In the use of thermal rectifiers for rectifying polyphase electric currents, a number of harmonics occur which are of relatively large amplitude. Thus, in an ordinary half-wave rectifier for three-phase currents, the latter are brought to the primary winding of a transformer, the secondary of which is connected in a star and to its phase branches connected respectively to the anodes of three. thermionic rectifier tubes. The two conductors of the DC or rectified current output circuit are respectively connected to the cathodes of the rectifier tubes and to the center of the. star connection of the transformer secondary.

   With this arrangement, a considerable number of harmonics of the fundamental frequency are present in the current input circuit, int AC. The second harmonic has an amplitude which is 50% of that of the fundamental current; the fourth harmonic has an amplitude which is 251% of that of the fundamental current; the fifth harmonic has an amplitude of 20% of that fundamental current; the seventh harmonic has an amplitude of 14.3% of that of the fundamental current, and so on.

   In addition, there are strong components of the fundamental frequency and its harmonics in the output circuit, unless proper eliminators are used. Since rectifiers are of the half-wave type, each re-straightener tube will pass current for one third of a period.



  The aforementioned harmonics can be reduced by the use of a hexaphase rectifier comprising six thermionic rectifiers connected respectively to the phase branches of a secondary with a hexaphase star connection of a transformer. By this arrangement, the harmonics on the input side as well as on the output side are considerably reduced.

    This way the lowest harmonic present in the output circuit will be the sixth and there will be no even order harmonics in the input circuit. However, this installation has the disadvantage that each rectifier is only operative for 60 degrees or n / 3 electrical degrees (radians) of a period. Therefore, the efficiency of each thermionic rectifier is reduced to half.



  It has also already been proposed to employ two three-phase half-wave thermionic rectifiers having a phase shift of 180 degrees with respect to each other, connected according to the double Y connection method. In this arrangement, the harmonics of the input circuit are considerably reduced; in fact, all even order harmonics are eliminated.

      According to the invention, the aim of which is to reduce harmonics and improve efficiency. The installation is set up so that rectification is effected by means of a current having an even number Q of phases, at average of 1N groups of two rectifiers of 31 similar phases, out of phase by @z electric lines with respect to each other, so that Q = 2 NN, these N groups being themselves denb:

  iced in relation to each other
EMI0002.0015
       electric radians, means being provided so that in each of the Q phases the current passes appreciably during
EMI0002.0019
   electric radians per period, <B> Il </B> and N representing numbers greater than 2.



  The means for ensuring that each iV'1 phase re-dresser operates in this way can consist of a star-wound .N-phase reactance, the phase coils of which are connected to the rectifiers and. whose star connection center is connected to one of the output conductors, or this reactance can be replaced by separate single-phase reactors or by a combination of polyphase or single-phase reactors.



  The accompanying drawings relate to known installations and to embodiments of the object of the invention, given at. as an example.



  Referring first to the known rectifying installation, shown in FIG. 1, the terminals of the three-phase input circuit 1 are connected to the primary winding with delta connection? a three-phase transformer 3, of which the secondary winding with star connection 4 a. its terminals connected respectively to the anodes 5 of three thermionic rectifier tubes 6, the cathodes ï of which are connected together and to terminal 8 of the current output circuit: rectified, of which the other terminal, 9, is connected in the center 10 of the star connection of the secondary winding 4 of the transformer 3.

   In order not to affect clarity, the means for heating the cathodes of the thermionic rectifier tubes are nowhere shown. Fig. 2 represents the input current in a phase of the three-phase rectifier and it can be seen from this figure that each rectifier tube passes the current for one third of a period and that a considerable number of harmonics of relatively large amplitude is present.



  In the known facility at. hexaphase rectifier represented by FIG. 3, the secondary winding of the supply transformer 3 has six phases and. connected in star, the terminals of the phases being connected to the anodes 5 of six thermionic rectifier tubes 6. The current: input in a phase, represented by the fi--. 4, shows that, while the harmonics are reduced in number and amplitude, each rectifier tube only passes current for one sixth of a period.



