Dispositif convertisseur de courant électrique. La présente invention concerne un dispo sitif convertisseur de courant électrique pour transformer des courants alternatifs de ten sion relativement basse en courant continu de haute tension et vice versa.
La transmission de courant continu à haute tension possède certains avantages bien connus, et des essais les plus variés ont été faits pour surmonter les difficultés rencon trées lors de la réalisation de ce problème. Dans des convertisseurs du genre dans lequel on emploie des redresseurs à vapeur de mer cure, dont les tensions sont combinées de façon additive, la commande de synchronisa tion des redresseurs comporte de notables dif ficultés.
De plus, dans un appareil de ce genre, l'isolement et l'espacement nécessaire des conducteurs conduisant des voltages éle vés, lorsque les redresseurs sont installés à distance de la source du courant alternatif qui doit être transformé, augmentent le coût de l'appareil dans une mesure telle que les avan- tages inhérents à- la transmission à courant continu se trouvent annihilés. Parmi ces avan tages, il est à mentionner que le voltage en courant continu peut être 1,4 fois plus grand que le voltage effectif en courant alternatif pour le même maximum de contrainte. La longueur de la ligne de transmission n'est pas limitée par des considérations de stabilité et des câbles peuvent conduire 2 à 4 fois le vol tage en courant continu, 2 à 4 fois le voltage admissible en courant alternatif.
La présente invention a pour but d'élimi ner les désavantages et difficultés de earac- tère'constructif d'un convertisseur du type de redresseur à voltage élevé; en effet, dans le dispositif suivant l'invention, on peut placer tous les redresseurs à proximité immédiate du transformateur d'énergie de façon à former avec celui-ci un ensemble unitaire. En outre, on peut utiliser pour la commande synchrone des redresseurs les conducteurs existants con duisant l'énergie de l'appareil comme conduc- teurs pour les courants commandant l'excita tion de tous les redresseurs.
Le dispositif convertisseur de courant sui vant l'invention comporte une pluralité de re dresseurs à ignitron reliés en série en relation additive de voltage entre les bornes de débit, un circuit d'alimentation pour ces redresseurs renfermant l.- secondaire d'un transformateur de puissance, dont. le primaire est relié à une Iibne à, courant alternatif:
il est ca.raclérisé par des moyens pour superposer des impul sions de haute fréquonc,@ i, la ligne d'alimen tation en vue dc la commande de la. conducti vité desdits redresseurs.
Dans ces conditions, un ensemble du tubes redresseurs du type métallique à enveloppe scellée peut alors être placé à proximité im médiate du transformateur de puissance dans une mAme enveloppe protectrice et:
être im mergé dans le même bain d'huile que les en roulements de ce transformateur. D:# celte façon, les conducteurs reliant les difféi,r,rits enroulements du transformateur aux électro des des redresseurs aussi bien que les fils d'interconnexion entre les redresseurs peuvent être très courts et être protégés par l'isolement formé par l'huile du transformateur.
Tout cet ensemble forme alors une unité compacte ren fermant tous les éléments nécessaire: et n e laissant en sortir à, l'extérieur que les conduc teurs d'alimentation ef de débit.
Une forme d'exéeiition de l'objet de l'in vention est représ#-ritée, à titrd'exemple, au dessin ci-annexé, dans lequel: La fi-. 1 en représente le schéma de (-ou- plage des différentes parties de l'appareil. ei- la fig. 2 donne une élévation, partie en coupe, d'une forme d'exécution pratique de celui-ci.
L'appareil dont le schéma de couplage est représenté à la. fig. 1, comporte une 1>a,tteri@ de redresseurs 1, l'. ?, 3. 3' disposés par groupes de deux, chacun de ces groupes étant relié en un circuit à, onde complète respecli- vement aux enroulements 4, :5 et 6 du secon daire du transformateur 7. CE, dernier e;
1 monté conjointement avec les redresseurs en une structure unitaire compacte indiquée par 1e rectangle en traits mites à .la fig. 1, de sorte que toutes les connexions du transforma teur 7 aux anodes des redresseurs peuvent être litssi courtes que possible et qu'il n'y a que les deux fils d'alimentation de l'enroulement primaire 8 du transformateur 7 et les fils de débit de la ligne de courant continu à. voltage élevé qui sortent à l'extérieur (le cett'e cons truction d'ensemble.
Les redresseurs employés ici sont du type connu sous la désignation d'ibnitrons. Comme on le voit dans le schéma de couplage de la fig. 1, le premier groupe d'ignitrons a ses cathodes .9, 9' reliées ensem ble et se.;; anodes 1?, 1?' reliées aux bornes de l'enroulement; secondaire 4. dont le point médian se relie à. tin enibrancliement pour for mer la borne négative de l'appareil.
