Dispositif d'alimentation d'un circuit de charge à partir d'une source de courant alternatif. L'invention concerne un dispositif d'ali mentation d'un circuit de charge à partir d'une source de courant alternatif, caracté risé par ee qu'il comporte des moyens pour maintenir une tension sensiblement constante aux bornes du circuit de charge malgré les variations de tension survenant dans la source d'alimentation en courant alternatif, ces moyens comprenant un circuit. déphaseur utilisant des éléments de résistance avant des caractéristiques de résistance négatives en fonction de la tension aux bornes de ces élé ments.
Dans le dessin qui représente un exem ple de réalisation de l'invention et dans le quel les mêmes numéros de référence dési gnent. les mêmes pièces La fig. 1 est. un schéma des connexions du circuit primaire d'un transformateur de sou dure triphasé à trois enroulements, ce schéma montrant. les éléments électroniques et les connexions de circuits commandant. l'allumage des ignitrons.
La fig. 2 représente le transformateur d'utilisation.
La fig. 3 est un schéma représentant le déphaseur qui fait partie de l'objet de l'in vention.
La fige 4 est un diagramme vectoriel.
La fig. 5 représente les diagrammes des courants primaire et secondaire du transfor mateur d'utilisation. Comme le montre les fig. let 2, le circuit primaire du transformateur de soudure tri phasé comprend trois enroulements primaires indiqués par les numéros de référence 10-11, 12-13 et 1.4-15, chaque enroulement étant relié individuellement à une phase de la source triphasée d'alimentation.
Les fils Ll, L2 et L3 représentent les conducteurs de la source triphasée et l'on voit que l'enroulement primaire 10-11 est relié aux conducteurs Ll et.
L2, l'enroulement 12-13 aux conducteurs L2 et L3 et l'enroulement 14-15 aux con ducteurs L3 et Ll. Chaque enroulement pri maire est constitué, par deux enroulements partiels montés en série, et, à titre d'illus tration, de telle manière qu'il y ait un en roulement de chaque côté de deux ignitrons montés en opposition, et munis de dispositifs de commande reliés électriquement à ces igni trons pour commander le passage du courant dans l'enroulement primaire respectif.
Le cir cuit secondaire ou circuit de charge 23 du transformateur représenté, à titre d'exemple à la fi-. 2, peut. être constitué par un cou- clucteur en cuivre relativement gros enroulé en plusieurs spires reliées par induction aux enroulements primaires.
Le dispositif de commande des divers en roulements exerce une action de commande telle qu'une alternance positive ou négative du courant alternatif soit envoyée aux enrou lements par impulsions successives, par exem ple, l'un des ignitrons commandant le pas- sage du courant dans l'enroulement primaire 10-11 est rendu conducteur de manière qu'une alternance du courant de la phase Li, L2 soit envoyée à cet enroulement (voir éga lement fig. 5). Avant que l'effet d'aimanta tion produit par le passage de ce courant clans cet enroulement ne disparaisse, une alternance du courant. de la phase L2, L3 est envoyée à l'enroulement primaire 12-l3, l'un des ignitrons commandant cet enroulement ayant été, dans ce but, rendu conducteur par une impulsion.
De même, l'un des ignitrons dc l'enroulement 14-15 est fait conducteur après un certain temps et une alternance de courant de la phase L3, L1 passe dans cet enroulement. Le fonctionnement du dispositif de commande peut continuer de cette manière, de sorte que les impulsions de courant d'ai mantation traversent les enroulements pri maires dans le même sens, jusqu'à. ce que l'augmentation produite dans le flux magné tique atteigne un maximum déterminé d'avance; à ce moment, les trois ignitrons du groupe sont rendus non conducteurs.
L'aug mentation du flux magnétique a pour effet d'induire un courant de sens unique dans le circuit secondaire ou circuit de charge, ce cou rant étant un courant pulsatoire d'amplitude croissante. Pour que le flux magnétique aug mente d'une fanon continue et régulière, il faut que le passage du courant dans les en roulements soit commandé par les ignitrons qui redressent les courants des phases respec tives de manière que ces courants circulent. dans un seul sens.
