Dispositif redresseur de courant à vapeur de mercure ou autre gaz ionisé permettant le transfert de puissance d'un réseau à courant alternatif à un réseau à courant continu, et réciproquement. Il est connu qu'étant donné un redresseur à arc à mercure ou autre gaz ionisé, formé d'une cathode et de plusieurs anodes, on peut, en les munissant d'électrodes de contrôle, grilles ou gaines extérieures, utiliser ces der nières de façon à réaliser un ensemble per mettant d'absorber de la puissance sur un réseau à courant continu et de débiter cette puissance, diminuée des pertes, sur un réseau à courant alternatif, par l'intermédiaire d'un transformateur connecté aux anodes dit re dresseur considéré.
La fig. 1 représente le schéma de prin cipe d'un tel ensemble fonctionnant sur les deux alternances d'un réseau monophasé: il se compose d'un transformateur 1, dont l'un des enroulements est connecté entre les ano des 3 et 5 d'un redresseur et possède une prise médiane; celle-ci est réunie au pôle positif du réseau à courant continu. L'autre enroulement du transformateur 1 est réuni au réseau à courant alternatif. On voit que, si les grilles 4 et 6 n'existaient pas, on au rait un système en court-circuit, les forces électromotrices du redresseur et du réseau à courant continu s'ajoutant.
Par contre, il est facile de voir qu'à l'aide des grilles, on peut faire en sorte que l'anode 3, par exemple, ne puisse débiter que lorsque la force élec tromotrice qu'elle peut transmettre du réseau à courant continu à l'enroulement correspon dant du transformateur 1 soit en opposition avec celle qu'y induit le réseau à courant alternatif 8. La substitution spontanée et périodique d'une anode à l'autre se fait par un réglage convenable des phases des ten sions appliquées aux grilles 4 et 6. Ce dis positif permet donc, par l'intermédiaire d'un redresseur polyanodique à électrodes de con trôle, de réaliser le transfert de la puissance d'un réseau à courant continu à un réseau à courant alternatif.
Supposons qu'on dispose d'un redresseur de courant à fonctionnement direct, transfor mant le courant alternatif en courant continu et qu'on se propose de le rendre réversible dans le but, par exemple, de .permettre la récupération de l'énergie dans une sous-station de traction par courant continu constituée par des redresseurs.
Le dispositif précédent permet d'y parvenir, mais il est facile de voir que, si le redresseur direct et le redres seur inversé ont le même couplage, ils doi vent posséder deux transformateurs indépen dants pour permettre d'atteindre le but pro posé; en effet, supposons qu'il en soit autre ment et que les redresseurs soient tous deux polyanodiques : leur transformateur commun devrait avoir son point neutre connecté au pôle négatif pour le redresseur direct et au pôle positif pour le redresseur inversé, d'où incompatibilité.
L'objet de la présente invention est un dispositif redresseur de courant à vapeur de mercure ou autre gaz ionisé permettant le transfert de puissance d'un réseau à courant alternatif à un réseau à courant continu, et réciproquement, comprenant, associés sur un même transformateur, un redresseur polyano- dique et un redresseur polycathodique, l'un fonctionnant à la manière ordinaire et l'autre en redresseur inversé par le moyen d'élec trodes de contrôle de l'amorçage de l'arc; ces électrodes peuvent avantageusement être alimentées de manière à avancer automati quement la phase de l'amorçage au fur et à mesure de l'augmentation de charge.
Dans le dessin annexé, les fig. 2, 4, 5 et 6 représentent, à titre d'exemples, des modes d'exécution du dispositif selon l'invention, et les fig, 3 et 7 des courbes.
