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PLRk'i:C'l'IONN'.3VI?!.iVTS AUX COVRTIS3uR3 PUIYt"!iAS.S.
L'invention vise des circuits électriques destinés à des courants périodiques polyphasés, et plus particulièrement les circuits utilisant des val- ves électriques capables de produire des courants périodiques à nombre quelcon- que de phases.
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Jusqu'ici ,on a proposé divers arrangefûants pormettznt do con- vertir du courant continu en courant alternatif polyphasé au moyen de tubes de grande puissance, par exemple des tubes à vapeur fonctionnant comme "invertors".
On a déterminé la fréquence du courant alternatif fourni par ces dispositifs en faisant appel à une source séparée de courant polyphasé excitant les grilles des divers éléments. Il arrive parfois qu'on ne dispose pas, pour l'excitation
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dos grilles, d'une source de courant alterhatif ayant la fréquence et le nom- bre de phases désirés.
L'invention permet de remédierail cet inconvénient et de réaliser un appareil convertisseur à tubes, qui peut convertir le courant continu en cou- rant périodique effratnt telle fréquence et tel nombre de phases qu'on désire, en s'excitant lui-même, c'est-à-dire ne dépendant pas d'une source auxiliaire de courant alternatif, pour exciter les grilles. En outre, le fonctionnement du dis- positif convertisseur utilisant les tubes électriques et fournissant un débit élevé assure commément l'invention une fréquence qui n'offre pas les va- riations sous l'effet des variations de charge, constatées jusqu'ici avec les appareils existants.
L'appareil objet du brevet permet encore de fournir des courants périodiques de toutes fréquences et tous nombres de phases, convenant particu- lièrement comme générateur auxiliaire de courants périodiques pour l'excitation des grilles do commande des tubes à décharge dans un réseau important de trans- formation.
Uneautre caractéristique de l'invention est de permettre l'éta- blissement d'appareils convertisseurs comportant des tubes électriques dans les- quels la fréquence du courant périodique fourni peut se régler dans de larges limites.
Suivant la présente invention, on prévoit plusieurs circuits reliés en parallèle à une source de courant continu, un circuit au moins étant prévu pour chaque phase du courant polyphasé qu'on désire produire. Dans chacun de ces circuits sont introduits un tube électrique à décharge et une impédance (qui peut être une résistance, ou un enroulemmt inductif ou un enroulement de transformateur). Des condensateurs de commutation sont reliés entre certains des circuits de valves, pour effectuer le transfert d'énergie entre les différents tubes. Une tension négative de polarisation est appliquée à la grille de comman- de de chacun des tubes, et ceux-ci sont rendus conducteurs dans un ordre de suc- cession déterminé par annulation de la polarisation négative des grilles, selon la conductibilité du tube suivant dans la série.
Ces moyens d'annuler la pola- risation négative peuvent être, soit une liaison avec une impédance de grille de chacune des valves et la valve suivante, soit une liaison à transformateur axitre chacune des grilles et les plaques de certaines autres des valves.
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On compremdra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et sans aucune limita- tion, et dans lesquels :
La Fig.l est une représentation schématique d'une des formes de réalisation de l'invention, permettant la production d'un courant hexaphasé, avec accouplement de chacune des grilles à l'anode du tube suivant de la série, à travers une impédance.
La Fig.2 est une variante permettant la Réduction de courant alternatif diphasé.
La Fig.3 est une autre variante convenant particulièrement pour la production de courant triphasé.
Dans la Fig.l, l'énergie du circuit 8 à courant continu est con- vertie en courant hexaphasé au moyen des enroulements A à F. Le circuit de char- ge peut être relié directement aux bornes des enroulements inductifs, ou ces enroulements peuvent constituer les primaires de transformateurs de dbit dont les secondaires sont reliés au circuit de charge. L'appareil comporte plusieurs circuits en parallèle reliés aux bornes du circuit 8 à courant continu, à travers une résistance variable 9 et une réactance 10. Les circuits en parallèle compor- tent les valves 11 à 16, les résistances 21 à 26 et les enroulements de phases A à F.
Les valves 11 à 16 sont chacune pourvues d'une phase, d'une ca- tho'de et d'une grille; la préférence peut être donnée aux valves à vapour dans lesquelles l'amorçage du courant est déterminé par la tension d'une grilla de commande, et dans lesquelles le courant peut être interrompu seulement par ré- duction de la tension de plaque au-dessous de sa valeur critique. Dans certaines conditions de fonctionnement, on peut omettre, soit les résistances 21 à 26, soit les enroulements A à F. Les capacités 31 à 36 sont reliées antre los pas des différentes valves, tandis que les capacités 41 à 46 le sont entre le point commun des enroulements A à F et les plaques des valves 11 à 16.