Ainsi, chaque impulsion de courant d'aimantation traversera son enrou lement primaire dans un sens tel qu'elle aug mente le flux magnétique et qu'une impul sion de courant soit. induite dans le circuit. de charge, cette impulsion étant produite par le débit combiné des phases d'alimentation po lyphasée pour cette excitation particulière.
La fig. 1 représente un type de dispositif de commande servant à régler l'allumage des divers ignitrons et à maintenir ceux-ci con ducteurs pendant la période d'aimantation désirée.
Il faut que le dispositif de commande rende alternativement conducteurs des jeux ou groupes d'ignitrons, de manière que le sens du courant qui traverse les enroulements puisse être inversé pour chaque excitation afin d'engendrer un courant alternatif de basse fréquence dans le circuit secondaire ou circuit de charge.
La. fig. 2 représente le transformateur d'utilisation 100 dont les bobines primaires sont respectivement pour chaque phase les bobines 10 et 11,<B>12</B> et 13 et enfin 1.4 et 15 de la fig. 1. Les fils<I>L l,</I> L2 et L 3 représentent les conducteurs de la ligne d'alimentation a. courant. alternatif. Le transformateur, qui est indiqué d'une façon générale par le numéro de référence 100, comporte un circuit secon daire 23 alimentant par exemple les électro des de soudure.
Un régulateur chronométrique relié élec triquement aux bornes X, F et 7 commande h,. conductibilité des ignitrons 16 et 18 de l'enroulement. primaire 10-l.1 d'une façon déterminée d'avance.
Des circuits couplés par induction sont. employés pour les ignitrons 20-22 de l'enroulement. primaire<B>12-13</B> et pour les ignitrons 24-26 de l'enroulement primaire 14-7.5, de manière que le fonction nement de ces ignitrons suive celui des igiii- trons conducteurs 16, 18; lesdits ignitrons s'allumant ainsi successivement de la façon déterminée par le déphasage entre les tensions du réseau d'alimentation.
Les ignitrons de chaque paire sont- reliés entre eux en anti parallèle et montés en série avec leur enroule ment px"imaire particulier, chaque ignitron comprenant. une anode, une cathode à mer cure et une électrode de commande, de la fa con bien connue dans ]Industrie. Une lampe d'allumage, qui peut. être un thyratron, est.
montée pour chaque ignitron et indiquée par les numéros de référence 27, 28, ?9, 30, 31 et 3'?. Les thyratrons 27, 28 des ignitrons respectifs 16-18 sont. reliés électriquement. aux points de commande X, F et 7. Le point X est un point de cathode commun obtenu en connectant. les extrémités du bobinage sur lequel X est une prise médiane aux cathodes des tlivra- trons 2 7 et 28.
Le point F est relié électri- quenrent à la grille à écran 3:3 du thyratrorr- 27 et, d'une manière analogue, le point Z est relié à la grille à écran 34 du thyratron 2T. lia grille de commande 35 du thyratron 27 est reliée à l'enroulement secondaire 36 d'un transformateur 37 dont le primaire est monté dans le déphaseur de commande, déphaseur qui est représenté dans la fig. 3 et qui va être décrit en détail.
D'une manière analogue, lit grille 38 du thyratron 28 est reliée électri quement à l'enroulement secondaire 39 du transformateur 37. Pour maintenir non con ducteurs les ignitrons 16 et. 18, les bornes Y et 7. sont maintenues négatives par rapport. à la borne X. L'action des valves électriques consiste à faire en sorte que le courant ne passe que lorsque les anodes de ces valves sont positives. Lorsqu'on désire provoquer ]'allumage de 1'ignitron 16, la borne Y est rendue positive par ].'action du régulateur chronométrique et le potentiel de la borne Z est maintenu négatif.