  In the known installation of the. fig. 5, the supply transformer 3 is provided with two three-phase star-shaped secondary windings 12, 13 phase-shifted by 180 with respect to each other, the phase coils being connected to the anodes 5 of six rectifier tubes 6, whose cathodes are connected together to terminal 8 of the rectified current output circuit, whose terminal 9 is connected to the midpoint 14 of an inter-phase reactance coil 15, whose ends are respectively connected to the centers 10 keys secondary windings 12 and 13.

   This provision with use of the. reactance coil 15 ensures that each group of three rectifier tubes connected to one or the other of the windings 12, 13 functions as a separate unit, so that each rectifier tube passes the current for a third of a period instead of a sixth of a period, as in the key case in fig. 3.

    Instead of the connection employing the interphase reactance 15, as shown in fig. 5, two independent reactance coils could be interposed in each conductor going to the star connection center 10. or the star connection centers 10 could be connected together and terminal 9 of the output circuit. rectified current be connected by two independent reactance coils or a single centrally taped reactance coil, to respective groups of three cathodes corresponding to the secondary windings 12 and 13, the cathodes of each group being connected together.

   The current being established with one or other of these arrangements is represented by the curve of FIG. 6, where it is seen that a reduction of the harmonics is indeed carried out and that each rectifier tube passes the current during a third of a period. The curve represented by FIG. 4 can be expressed by the following formula I '(x) <I> - K. </I> (sin wt. - 0.2 sin 5 wt. - 0.1492 coi 7 wt. + 0.0909 coi 11 wt. . + .....

   ) Referring now to fig. 7 which represents an embodiment of the installation according to the invention, where N is equal to 3 and where the three-phase current must be rectified, which gives <I> Q = 2 MN = </I> 18, the Power transformer 3 has six three-phase secondary windings which are electrically isolated from each other and arranged in such a way that the current is converted into an 18-phase current. This 18-phase current is rectified by three groups of two three-phase half-wave rectifiers.

   The secondary windings 16, 17, 18, 19 and 20, 21 are arranged in pairs, with the windings of each pair being 180 out of phase with each other, while each pair is moved at an angle.
EMI0003.0026
   compared to each of the other pairs. The different phase shifts of the six three-phase rectifier units are indicated at 16a to 21a in FIG. 9, while fig. 8 shows the method for obtaining the 18-phase supply current by key vectors drawn in solid lines which are drawn parallel to one of the three vectors of the primary three-phase supply current. The length of each vector indicates the voltage to be induced in the corresponding portion of the winding.

   In fig. 8, the vectors in solid lines 16b, 17b and in dotted lines 18b, 19b and 20b, 21b correspond to the secondary windings 16, 17, 18, 19 and 20, 21 of transformer 3. To obtain the current at 18 phases, two secondary windings of the transformer, namely 16, 17, are wound in the usual manner with a phase shift of 180 with respect to each other, while in order to provide the power supply, according to the resulting vectors - shown in dotted lines to the.

       fig. 8, for the other four three-phase half-wave rectifiers, each secondary phase winding comprises two coils connected in series, which are respectively coupled to certain appropriate pairs of the primary windings & folds, the size of the vectors in solid lines being proportional to the number of turns in these windings.



  The star connection centers of each pair of secondary windings, such as 16 and 17, are connected together by an interphase rectance coil 22 and the midpoints of these three reactance coils 22 are connected by through independent reactance coils 23 at terminal 9 of the rectified current supplier output circuit. So the current passes sensibly during
EMI0004.0002
       electrical degrees per period in each rectifier.



  The cathodes 7 of the eighteen thermionic tubes are all connected together and to the terminal of said circuit. The harmonics are thus reduced to a large extent. The currents flowing in the different phase windings are shown on: fib. 10, where curve A represents one of the three components of the current due to twin rectifiers 16, 17. Note that curve A is identical to the current curve shown in fig. 6. Courts B and C of the fia. 10 represent currents: due to the other twin rectifiers 18, 19 and 20, 21. The fia.