Four que les diverves valves sciant rendues conductrices dans un ordre de succession déterminé, la grille de commande de chacune est reliée à la plaque de la valve suivante dans le sens de rotation des phases, au moyen d'un dispositif potentiométique- Par exemple, la grille de commande de la valve 11 est reliée, à travers la résistance 51 de limitation de courant, au point inter-
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médiaire d'un potentiomètre comportant les résistances 61 et 71, qui est bran- chée entre la plaque de la valve 12 et une barre omnibus de grille 27.
La barre 27 est à son tour reliée à la barre omnibus 28 qui constitue la liaison commune des cathodes des divers tubes à décharge, à travers un potentiomètre comportant la résistance 18 et une connexion variable 19 excitée directement aux bornes d'une batterie de polarisation négative 17. Le condensateur 91 est relié en pa- rallèle à la résistance 71, pour dos raisons qu'on indiquera plus loin.
Les grilles de commande des valves 12 à 16 sont reliées de même aux plaques des valves suivantes, à travers les résistances 52 à 56, 72 à 76 et 82 à 86, tandis que les condensateurs 92 à 96 sont reliés en parallèle aux ré- sistances 72 à 76. Dans certaines conditions et comme on l'appliquera plus loin, il peut titre désirable de relier la grille de chacune des valves électriques 11 à 16 à la plaqua d'une valve qui ne soit pas la valve suivant immédiatement la première. par exemple, la grille'de commando de la valve 11 pout être reliée par la résistance 81 à la plaque de la valve 14, tandis que les grilles de com- mande des valves 12 à 16 pouvait être reliées pareillement, à travers les résis- talcos 82 et 86, aux plaques des valves diamétralement opposées.
Dans l'explication qui sera donnée du fonctionnement, on doit ro- marquer que, lorsque le circuit 8 à courant continu est désexcité, une tension négative de polarisation est appliquée aux grilles des valves 11 à 16, au moyen de la batterie de polarisation négative 17 et du dispositif potentiométrique 18- 19. Cette polarisation négative apparaît entre les barres omnibus 27 et 28, et est appliquée sur la grille de la valve 11, par exemple à travers les résistan- ces 51 et 61.
Quand le circuit 8 est sous tension, du courant traverse la ré- sistance 9, la réactance 10, l'enroulement de phase B, la résistance 22, la ré- sistance 61 et la capacité 91, le circuit étant complété par le potentiomètre 18-19 et la barre omnibus 28. Le potentiel terminal de la capacité 91 par suite de la charge raqua par ce condensateur du circuit ci-dessus défini, ost de sons opposé au potentiel do grille négatif dérivé de la batterie 17, de sorte que, lorsque la capacité 91 se charge à un potontiol pratiquement égal et opposé à celui de la batterie 17, la grille de la valve 11 soit pratiquement au môme po- tentiel que sacathode, et il en résulte que la valve déviant conductrice.
Pa- reillement, après un certain tanps, chacune des autres valves devient conductri- ce, et si on suppose que la valve électrique 11 est la première conductrice et
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que la valve 12 est la suivante, on pourra expliquer comme suit le fonctionne- ment du système :
Quand le tube 11 devient conducteur, le potentiel d'anode tombe pratiquement à zéro, celui de la grille du tube 16 (qui est reliée à l'anode du tube 11 à travers les résistances 56 et 66) diminue de même façon, la capacité 96 se déchargeant à travers la résistance 76, et la polarisation négative tirée de la batterie 17 l'emportant, pour maintenir la valve 16 cond@ctrice. En môme tanps, une des bornes de la capacité 31 est maintenue pratiquement au potentiel zéro, tandis que l'autre est pratiquement au potentiel de la ligne: ce qui fait que cette capacité se décharge approximativement au potentiel de la ligne.
Quand le tube 12 devient conducteur, la capacité 31 est directe- ment court-circuitée à travers les tubes 11 et 12, et il en résulte que le cou- rant dans le tube est immédiatement interrompu. En même temps, la tension d'a- node du tube 12 tombe pratiquement à zéro, et la tiglon de la grille du tube 11 tombe corrélativement, de manière que la .polarisation négative de la batterie 17 maintient le tube 11 non conducteur. De m'ème manière, le courant est transmis successivement entre les différentes tubes 12 à 16 Inclusivement.