Bien que la. borne Y et, par conséquent, la grille de commande 33 du thyratron 27 soient maintenant. positives par rapport à la cathode de ce thyratron, celui-ci ne s'allumera que lorsque sa grille de commande 35 sera également rendue positive. En raison < les enroulements secondaires 36 et 39 du transformateur<B>37,</B> il existera une ten sion alternative dans le circuit de grille des thyratrons. (huant à la ,Trille 35, elle sera rendue positive par rapport à sa cathode à un certain moment. de l'alternance pour cette phase particulière, moment qui est déterminé par le déphaseur de commande.
Le cas échéant, le thyratron 27 s'allumera sous l'a-2- tion combinée des tensions agissant sur la grille à écran 33 et la grille de commande 35, rendant ainsi l'i@-rritron 7 6 conducteur pour faire passer une alternance du courant ou une partie de cette alternance, qui passera de Lz à Lr en traversant l'enroulement primaire <B>10-11.</B> Il est bien entendu que les ignitrons 16,
20 et 24 forment un groupe destiné à l'aire passer du courant dans un sens dans leurs enroulements primaires respectifs, tan dis due les ignitrons 18, 22 et. 26 forment le deuxième groupe servant à faire passer du courant dans le sens opposé dans leurs en roulements respectifs.
Le courant qui passe dans l'enroulement primaire 10-1l, de la facson décrite ci-dessus, développera une tension dans un certain sens aux bornes de l'enroulement 40 qui forme l'enroulement, primaire d'un transformateur 41, cet, enroulement primaire étant monté en parallèle avec ].'enroulement primaire 10 du transformateur de soudure.
Le transforma teur 41 possède plusieurs enroulements se condaires montés dans des circuits de com mande combinés avec les enroulements pri maires 12-13 et 14-7.5, ces circuits de com mande étant excités de la manière qui va Être décrite, pour provoquer l'allumage d'un ignitron de la paire, par suite du passage du courant dans les ignitrons directeurs 16 ou 18.
Le circuit de la grille à. écran du thyra- tron 29 comprend l'enroulement secondaire 42 du transformateur 41 et une source de tension continue telle qu'une batterie d'accu mulateurs 43. Cette batterie est reliée de la. façon re présentée de telle manière que son pôle posi tif se trouve du côté de la cathode du thyra- tron 29, le pôle négatif de la batterie étant relié électriquement à la grille-écran 44.
Le circuit de la grille-écran du thyratron 30 comprend, d'une manière analogue, un en roulement secondaire 45 du transformateur 41 et. une source de tension continue consti tuée par une batterie d'accumulateurs 43 dont le pôle positif est relié à, la cathode de l.'ignitron 30, tandis que le pôle négatif est relié électriquement à la grille-écran 47. La grille de commande 48 du thyratron 29 est reliée électriquement à l'enroulement secon daire 49 qui constitue le circuit de la .grille de commande de ce thyratron.
D'une manière analogue, la grille de commande 51 du thy- ratron 30 est reliée électriquement. à, l'enrou lement secondaire 52 qui constitue le circuit de la grille de commande de ce thyratron. Les secondaires 49 et 52 ont un primaire commun, l'ensemble constituant un transformateur 50 en tous points semblables au transformateur 37 et monté dans le déphaseur de commande, comme le montre nettement la fi-. 3.
Les thyratrons<B>M.</B> et<B>32</B> des ignitrons '224 et 26 sont reliés électriquement à des circuits semblables de grille-écran et de grille de com mande et il ne semble pas nécessaire de dé crire cet ensemble qui est une répétition du précédent. Il suffit de signaler que les secon daires 53 et 56 du transformateur commun 41 sont montés dans le circuit. de la grille à. écran du thyratron, et que les secondaires 61 et 64 du transformateur déphaseur 62 sont montés dans le circuit de la grille de com mande de cette phase.
