Dispositif convertisseur statique pour l'obtention de courant alternatif triphasé
à partir de courant alternatif monophasé
La présente invention se rapporte à l'obtention de courant alternatif triphasé à partir de courant alternatif monophasé, en particulier à l'obtention de courant alternatif triphasé ayant une fréquence différente de celle du courant d'alimentation monophasé.
On sait que l'on peut obtenir du courant alternatif triphasé en partant de courant alternatif monophasé ou de courant diphasé, et inversement, au moyen de convertisseurs rotatifs qui ne sont autres qu'un moteur monophasé ou diphasé accouplé à un alternateur triphasé.
On sait également qu'il est possible d'obtenir du courant triphasé à partir de courant diphasé, au moyen de transformateurs spéciaux connus sous le nom de transformateurs genre Scott ou autres ayant, d'une part, deux enroulements primaires destinés à être alimentés en courant diphasé et, d'autre part, deux enroulements secondaires connectés pour débiter du courant triphasé.
Les essais tentés jusqu'à ce jour pour obtenir, par des moyens statiques, du courant triphasé à partir de courant monophasé n'ont abouti qu'à des dispositifs compliqués et coûteux.
Le dispositif selon l'invention comprenant un transformateur Scott à deux enroulements primaires est caractérisé en ce qu'un enroulement primaire est relié à la source de courant monophasé et comprend une prise médiane et la source de courant monophasé est reliée à des moyens onduleurs de puissance qui, d'une part, reçoivent un courant continu fourni par des moyens redresseurs connectés à ladite source de courant monophasé et qui, d'autre part, sont assujettis à des moyens de commande de fréquence alimentés depuis la source de courant monophasé en question, pour débiter, dans chaque moitié de l'enroulement primaire à prise médiane, des alternances T de courant décalées de7 et se succédant à la cadence impo- sée par lesdits moyens de commande de fréquence,
L'autre enroulement primaire étant connecté à un circuit résonnant accordé sur la fréquence du courant devant alimenter le premier enroulement.
Dans une forme de réalisation avantageuse du dispositif à changement de fréquence, celui-ci est encore caractérisé par les points suivants: - les moyens de commande de fréquence comprennent par
exemple un multivibrateur astable ou tout autre moyen
équivalent alimenté en courant continu, depuis la source
de courant monophasé, par l'intermédiaire de moyens re
dresseurs, et délivrant à deux circuits adaptateurs d'impé
dance des impulsions de courant à la fréquence désirée et
T
décalées de - 2;
; - les moyens onduleurs, assujettis aux moyens de commande
de fréquence, consistent en un circuit de Wagner ou ondu
leur parallèle à charge inductive formée de l'enroulement
primaire à prise médiane du transformateur Scott, la prise
médiane précitée étant connectée au pôle positif des
moyens redresseurs, tandis que chacune des deux bornes
extrêmes de cet enroulement est reliée au pôle négatif de
ces moyens redresseurs par l'intermédiaire d'un thyristor
dont la gâchette est connectée, par l'intermédiaire d'une
diode, à un des circuits adaptateurs d'impédance des
moyens de commande de fréquence; - les moyens redresseurs alimentant les moyens onduleurs
comprennent un pont de Graetz redresseur double alter
nance.
D'autres particularités d'exemples d'exécution de l'invention ressortent de la description suivante qui est faite avec référence au dessin annexé, sur lequel:
la fig. 1 est le schéma de principe d'un dispositif pour la transformation de courant monophasé en courant triphasé;
la fig. 2 est un schéma fonctionnel d'une forme d'exécution du dispositif permettant d'obtenir un courant triphasé de fréquence et de tension arbitraires quelconques à partir de courant monophasé de fréquence et de tension quelconques;
la fig. 3 est un schéma de détail du dispositif de commande de fréquence comprenant le multivibrateur, le redresseur et les circuits adaptateurs d'impédance désignés respectivement par III, IIIa ct IIIb sur la fig. 2;
;
la fig. 4 est un schéma d'une variante simplifiée des circuits adaptateurs d'impédance de la fig. 3
la fig. 5 est un schéma des circuits de puissance que constituent l'onduleur et des moyens redresseurs- désignés respectivement par V et Va sur la fig. 2
la fig. 6, enfin, est un diagramme des courants que l'on rencontre en divers points du dispositif.
Le moyen général représenté sur la fig. 1 consiste en un transformateur Scott dont les secondaires A, B sont de type connu en soi, et connectés l'un à l'autre de la manière habituelle, lequel transformateur comporte un premier enroulement primaire C normalement alimenté à partir d'une source de courant monophasé quelconque et un deuxième enroulement primaire D qui est connecté à un condensateur E pour former un circuit résonnant accordé sur la fréquence du courant d'alimentation fourni au primaire C.
Le circuit résonnant D-E est, par induction par l'enroulement C, le siège d'un courant en quadrature par rapport à celui passant dans ledit enroulement C.