En se référant à la fig. 2, on voit un transformateur triphasé 9 dont l'enroulement primaire est réuni au réseau à courant alter natif 10. L'enroulement secondaire alimente, d'une part, un redresseur triatiodique 11, dé bitant à la manière normale sur les barres à courant continu. D'autre part, les trois bornes de phases secondaires sont connectées aux trois cathodes d'un ensemble de trois redresseurs monoanodiques 12,13 et 14 dont les anodes 15, 16 et 17 sont réunies entre' elles et au pôle positif du réseau à courant continu par l'intermédiaire d'une forte bobine d'induc tance 18.
Le fonctionnement de l'ensemble des trois récipients 12, 13 et 14 en redresseur inversé s'explique comme suit, en se référant à la fig. 3 Les courbes pointillées 19, 20 et 21 re présentent les forces électromotrices induites dans les phases secondaires du transforma teur alimentant respectivement les cathodes 12, 13 et 14. Supposons le régime établi et la cathode 12 en débit: celui-ci se fait sui vant les flèches f indiquées sur la fig. 2. La force contre-électromotrice instantanée du redresseur inversé est représentée par la por tion de courbe 22. Le courant rendu sensi blement constant par l'inductance 18 est représenté par la portion de courbe 23.
A l'aide de la grille contrôlant l'anode 16, pro voquons l'allumage de celle-ci à la phase wto convenable. Un courant s'établit alors sui vant les flèches f, venant se superposer au précédent, le courant débité par le réseau à courant continu demeurant constant grâce à l'inductance 18, la cathode 13 débitant le courant représenté par la courbe 24, et la cathode 12 le courant représenté par la courbe 25. Ce régime de débit simultané des deux ca thodes dure jusqu'à la phase zati, pour la quelle la cathode 12, ayant cessé son débit, celui-ci se trouve transféré sur la cathode 13.
Pendant la période de débit simultané, la force contre-électromotrice du redresseur in versé est représenté par la portion de courbe 26 obtenue en majorant de la chute de ten sion dans les arcs la moyenne arithmétique des tensions 19 et 20. Après transfert du débit sur la cathode 13, la force contre- électromotrice instantanée du redresseur in versé est représentée par la courbe 27, le courant étant toujours rendu constant par l'inductance 18. L'angle d'empiétement com pris entre les phases ivto et wh varie avec le courant continu absorbé et croit avec lui.
Le calcul de la fore contre-électromotrice du redresseur inversé fonctionnant à phase d'amorçage constante montre qu'elle est égale à la force contre-électromotrice moyenne à vide (égale à l'ordonnée moyenne de la courbe 28) majorée d'une quantité propor tionnelle au courant absorbé.
Pour que l'ensemble du montage de la fig. 2 puisse fonctionner d'une manière satis faisante, il faut que la force contre-électro motrice à vide du redresseur inversé soit supérieure ou égale à la force électromotrice à vide du redresseur direct. Pour assurer la réalisation de cette condition, on peut em ployer divers procédés 1 On peut utiliser sans modification le montage de la fig. 2: si l'on veut alors que la force contre-électromotrice à vide du re dresseur inversé soit supérieure à la force électromotrice du redresseur direct, il est nécessaire d'avancer automatiquement la phase d'amorçage trto en fonction du courant absorbé, de manière que cette phase soit voisine de l'abscisse du point 29 lors de la marche à vide;
dans ces conditions, la force contre-électromotrice à vide du redresseur inversé est égale à la force électromotrice à vide du redresseur direct, majorée du double de la chute de tension dans l'are<B>;</B> elle est donc sûrement supérieure. Si l'on veut, au contraire, utiliser une phase d'amorçage cons tante, il est nécessaire d'utiliser d'autres artifices, tels que les suivants 2 Un procédé évident consiste à placer dans le circuit de la bobine d'induction 18 une force contre-électromotrice s'ajoutant à celle du redresseur inversé et pouvant être constituée soit par une batterie d'accumula teurs, soit par une petite génératrice à cou rant continu.