On a. expliqué que le passage du courant clans l'enroulement primaire 10-11 dévelop pera une tension dans un certain sens aux bornes du primaire 40 du transformateur 41. Une tension dans un certain sens sera aussi développée aux bornes des secondaires 42, 45 53 et 56 du transformateur 41. Si l'on consi- clère le sens du courant qui passe dans l'en roulement primaire 10-11., on verra que la tension due à. ce courant aura, dans les se condaires 42 et 53, une polarité opposée à celle de la batterie 43. Toutefois, dans les secondaires 45 et 56, la polarité de cette ten sion continue est telle qu'elle s'ajoute à la batterie 43, de manière que les grilles-écran soient maintenues négatives.
Dans les secon- claires 42 et 53, la tension opposée ou con traire est telle que la grille-écran des thyra trons 31 et 29 soit rendue positive, de ma.- nière que ces thyratrons s'allument au mo ment. déterminé par les grilles de commande 48- et 60 dans l'alternance de leur phase res pective.
Ces grilles sont commandées par le dépha- seur de commande. Le déphasage entre cha que phase du réseau triphasé est de 120 de grés, de sorte que l'alternance qui passe dans l'enroulement primaire 12-13 est décalée de 120 degrés par rapport à l'alternance qui passe dans l'enroulement 10-11. Toutefois, on peut retarder le passage de l'alternance dans 1-'enroulement 12--l3 en réglant en con séquence le dispositif de commande des pha ses. Ce dispositif rend positif le potentiel de la grille-écran du thyratron 29 un certain retard après le passage à zéro de l'alternance du courant provenant du fil de phase alimen tant l'enroulement 12-13.
Le thyratron 29 devient seulement à ce moment conducteur et allume l'ignitron 20 pour la passe de l'im pulsion de courant qui passe en conséquence de L3 <I>à</I> L..
L'alternance de courant suivante ou une partie de cette alternance est, commandée de manière à passer dans ].'enroulement pri maire 14-15, cette impulsion passant par l'ïgnitron 24 lorsque l'action combinée des tensions agissant sur la grille-écran 55 et la grille de commande 60 dit thyratron 31 est telle qu'elle provoque l'allumage de ce thyra- tron. Des impulsions de courant successives passeront -dans les enroulements suivant les phases respectives, de sorte qu'un courant dans un certain sens passera dans chaque enroulement. Cette opération continuera tant que le régulateur chronométrique maintien dra un potentiel positif au point Y.
Au bout d'un intervalle de temps déterminé d'avance, le régulateur chronométrique rendra le point Y négatif, l'excitation étant ainsi terminée.
Le circuit de commande reste au repos, ce qui peut constituer le temps d'interruption entre les excitations successives des enroule- n:ents primaires du transformateur de sou dure.
Pour l'excitation suivante des enroule ments primaires, le potentiel est rendu posi tif au point Z, Y étant maintenu négatif. L'ignitron 18 devient maintenant l'ignitron directeur; il est. traversé par une impulsion de courant allant de Ll <I>à</I> L. dans l'ordre d < # phase voulu lorsque la grille-écran 34 et la grille de commande 38 sont rendues toutes deux positives. Le courant passe dans l'en roulement primaire 10=l1 dans le sens opposé à celui de l'excitation précédente et, en conséquence, la tension continue dévelop pée aux bornes de l'enroulement primaire 40 et des secondaires du transformateur 41 est.
telle qu'elle rende les ignitrons 22 et 26 con ducteurs à intervalles successifs, tout en main tenant les ignitrons 20 et 24 non conducteurs. La tension dans un certain sens développée aux bornes des enroulements secondaires 45 et 56 sera opposée à la. tension de polarisation de la batterie 43 et rendra positives les gril- les à écran 47 et 58. Les thvratrolis 30 et 32 s'allumeront lorsque leurs V grilles de com mande deviendront également positives au moment particulier déterminé dans leur alter- nanee par le réglage du déphaseur de com mande.
Les circuits de grille-écran des lampes d alluma -e 29, 30 et 31, 32 comprennent une résistance 65 et un condensateur 66 montés en parallèle avec l'enroulement secondaire da circuit particulier.