Le point (le jonction des cathodes 9, 9' est relié à son tour à l'enihranchement central de l'eiiroule- ment secondaire suivant 5, dont les bornes sont reliées aux 1110(e- ]Ï"), 13' respectivement du second groupe de redresseurs ?, '?'.
Les ca thodes 11) e1: M' de celui-ci sont reliées en semble et le point (le ,jonction de cette cou , nexion test relié à 1 embranchement central du troisième enroulement secondaire 6. dont le; bornes sont reliées aux anodes 1.4, 1.4' du troisième groupe de redresseurs 3. 3' respecti vement. Les cathodes '11.
Il' de ce groupe _ç#oiit reliées ensemble et le point de jonetiori de cette connexion forme la borne positive de la ligne ïi courant continu. En reliant les cii- thodes de chaque paire de redresseurs aux anodes des redresseurs de la paire suivante, le débit de chaque paire de redresseurs fone- tionnailt dan;
11ï1 cirrnil redresseur a onde complète est combiné de façon additive et le voltage entre les bornes de débit cle la ligne à courant continu sera la somme des volta,g(a fournis par foule,,-<B>les</B> paires de redresseurs. L'enrouIeinent primaire 8 du transformateur 7 est le côté de l'alimentation de courant alter natif à bas voltage de l'appareil relié si. la ligne d'énergie à, courant alternatif représen tée par les conducteurs 15 et 15'.
Le réglage (les redresseurs pour les faire travailler en syncliroiiisme avec le courant alternatif d'alimentation et simultanément pour chaque groupe de redresseurs est effec tué par des courants de réglage à haute fré quence superposés au courant alternatif d'ali mentation. Chaque redresseur ignitron com porte son électrode d'allumage 16, 16', 17, 17', 18, 18', respectivement, laquelle est reliée à son anode correspondante par l'intermédiaire d'une capacité et d'une inductance .en série.
Le circuit de résonance série comprenant cette capacité et cette inductance a une valeur choi sie telle que, dans chaque paire de redres seurs, un circuit de résonance obéisse à une fréquence et le second circuit de résonance à une autre fréquence, la même condition carac téristique étant maintenue dans chaque paire de redresseurs. Autrement dit, le condensateur 19 et l'inductance 20 associés au redresseur 1 ont des caractéristiques électriques similaires à. celles du condensateur 19 et de l'inductance 20 associés au redresseur 2 et-au redresseur 3, tandis que le condensateur 21 et l'inductance 22 associés au redresseur l' ont des caracté ristiques électriques similaires à celles du con densateur 21 et de l'inductance 22 associés au redresseur 2' et au redresseur 3'.
De cette manière, l'électrode d'allumage d'un des re dresseurs de chaque paire obéira à l'influence d'une certaine fréquence de commande, tandis que l'électrode d'allumage de l'autre redres seur de chaque paire obéira à l'influence d'une autre fréquence de commande, différente de la fréquence premièrement mentionnée. Les deux fréquences de commande distinctes peu vent être engendrées par des oscillateurs ap propriés indiqués schématiquement à la fig. 1 par des rectangles marqués \0I et O II. Les fréquences de commande des oscillateurs sont alternativement envoyées dans la ligne à tra vers un distributeur 23 ayant deux interrup teurs rotatifs 24 et 24' et des condensateurs de couplage 25 et 25'.
Des bobines de choc 26 et 26' sont insérées dans la ligne pour éviter le passage des courants à fréquence élevée du côté d'alimentation de l'appareil. Le distri buteur 23 est actionné par un moteur syn chrone 28 ayant un dispositif décaleur de phase approprié indiqué schématiquement par un rectangle marqué<I>D Ph.</I> Dans le fonctionnement de l'appareil, la rotation des interrupteurs 24 et 24' est coor donnée à la variation demi-cyclique de cou rant de la ligne d'alimentation de telle façon que, pour chaque demi-période, l'un des oscil lateurs .est relie à la ligne et, pour la demi- période suivante, l'autre oscillateur fournit l'énergie à haute fréquence.