   It gives the current equal to the sum of the three components given by the curves <I> A, B </I> and C. We see that this current. resulting in a much closer form of a sine wave than does the current wave obtained in the known installation of the fi- ,. 5.

   This current can be expressed by the following formula: <I> f </I> (x) = K (sin wt. + 0.06937 sin. 5 wt. 0.07601 sin 7 wt. + 0.04805 sin I1 wt. - U9-669 si.u 13 wt .....) It will be understood that a considerably greater reduction of the harmonics in the circuit:

  input can be obtained by doing <I> N = </I> 5, so that with IVI <I> = 3, </I> Q de is equal to 30; an installation based on this data is shown in fia. 12 which also represents an embodiment of an installation according to the invention. In this case, the three-phase supply current is converted. running to. 30 phases which is re-drawn by ten three-phase half-wave rectifiers.

   The secondary of power transformer 3 -has ten three-phase windings to. star connection 25, 26 ..... 34-. These windings have their star connection centers connected in pairs by means of five reactance coils 22, the midpoints of which are connected by five conductors 35 to a pentaflias star connection 36, of which the star connection center is connected to terminal 9 of the rectified current supply circuit.

    Terminal 8 of this circuit is connected to the midpoint of secondary winding 37 of a transformer which supplies native alternating current to the cathodes of the rectifier tubes, the primary winding of this transformer for heating the cathodes n ' not shown. The phase shift between the different groups of rectifiers, determined by the formula
EMI0004.0043
   electric, is not shown in the. figluv. # to not complicate it unnecessarily.



  It should be noted that the connection of the reactances for each rectifier <I> to </I> M phases passing current for approximately <I> 2 </I> 1,: 1'I electric radians per period can have different layouts, one of which for example is shown in fia. 7 where the two-phase reactors 22 are connected to three reactors? 3, while in the. fia. 12, the two-phase reactors 22 are connected to a five-phase reactance 36.

   We can also use a reactance at \? 11l = 10 phases, star, whose windings are in series with the ten rectifiers, the rest of the star being connected to terminal 9.



  La, fia. 1 3 shows, by way of example, a transformer arrangement, thanks to which the secondary voltage of a three-phase transformer can. have the desired phase shift with respect to the primary voltage. The transformer core carries two sets of primary coils 38, 39, 40, 41, 42 and 43, linked, by their internal ends, to the center (the primary star connection 44 and, by their external ends, to the terminals input 45, 46, 47 and together, so that 38 and 43 are connected to 45, then 39 and 41 to 46, and then 40 and 42 to 47.

   The secondary windings 48, 49 and 50 are connected by their internal ends to a star connection center 51 and by their external ends to the anodes 52, 53 and 54. By suitably proportioning the numbers of turns of the windings 38, 39 and 40 with respect to 41, 42 and 43, the phase shift of the primary voltage with respect to that of the secondary voltage can be made equal to -i- 2 n / 15 electric radians, or such a multiple of this value as is required for all ten Y-rectifiers.

    A change of -I- 2 n / 3 electric radians can of course be produced by changing the connections across the line.



  Fig. 14 shows, by way of example also, two sets of primary windings connected in series, instead of being connected in parallel as in FIG. 13, the same signs (the reference being used for similar windings.



  The arrangement of FIG. 14 has the property that in the event of the manifestation of a balancing fault, which can occur when a rectifier tube becomes inoperative, being burnt or disconnected, there is a tendency to maintain current balancing secondary. The efficiency therefore drops, since all the rectifier tubes draw less current. In the arrangement of FIG. 13, when a rectifier tube becomes inoperative, the voltage applied to the other rectifier tubes will not be subjected. no change.



  In fig. 15, the solid lines <I> A, B, C, D </I> and E represent the primary current due to five corresponding rectifier tubes in five of the half-wave rectifiers which are phase-shifted by 2 c / 15 electric radians relative to each other, while the dotted curves F, <I> G, H, I </I> and <I> I </I> represent the current due to the five re-straightening tubes which are phase-shifted by n electrical radians with respect to the five re-straightening tubes corresponding to curves A to E.