Ce condensateur et cette résistance sont nécessaires pour maintenir la tension développée aux bornes des secondaires lorsqu'une impulsion de courant passe dans l'enroulement 10-1_l, car, lorsque le conden- sateur 66 est chargé, il se décharge à tra vers la résistance 65, la durée de la décharge étant choisie de manière il tenir compte du retard maximum eatrsé dans l'allumage par le déphaseur (le commande.
Au movell des grilles de commande des thyratrons, il est. possible de régler le mo ment. de l'allumage par rapport à. l'onde si- rlus6fdaie de la tension d'alimentation et de faire ainsi varier l'amplitude du courant se condaire et son effet, de chauffage.
Le dépha- seur appliqué dans le dispositif en question petit être réglé à la main et déplace aussi automatiquement le point d'allumage des divers ignitrons pour eompenser les va riations survenant dans la tension du réseau, dE manière < lue le courant de soudure sort maintenu sensiblement. constant pour tout ré glage particulier de la chaleur, déterminé d'avance par le réglage manuel.
On verra par la fig. 3 que le transforma teur 37, qui possède les secondaires 36 et 39, est muni d'un enroulement primaire 70. Le transformateur 50, qui possède les secondaires 49 et 52, est muni d'un enroulement primaire 71 et d'une manière analogue le transfor- nïateur 62, qui possède les secondaires 61 et 64, est muni de l'enroulement primaire 72. Ces enroulements primaires sont. reliés au réseau de déphasage au moyen des potentio mètres 73, 74 et 75 et de résistances fixes désignées par R3. Chaque potentiomètre est muni d'un curseur désigné par les numéros de référence 76, 77 et 78.
Trois groupes de résistances constitués par une résistance R et une résistance R., montées en série sont mon tés en triangle sur le réseau triphasé, comme le montre la fig. 3. Le schéma de la fig. 4 représente, au moyen des vecteurs de tension, 1 déphasage existant entre les différentes parties du déphaseur. Le vecteur D-E repré sente la, tension existant aux bornes de l'en- rculement primaire 70 du transformateur 3 7 lorsque les curseurs des trois potentiomètres occupent respectivement les positions D, E et F.
Les trois curseurs sont fixés sur un arbre commun et. reliés, de la façon représen tée, aux potentiomètres 73, 74 et 75 et aux enroulements primaires des transformateurs 37, 50 et 62. Lorsque l'arbre commun tourne, tous les curseurs se meuvent dans un certain sens jusqu'à des distances égales à partir des points D, E et F.
Les résistances R2 sont faites en matière dont, la résistance ne varie que d'une façon négligeable en fonction des variations de ten sion. Toutefois, les résistances R sont faites en matière ayant une caractéristique de ré sistance négative par rapport aux variations de tension. En d'autres termes, lorsque la tem pérature des résistances R augmente, la résis- tanee en ohms de celles-ci diminue suivant un rapport mathématique qui peut être dé- t:
erminé. Lorsque la tension du réseau aug mente, le courant. qui traverse chaque paire de résistances R et R2 augmente également, ce qui fait que la température des résistances augmente de manière à provoquer une dimi nution de la résistance.
Les vecteurs de tension A-B, B-C et C-A représentent les déphasages par rap port au réseau entre les points 4, B et C lorsque les résistances R et R2 ont la même valeur pour la tension de travail normale.
Lorsque la tension du réseau d'alimentation en courant alternatif triphasé augmente, on conçoit que le rapport entre R et R2 dimi- nue et que le rapport de phase entre les points A-B, B-C et C-A change et de vient celui qui est indiqué par les lignes en tirets reliant les points A', B' et C'. La ten sion aux bornes des enroulements primaires des transformateurs 37.
50 et 62, tension qui est indiquée par les vecteurs D-E, E-F et F <B>-D,</B> lorsque la tension est normale, avance jusqu'aux positions D' E', E'-F' et P'--D'. La phase de la tension aux bornes des secon daires de chaque transformateur 37, 50 et 62 est décalée en conséquence à partir de la position antérieure, de manière à retarder l'allumage des thyratrons commandés par leurs secondaires respectifs.