Comme susmen tionné, les circuits syntonisés sont sélectifs pour une fréquence dans un redresseur de cha que paire. Il en résulte que, lorsqu'en consi dérant les valeurs instantanées, le voltage de l'enroulement 4 du transformateur 7 est posi tif. à l'anode 12 du redresseur 1 et similai- rement dans les enroulements 5 et 6 aux ano des 13 et 14 des redresseurs 2 et 3 par rap port aux cathodes. de ceux-ci, l'oscillateur fournissant une fréquence à laquelle les élec trodes d'allumage 16, 17 et 18 des tubes re dresseurs mentionnés sont résonantes, sera celui qui est relié à la ligne par l'un des in terrupteurs rotatifs 24, 24'.
D'autre part, à la demi-période suivante, lorsque le second re dresseur l', 2' et 3' dans chaque paire reçoit un potentiel positif des enroulements respec tifs du transformateur 7, ce sera l'autre oscil lateur qui sera relié à la ligne d'une manière similaire et les circuits syntonisés associés aux électrodes d'allumage 1F', 17' et 18' seront excités de façon à se mettre en état de con- duction de courant.
En suivant le circuit par rapport @à la circulation du courant sur le côté de débit à courant continu de l'appareil, on supposera que l'oscillateur O I, lequel, en se référant à la fig. 1, est justement relié à la ligne lorsque le segment conducteur de l'in terrupteur rotatif 24 est en contact avec le balai 27, fournit de l'énergie de commande et que les circuits syntonisés 19 et 20 seront soumis à la fréquence de l'oscillateur.
En ajustant convenablement le dispositif déca- leur de phase du moteur synchrone 28, la po sition du distributeur 23 peut être coordonnée de façon qu'à l'instant où les anodes des re dresseurs 1, 2 et 3 sont positives par rapport aux cathodes de ceux-ci, le courant -à haute fréquence circulant dans les circuits synchro nisés crée une tache cathodique et que les redresseurs susmentionnés atteignent un état de conductivité de courant.
Le passage de courant se fait de la borne de débit né-ative à travers une moitié de l'enroulement secon daire 4, l'espace à arc du redresseur 1 à la cathode 9, ensuite par l'intermédiaire du con ducteur 29 à une moitié de l'enroulement se condaire 5, l'espace à arc du redresseuir ?, la cathode 1.0, puis par le conducteur 29' à tra vers une moitié de l'enroulement secondaire 6, l'espace à. arc du redresseur 3 à la cathode 11, d'où il rejoint la borne positive du circuit de débit.
Pour la demi-période suivante, le cou rant est transféré à. l'autre moitié de chacun des enroulements secondaires 4, 5 et 6, le se cond redresseur de chaque paire étant excité. En ce moment, l'interrupteur rotatif 2Y' relie l'oscillateur 0 II à la ligne, le balai<B>27'</B> lou chant le segment condneteur de l'interrupteur rotatif ?4'.
Le circuit de commande à haute fréditejice n'a été représenté ici qu'à titre d'exempl# -t on pourrait employer d'autres dispositifs (le commande employant par exemple des tubes à vide pour la, distribution alternée à la. ligne des courants de fréquence élevée.
L'appareil convertisseur représenté à la fig. '? comporte une enveloppe 31 du genre généralement employé pour les transforma- teurs. Dans cette enveloppe 31 sont placé toutes les parties intégrantes de l'ensemblr, telles que le transformateur de puissance î et les redresseurs à.
ignitron Îa. proximité immé diate des enroulements du transformateur. Dans la partie sectionnée de la fig. ?. on a représenté l'enroulement primaire 8 et les en roulements secondaires 4 et 5.
Les redresseurs i-nitrons 1, l' et ? sont 111011f64 tout Prè, des enroulements particuliers reliés aux redi-s- seurs par des connexions. Les éléments de ré- glarre comportant les capacités 19 et les in- !luetances
?0 formant un des circuits svnto- irisés, et les autres circuits s < : ntonisés compre nant les capacités 27. et; les induclances ?? sont rntunis de protections isolant- appro priées 3i@ et 30' qui sont montées tout prés des re@lr@#@seurs, Le,, circiiit,; d'alimentation e t de débit de l'appareil convertisseur sortent de l'enveloppe 31 au moyen d'isolateurs 3?, 32' et 33, 33', respectivement.
Les parties consti tutives de l'appareil convertisseur à l'intérieur de l'enveloppe sont immergées dans un liquide isolant, tel que de l'huile 34, dont l'enveloppe est remplie jusqu'à, un nïveau requis.
Grâce au dispositif de commande à, haute fréquence, on obtient une structure compacte de l'appareil convertisseur, qui permet dans une enveloppe unique l'a.s@embla._@e de toutes les parties constitutives en relation étroite les unes par rapport aux autres, avec un mini mum de perte et une grande simplicité de construction.