Aussitôt que le courant est coupé dans le tube 11, sa tension d'a node commence à monter, le taux d'augmentation du potentiel dépendant de la va- leur de la résistance 9 et des capacités 31 et 36 auxquelles l'anode est reliée directement* Comme la tension d'anode du tube 11 s'élève, la capacité 96 se charge lanternant à travers la résistance 66 et, peu avares , la valve 15 devient conductrice. La capacité 96 se charge à une tension suffisante pour lui permet- tre de surmonter la polarisation négative de la batterie 17, de sorte que le tu- be 16 devient de nouveau conducteur.
La fréquence à laquelle le courant est transmis antre les diffé- rente tubes dépend évidemment des constantes des divers éléments du circuit, et on a trouvé qu'elle peut être le plus aisément déterminée par un choix appro- prié des condensateurs 91 à 96 inclusivement, mais on peut aussi la faire varier dans de larges limites en agissant sur la valeur de la résistance 9.
Alors qu'aucun circuit de charge n'a été représenté pour assurer la simplicité des figures, il est évident qu'un courant périodique aexaphasé peut être obtenu au moyen d'enroulements secondaires associés avec les enroulements de phases A à F inclusivement, au qu'une tension périodique peut être obtenue en reliant la circuit de charge directement aux bornes de ces enroulements, aux résistances 21 et 26.
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Four cortaines applications, on peut trouver la possibilité d'o- mottre los enroulements de panses A à F et les résistances 21 à 26. Par exem- pls, dans le cas où on désire un débit de puissance considérable, on peut de préfrence omettre les résiatances 21 à 26; dais le cas où l'appareil doit u- niquement servir d'oscillateur principal de commanda pour entraîner un convoi tisseur de grande puissance, on peut avantagousement omattre les enroulements de phases A à F.
Dans l'expose ci-dessus, on n'apas tenu compte des connexions entre les grilles dos différents tubes, les anodos des tubes diamétralement opposés et los capacités 41 à 46, et on a supposé qu'un seul tube était con- ducteur à un moment donné. Avec la grille du tube 11 reliée, par exemple à la plaque du tube 14, à travers la résistance 81, los résistances 61 et 81 com- portant effectivement un potentiomètre branché Entre les plaques des tubes 12 et 14, avec le résultat que la moyenne du potentiel de ces deux tubes est appliquée sur la grille de la valve 11, Puisque le potentiel de la plaque du tube/est intermédiaire à ceux de la plaque du tube 16 (qui vient d'être ren- du non conducteur) et de la plaque du tube 12, qui est la tube suivant qui doit devenir conducteur après la valve 11,
il s'ensuit que le potentiel (le grille du tube 11 sera réduit d'une quantité moindre qu'il ne l'aurait été s'il avait été relié seulement à la plaque du tube 12.
Si, avec ces connexions, on suppose par exemple que le tube 12 devienne ensuite conducteur, la capacité 31 agit comme ci-dessus pour couper momentanément le courant dans le tube 11; mais, comme cette grille est encore positive, le courant repart immédiatement dans le tube, de sorte que le cou- rant passe simultanément dans los tubes 11 et 12.
De même façon, lorsque le tube 15 devient conducteur, le courant dans les tubes 11 et 12 est momentané- ment interrompu, mais reprend immédiatement' Quand le tube 14 devient conduc- tour, le courant est momentanément interrompu dans les tubes 11, 12 et 13, mais la tension de grille du tube 11 est cette fois-ci assez réduite pour maintenir la tube non conducteur, de sorte que le courant ne se réamorce pas, puisque les anodes des tubes 12 et 14 ont toiles deux un potentiel pratique- ment nul. Avec ces connexions, le courant passe simultanément dans trois des tubes. Il est évident qu'en reliant la grille de chacun des tubes aux anodes de tubes appropriés, le circuit peut fonctionner avec un. nombre quiconque de tubes inférieur au nombre total, étant simultanément conducteurs.