    Fig. 16 shows the resulting current in one phase of the three-phase input circuit, due to the ten rectifier tubes mentioned in connection with fig. 15. For comparison purposes, the bases and scales are the same in figs. 15 and 16. It can be seen that the resulting curve of the. fig. 16 is quite close to a sine wave.

   In practice, thanks to the leakage field of the three 30-phase transformers and to some inductive impedance in the load, the corners of the steps of the curve in fig. 16 are rounded to a large extent, i.e. the higher harmonics are reduced as a result of the higher impedance offered to them in the transformers and in the inductive load. The resemblance to the sinusoidal curve is therefore in practice even more pronounced than it appears from FIG. 1.6. He can not. there be no even harmonics in the cir.

    fired input, because the harmonics passing through any three-phase half-wave rectifier are balanced in the primary transformer winding by those passing through a three-phase half-wave rectifier which is phase-shifted. of n electrical degrees with respect to the first.

   If third harmonics were to pass, these would not constitute a poly-phase current system owing to the fact that the third harmonics have a phase shift of three times the phase of the fundamental harmonic, the fundamental harmonics being represented. by cos e, cos (e -j-- 2 7r3), cos (b + 4 7r / 3). The currents of the third harmonics are proportional to cos 0, cos (0- -i- 2 7r),

       cos (4 -I- 4 n) and are therefore in phase and do not undergo transformation in three-phase transformers. A similar reasoning is valid in the case of the fifth harmonics. The only harmonics that can pass in the primary winding are the seventh, eleventh, thirteenth, seventeenth, nineteenth, twenty-first, etc. and these, even in the absence of reactants, have relatively small amplitudes. The power factor of the rectifier is therefore substantially equal to. unity.

   If desired; a further reduction can be established in the harmonics passing through the input circuit by means of tuned absorber circuits connected in parallel with the line, while the harmonics passing. in the output circuit will in no case be less than thirtieths and can easily. be removed by means of reactance coils and capacitors.



  It will be understood that other embodiments of the invention can be conceived. Thus, for example, <I> M and N </I> may have higher values than those given in the description compared to FIGS. 7 and there?

 

Claims (1)

REVENDICATION Installation de redressement de courants électriques polyphasés au moyen de redres seurs thermioniques, caractérisée en ce que pour réduire les harmoniques et améliorer le rendement, le redressement se fait au moyen d'un courant ayant un nombre pair Q de phases, au moyen de N groupes de deux re dresseurs de M phases, similaires, déphasés de T. radians électriques l'un par rapport à. CLAIM Installation for rectifying polyphase electric currents by means of thermionic rectifiers, characterized in that to reduce harmonics and improve efficiency, the rectification is carried out by means of a current having an even number Q of phases, by means of N groups of two resetters of M phases, similar, phase-shifted by T. electric radians one with respect to. l'autre, de sorte que Q <I>=</I> \_? M <I>N,</I> ces N groupes étant eux-mêmes déphasés les uns par rapport aux autres de EMI0006.0011 radians élec triques, des moyens étant prévus pour que dans chacune des Q phases le courant passe sensiblement pendant EMI0006.0014 radians électri- ques par période, M et N représentant des nombre, plus grands que \?. SOUS-REVENDICATIONS 1. the other, so that Q <I> = </I> \ _? M <I> N, </I> these N groups being themselves out of phase with respect to each other by EMI0006.0011 electric radians, means being provided so that in each of the Q phases the current passes substantially during EMI0006.0014 electric radians per period, M and N representing numbers, greater than \ ?. SUB-CLAIMS 1. Installation suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le courant à. Q phases est obtenu en partant d'un courant pri maire à 31, phases, par le moyen d'un transformateur ayant son enroulement pri maire M-phasé relié au circuit à<I>al</I> phases et un enroulement secondaire polyphasé construit et magnétiquement couplé avec l'enroulement primaire (le manière à réa liser les Q phases désirées, Installation according to claim, characterized in that the current at. Q phases is obtained starting from a 31 phase primary current by means of a transformer having its M-phase primary winding connected to the <I> al </I> phase circuit and a polyphase secondary winding constructed and magnetically coupled with the primary winding (so as to achieve the desired Q phases, les bornes de l'enroulement secondaire étant reliées à des tubes redresseurs the rmioniques. Installation suivant la revendication, ca ractérisée par la, combinaison des redres seurs avec des moyens inductifs disposés pour obliger chaque redresseur à faire passer le courant pendant sensiblement :? arIM radians électriques par période. 3 Installation suivant: the terminals of the secondary winding being connected to the rmionic rectifier tubes. Installation according to claim, characterized by the combination of rectifiers with inductive means arranged to force each rectifier to pass the current for substantially:? arIM electric radians per period. 3 Next installation: la revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce que- les moyens inductifs comprennent une réactance polyphasée avant des enroule ments à ? N phases reliés en série avec les redresseurs à, M phases. -1 Installation suivant la revendication, dans laquelle les dispositions sont telles que Q=30etM=3. Claim and sub-claim 2, characterized in that the inductive means comprise a polyphase reactance before windings to? N phases connected in series with the rectifiers with, M phases. -1 Installation according to claim, wherein the arrangements are such that Q = 30 and M = 3.
CH124429D 1924-09-04 1925-09-01 Polyphase electric current rectifier installation. CH124429A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB124429X 1924-09-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH124429A true CH124429A (en) 1928-02-16