3 On peut encore, et ceci est préférable, survolter légèrement l'alimentation du redres seur inversé à l'aide d'un autotransformateur réalisant la condition cherchée. La fig.4 montre une réalisation du montage en ques tion toujours en courant triphasé : les nota tions sont les mêmes que celles de la fig. 2, sauf en ce qui concerne l'autotransformateur 30 dont le rapport de transformation doit être choisi de manière à réaliser la condition de supériorité de la force contre-électromo trice à vide du redresseur direct.
Il va sans dire que le même résultat peut encore être obtenu par l'emploi de prises supplémentaires sur le secondaire du transformateur 9, la tension la plus élevée étant utilisée à l'ali mentation du redresseur inversé.
4 Enfin, pour réaliser la condition cher chée, on peut munir le redresseur direct à son tour d'électrodes de contrôle, grilles ou gaines, servant alors à retarder l'amorçage de l'arc de manière à abaisser la force élec tromotrice à vide du redresseur direct au- dessous de la force contre-électromotrice à vide du redresseur inversé.
Les montages qu'on vient de décrire ont été réalisés en associant un redresseur poly- anodique fonctionnant en direct avec un re dresseur polycathodique fonctionnant en in versé. La fig. 5 montre la combinaison inverse, utilisée en monophasé : le redresseur direct est constitué par les deux redresseurs mono- anodiques 31 et 32, et le redresseur inversé par le redresseur bianodique à grilles de contrôle 33.
L'ensemble est alimenté par le transformateur 34, et une bobine d'induc tance 35 assure la constance du courant absorbé par le redresseur inversé. Il va sans dire que les artifices mentionnés plus haut sont encore applicables ici.
Le redresseur fonctionnant en direct et le redresseur inversé, associés selon la pré sente invention, peuvent avoir des nombres de phases différents; considérons, par exem ple, un redresseur direct hexaphasé, utilisant le montage dit avec bobine d'absorption : il est possible d'employer seulement un redres seur inversé à trois phases, comme le montre la fig. 6. En se référant à cette figure, on voit que le redresseur direct à six anodes 36 est alimenté par l'ensemble des deux enrou lements secondaires 37 et 38 d'un transfor mateur tri-hexaphasé dont l'enroulement pri maire 39 est connecté au réseau alternatif.
Les deux points neutres sont réunis par la bobine d'absorption 40 dont la prise médiane est connectée au pôle négatif du réseau à courant continu. Le redresseur inversé est constitué par l'ensemble de trois redresseurs monoanodiques à grille dont les cathodes sont alimentées par l'autotransformateur sur volteur 44 et les anodes réunies entre elles et au pôle positif du réseau à courant con tinu par l'intermédiaire de la bobine d'induc tance 45.
Le fonctionnement du système est analogue au précédent ; toutefois, il présente une particularité intéressante : on sait que le redresseur direct monté en hexaphasé avec bobine d'absorption présente une caractéristi que de chute de tension ayant l'allure de la courbe 46 sur la fig. 7 ; la tension tombe d'abord très rapidement de la valeur Û,,. correspondant à la marche à vide jusqu'à la valeur 0,866 UQO, et ceci pour une valeur de la charge T,, connue sous le nom de charge critique ; la caractéristique est ensuite beau coup moins inclinée jusqu'au courant de pleine charge I.
La caractéristique externe du redresseur inversé est rectiligne, du genre de la courbe 47, deux fois plus inclinée que la deuxième branche de courbe 46, et l'ordonnée à l'ori gine peut être réglée en agissant sur le rapport de transformation - de l'autotransfor mateur 44. On peut donc la régler de ma nière à absorber la plus grande partie de la surtension qui se produit sur le redresseur direct au-dessous de la charge critique : un faible courant est alors débité en permanence par le redresseur direct dans le redresseur inversé qui récupère la puissance correspon dante. L'inconvénient bien connu du redres seur hexaphasé avec bobine d'absorption dis paraît donc au prix de pertes supplémen taires minimes.