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Quand deux ou plusieurs tubes sont simultanément conducteurs, à mesure que les tubes successifs sont rendus conducteurs et coupent momenta- nément le courant dans les autres tubes qui sont conducteurs, les tensions de plaque de'chacun des autres tubes qui restent non conducteurs, sont ausi ré- duites momentanément par suite de l'accouplement capacitif entre ces plaques, à travers les diverses capacités 31 à 36. Comme les accouplements capacitifs entre un tube donné et chacul des autres tubes sont inégaux, les tensions anodiques de ces autres tubes sont réduites inégalement, à mesure que chaque tube non conducteur est rendu conducteur, et on a trouvé que la tension de plaque du tube suivant qui doit devenir conducteur, est souvent réduite à une valeur suffisante pour compromettre le bon fonctionnement des appareils.
Pour remédier à cet inconvénient, on a interposé les capacités 41 à 46 entre les points neutres des enroulements de phases A à F et les anodes des différents tubes 11 à 16. Ces capacités 41 à 46 tendent à égaliser les connexions de ca- pacité entre chacun des tubes et chacun des divers autres tubes, et à amé- liorer le fonctionnement de l'appareil.
Dans la Fig.2, on a représenté une variante de l'invention des- tinée à la production des courants diphasés : cette disposition qui exige deux tubes pour chaque phase convient particulièrement pbur les sy@@tèmes dé- bitant de grandes puissances à une fréquence constante et n'exigeant pas l' excitation polyphaséedes grilles, lorsqu'il n'est pas pratiqua de la faire.
Cet appareil comporte en effet deux "inverters" monaphasés du type parallèle, en dérivation sur un circuit à courant continu 8, à travers un enroulement 101 qui peut être par exemple un transformateur intermédiaire.
L"inverter"X comporte un enrotlement inducteur 102 pourvu d'un point central électrique relié au circuit à courant continu 8, à travers l'enroulement inductif 101, et d'une paire de bornes extérieures reliées au circuit à courant continu négatif, à travurs les tubes 103 et 104. Une capaci- té 105 est interposée entre les bornes extérieures de l'enroulement inductif 102. L'"inventer" Y comporte un enroulement inductif relié de même façon, ainsi que des tubes 123 et 124 et la capacité 125. Les tubes 103, 104, 123 et 124 sont de préférence du type à vapeur.
Comme dans le dispositif décrit, la grille de chaque tube est reliée au point central d'un potentiomètre excité entre l'anode et la cathode du tube suivant dans l'ordre dans lequel les tubes deviennent conducteurs.
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Le circuit de grille de chaque tube comporte une polarisation négative, comme
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préoédemiaont tirée de la batterie 17 et d'un potentiomètre 18-19- Par exemple la grille du tube 103 est reliée au point central du potentiomètre comportant les résistances 106-107 branchées entre la plaque du tube 123 et la barre om- nibus de grille 27 qui, à son tour, est reliée à la barre omnibus de cathode 28, à travers le potentiomètre 18-19.De même, la grille du tube 104 est reliée à travers le potentiomètre comportant les résistances 108 et 109, à la plaque du tube 124.
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Coome dl:a1.s l'appareil décrit ci-dessus, los résistances 108 et 109 sont en parallèle avec les capacités 110 et 111 respectivement. Les gril- les des tubes 123 et 124 sont reliées do mémo aux plaques des tubas 103 et 10L à travers les résistances 126-129, et les capacités 130 et 131 en parallèle avec les résistances 127-129. Un circuit diphasé peut être associé aux enrou-
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lements inductifs 10z et 122 de charge diphasée.
La foilctioriioiiient de l'appareil de la Fi;.2 est très analogue à celui de l'appareil do la J!'i;.l, les tubes devenant conducteurs suivant l'or- dre lU -123, 10il-124. Comme chacun des tubes dovi.ant conducteurs et que sa tension de plaque tombs pratiquement à zéro, la grille du tube suivant est rendue négative, et par conséquent rend la valve non conductrice, jusqu'à ce que sa capacité de grille, associée à la grille, se charge à ute tension po- sitive suffisante, partir do l'anode du tube suivant, pour surmonter la po- larisation négative de grille et rendre à nouveau le tube conducteur.
La Fig.3 représente une extension des dispositifs représentés Fig.2 et convenant pour convertir du courant continu en courant triphasé' Les grillas dos tubas sont reliai aux plaques do tubes appropriés, au moyen
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de tra.usfunnatours de grilles (remplaçant avantageusement les couplages d'im- pédance des fig1 et 2). L'appareil de la Fig.3 comporte trois Ilinverters" L, ici et N monophasés du t;,po parallèle, reliés aux bornes du circuit à cou- rant continu 8 ÎL travors une réactance 10 et los enroulainmts inductifs 140, li*1 et 142 qui comportent de préférenoe mi transformateur interphases.