Family

ID=10004687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH124429D CH124429A (en) 1924-09-04 1925-09-01 Polyphase electric current rectifier installation.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH124429A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10804812B1 (en) Three phase AC/DC power converter with interleaved LLC converters
EP1902513B1 (en) Method and device for supply to a magnetic coupler
Chan et al. A novel excitation scheme for a stand-alone three-phase induction generator supplying single-phase loads
FR2841065A1 (en) Electric motor/network current converter having conversion bridges parallel mounted with amplitude component common current mode and sign of current mode controlled/minimizing common current mode.
EP1974450A1 (en) 20° phase-shifting autotransformer
Franklin A theoretical study of the three phase salient pole type generator with simultaneous ac and bridge rectified dc output-part I
CN112820513A (en) Inductor assembly
US8976557B2 (en) Reactive energy compensator comprising N parallel inverters, N capacitor banks, and means for connecting the banks through passive electrical components
JP6247282B2 (en) Three-phase two-phase fixed transformer with forcibly coupled magnetic flux
CH124429A (en) Polyphase electric current rectifier installation.
RU2552377C2 (en) Voltage balancer in three-phase network
EP3381115B1 (en) Ac-dc converter with nested structure
CH132420A (en) Adjustable voltage drop transformer, particularly applicable to electric welding.
EP3493230A1 (en) Three-phase transformer for dodeca-phase rectifier for auxiliary winding with power factor correction
Franklin Short-circuit currents of synchronous machines
BE495595A (en)
US2347512A (en) Electric circuit
FR3069696A1 (en) VOLTAGE ELEVATOR AUTOTRANSFORMER, AND CONTINUOUS ALTERNATIVE CONVERTER COMPRISING SUCH A AUTOTRANSFORMER
SU752618A1 (en) Voltage symmetrical-component filter
CH128075A (en) A method and apparatus for producing unidirectional very high voltages for radiology.
EP1974451A2 (en) Device for rectifying a three-phase alternating voltage
Arora et al. Understanding of Vector Group and Parallel operation of Three Phase Transformers
FR3100652A1 (en) MULTI-SECONDARY TRANSFORMER
SU22595A1 (en) Device for multiplying the frequency of three-phase current
WO2021229190A1 (en) Autotransformer, autotransformer-rectifier unit and method for connecting a piece of electrical equipment to a three-phase grid by means of an autotransformer-rectifier unit