Les ignitrons commandés par ces thyratrons s'alluiiner,ont, par conséquent, à un moment ultérieur dans l'alternance de leur phase respective; les dif férentes conditions sont telles que le courant de soudure est ainsi maintenu constant au lieu d'augmenter, comme cela serait. normale ment le cas par suite de l'augmentation de la. tension du réseau.
La fig. 4 montre le déphasage entre les trois tensions de ligne et le déphasage aux bornes de l'enroulement primaire et des en roulements secondaires du transformateur 37 pour des conditions existant pour la tension normale et pour une tension de ligne augmen tée.
Pour une tension normale comme celle qui est indiquée par le vecteur D-E, on voit que cette tension est en phase avec sa tension de ligne Ll-L2. Toutefois, par suite de l'aug mentation de la tension de ligne et de la va riation qui en résulte dans le rapport entre X et R2, Lin déphasage automatique de la tell- sion D E, tel qu'on vient de le décrire, est effectué, de sorte que cette tension est retar dée,
comme cela est indiqué par la ligne en tirets D' E'. La -vitesse à laquelle la com pensation de tension peut être effectuée peut être déterminée d'avance par le choix des résistances R. Si on désire une compensation lente, on emploiera des résistances R ayant un grand retard thermique. Si l'on désire une compensation rapide, on emploiera des résistances R ayant une inertie thermique fai ble.
Les caractéristiques de résistance-tempé- rature ou les caractéristiques de résistance- tension des résistances peuvent être choisies de manière à effectuer tout degré de compen sation désiré entre des limites pratiques.
Le circuit. de déphasage décrit. ci-dessus peut être réglé à la main en plus du dépha sage automatique. En faisant. mouvoir les cur seurs 76, 77 et 78 dans le sens du mouve ment des aiguilles d'une montre, on peut retarder l'allumage des thyratrons, et l'on peut faire en sorte que ces lampes s'allument à un moment déterminé d'avance dans l'alter nance, suivant le réglage de la. position des curseurs, jusqu'à un retard maximum de 120 degrés.
La fig. 5 représente les diagrammes des courants primaire et secondaire dans le trans formateur d'utilisation.
Le diagramme 101 est celui des tensions triphasées appliquées aux points Ll, <I>L2,</I> L3. 1011 désigne la tension appliquée entre <I>LI</I> et L_2.
1.012 désigne la tension appliquée entre L2 et L3.
1013 désigne la tension appliquée entre L3 et Ll.
Le diagramme 102 donne la valeiiir du courant dans les bobines 10 et<B>Il'</B> placées entre les points Ll et L2.
Le diagramme 103 donne le courant dans les bobines 1.2 et 13 placées entre les points <I>L2</I> et L,,.
Le diagramme 104 donne le courant, dans les bobines 14 et 15 placées entre les points L3 et Ll.
Pour avoir le courant. dans le câble L I, il faut faire la somme des courants de Ll-L. <I>et</I> L, -L1.
Le résultat est donné sur le diagramme 105.
De même, pour avoir le courant dans le câble L2, il faut faire la somme des courants dans L2-L3 et Ll-L2, ce qui donne le dia gramme 106.
Enfin, le courant dans le câble L, est. la somme des courants dans L3 -L, et L2-L < _. ce qui donne le diagramme 1.07. Pour avoir le courant secondaire, il faut. faire la somme des courants dans les trois groupes de bobinages du transformateur, c'est-à-dire additionner les courants repré sentés par les diagrammes 102, 103 et 101.
Pour simplifier le tracé, on a supposé que le rapport de transformation est de 1.
lie résultat est fourni par le diagramme 108. La première alternance<B>108,</B> est obtenue par une tension de commande positive appli quée entre les points X et 5' et s'arrête dès que la tension de commande est- supprimée.
La deuxième alternance 1082 est obtenue par une tension de commande positive appli quée entre les points X et Z et s'arrête dès que la tension de commande est supprimée.