1T"invertar" L comporte un enroulement inductif 150 pourvu d'un point central électrique relié à la ligne à courant continu positif 8, à tra- vers l'enroulement inductif 142, et avec une paire de bornes extérieures re- liées au négatif de la ligne à courant continu, àhtravers les tubes 161'et 152. Une capacité 153 est reliée entre les bornes extérieures du tube 150,
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pour commuter le courant entre les tubes. Le circuit de grille des tubes Ibl et 152 comporte les moitiés opposées de l'enroulement secondaire du transfor- mateur de grille 154, une résistance 156 de limitation de courant et une ten- sion de polarisation négative tirée du potentiomètre 18-19. Le primaire du transformateur de grilla 154 est branché entre les plaques des tubes de l"'in- verter" N.
De même, l'"inverter" M comporta un enroulement inductif 160 , des tubes 161 et 162 et une capacité 163, tandis que les circuits de grille des tubes 161 et 162 comportent des moitiés opposées du secondaire du transfor mateur de grille 164, une résistance 165 de limitation de courent et une dé- rivation négative tirée du potentiomètre 18-19. Le primaire du transformateur de grille 164 est branché entre les plaques des tubes 161 et 162 de 1"'inver- ter"L.
De même, l'"inverter" N comporte un enroulement iductif 170, des tubes 171 et 172 et une capacité 1731 et les circuits de grilles des tubes
171 et 172 comportent des moitiés opposées du secondaire du transformateur de grille 174, une résistance 175 limitant le courant et une polarisation néga- tive tirée du potentiomètre 18-19. Comme dans les dispositions ci-dessus, les tubes sont de préférence à vapeur. Les enroulements inductifs 150. 160 et 170 constituent de préférence les primaires des transformateurs de puissance 156, 166 et 176.
On peut se représenter comme suit le fonctionnement de l'appareil de la Fig.3, qui est un peu différent de celui des Fig.l et 2. On supposera que les tubes 151w 162 et 171 sont d'abord conducteurs et que la plaque du tube 172 atteint d'abord sa tension positive maximum. A la grille du tube 162 est appliqué, au moyen du transformateur de grille 154, un potentiel positif proportionnel destiné à surmonter la polarisation négative du potentiomètre 18-19, et à faire que ce tube soit le premier à devenir conducteur. La capa- cité 153 transfère alors le courant dans l'"inverter" L, à partir du tube 151 vers le tube 152.
Lorsque le tube 151 devient non conducteur, la capacité 153 se charge graduellement et le potentiel de plaque du tube 151 s'élève progre& sivement à une valeur atteignant pratiquement deux fois la tension du circuit à courant continu 8. Quand la plaque du tube 151 atteint à peu près son maxi- mum de tension, un potentiel positif correspondant est appliqué, au moyen du transformateur de grille 164, sur la grille du tube 161, qui est suffisante pour surmonter la polsisation négative tirée du potentiomètre 18-19 et ren- dre le tube 161 conducteur- La capacité 163 transfère maintenant le courant
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de l'"invertsr" à de la valve 162 à la valve 161, et ce transfert de courant antre les tubes a pour effet ,après un intervalle de temps déterminé, d'appli quer -un potentiel positif sur la grille du tube 172,
do sorte que la capacité 173 transfère le courant du tube 171 au tuba 172. Cette inversion du courant dans les "inverters" L, Il et N, continua indéfiniment suivant le même cycle.
Avec les dispositions de la Fig,3, les courants alternatifs pas- sant dans les enroulements inducteurs 150, 160 et 170 sont décalés de 60 degi électriques, c'est-à-dire que le courant, dans chaque "inverter" ,n'est in- versé qu'après l'inversion du courant dans chacun des autres "inverters".
In- versement, les connexions du secondaire du transformateur 166 permettent d' envoyer néanmoins le courant alternatif au circuit do charge,
Lien qu'oh ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisa- tien de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiterces for- mes particulières données simplement à, titro d'exemple et sans aucun caractè- re restrictif, et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même prin- cipe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme olles dans le cadre du présent brevet.
RESUMA
Perfectionnements apportés aux ensembles constitués par plusieurs dispositifs à décharge destinés à fonctionner en convertisseurs de courant continu en courant alternatif.
Moyens permettant d'obtenir des courants polyphasés à l'aide de systèmes dits "inverters" du type parallèle ou ne comportant qu'une seule valve par phase.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.