Tout se passe comme si les primaires du transformateur
T étaient alimentés en courant diphasé; le diagramme VII de la fig. 6 représente le courant circulant dans le deuxième primaire D, le courant qui circule dans le premier primaire C (jouant le rôle d'inducteur par rapport à D) étant décalé
T de-.
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Le dispositif qui, englobant le moyen général susvisé, permet d'obtenir, à partir d'un courant monophasé de tension et de fréquence quelconques, un courant triphasé de tension et de fréquence arbitraires quelconques, différentes de celles du courant monophasé précité, est représenté sur les fig. 2 à 5.
Sur la fig. 2, le redresseur IIIa fournissant le courant redressé destiné aux moyens de commande de fréquence III, est alimenté par un transformateur O.
Le redresseur Va fournissant le courant redressé de puissance destiné à l'onduleur de puissance est alimenté par le secteur par l'intermédiaire du transformateur O.
Le redresseur IIIa comprend, comme on le voit sur la fig. 3, un pont redresseur 1 à quatre branches alimenté par l'intermédiaire d'un fusible 2 et dont le courant de sortie est filtré, d'une manière connue, par un condensateur électrolytique 3 associé à une résistance 4, la sortie du filtre étant connectée au multivibrateur lii par un circuit de sécurité comprenant un transistor 5, une résistance 6 et une diode Zener 7, le pôle (-) étant à la masse M.
Le multivibrateur astable III est de type bien connu et ne sera donc pas décrit.
Les deux sorties de ce multivibrateur sont reliées, par l'intermédiaire de condensateurs de couplage 8a, 8b, respectivement, aux deux circuits adaptateurs d'impédance identiques
IIIb dont un seul va être décrit ci-après.
Ce circuit comprend un transistor d'attaque 9, de type
NPN, dont la base est reliée au condensateur de couplage 8a et dont le collecteur est relié à la base d'un transistor de puissance 10 de type PNP. L'émetteur-du transistor 9 et le collecteur du transistor 10 sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 11 et du primaire d'un transformateur d'impulsion 12a, I'émetteur du transistor 10 étant relié à la borne positive du redresseur IIIa.
Le deuxième circuit adaptateur d'impédance comprend le primaire de l'autre transformateur d'impulsion 12b.
Dans la variante représentée sur la fig. 4, les transformateurs d'impulsion 12a et 12b sont supprimés et les circuits adaptateurs d'impédance ne comprennent chacun qu'un transistor 13 de type NPN dont l'émetteur forme la borne de sortie 14a (14b) pour la commande de l'onduleur.
L'onduleur de puissance (fig. 5) comprend, comme moyens redresseurs d'alimentation en courant continu Va, un pont de Graetz 15 redresseur des deux alternances, la sortie du pont étant associée à un filtre comprenant un condensateur 16 et une self 17.
L'onduleur est formé d'un circuit de Wagner ou onduleur parallèle à charge inductive, laquelle charge est formée par l'enroulement primaire C du transformateur Scott T, enroulement primaire qui est formé de deux demi-enroulements Cl et C2 aboutissant à une prise médiane connectée à la borne positive du filtre 16-17.
Chacune des deux bornes d'extrémité de l'enroulement primaire C est reliée à la borne négative du filtre précité par l'intermédiaire d'un thyristor 18 dont la gâchette est connectée, par l'intermédiaire d'une diode 24, au secondaire du transformateur d'impulsion 12a ou 12b (ou à la borne d'impulsion 14a ou 14b dans le cas de la solution simplifiée des circuits adaptateurs d'impédance, solution représentée sur la fig. 4).
L'onduleur comprend encore un condensateur de commutation 19 connecté aux deux extrémités de l'enroulement primaire C.
Chacun des thyristors 18 est protégé, d'une part, des surintensités par un fusible ultra-rapide 20 et, d'autre part, des surtensions par un circuit RC 21 et une diode 22 qui amortis
dV sent les surtensions de commutation et limitent le au
dt démarrage du récepteur branché aux secondaires A et B du transformateur Scott.
Les surtensions peuvent également être limitées par des limiteurs 23 de type connu.
Des ensembles diode 25 - résistance 26, assurant le passage des courants de retour après le désamorçage de chaque thyristor 18, constituent le circuit de récupération du courant réactif.
Le deuxième primaire D du transformateur Scott T est en série avec le condensateur d'accord E et peut éventuellement être connecté à la masse par des ensembles RC 27 qui permettent des fuites symétriquement à la masse.
Sur les diagrammes de la fig. 6, on a représenté en:
I le courant d'alimentation monophasé (220 V - 50 Hz par exemple);
II le courant continu (310 V par exemple) redressé dans le pont de Graetz 15 et filtré;
IIIa les impulsions de commande fournies à l'un des thyr istors;
IIIb les impulsions de commande fournies à l'autre thyristor (200 Hz par exemple);
IV le courant dans l'un des thyristors;
V le courant dans l'autre thyristor;
VI le courant aux bornes du premier enroulement primaire C;
VII le courant aux bornes du deuxième enroulement primaire D;
VIII l'une des trois phases recueillies dans les secondaires
A et B, déphasées de (à 200 Hz par exemple).