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9ERFECTIOIQI&1M3W8 AUX COIN.3RTISS:2URS À VALVES MULTIPLES. -
La présente invention est relative aux circuits des convertis- seurs comportant l'application de valves à vapeur métallique ionisée. Dans les ensembles de ce genre destinés, par exemple, à transformer du courant continu en courant alternatif et constitués par des circuits à des tensions et des fré- quences différentes, il est avantageux de faire pppel à des valves à ionisation qui peuvent supporter des intensités considérables.
Lorsqu'il s'agit de puissances élevées, il est parfois néces- saire de mettre en parallèle plusieurs valves deçà genre et, dans ce cas, il faut évidemment prendre des mesures pour assurer une répartition convenable du @
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courant parmi les valves reliées en parallèle, conformément à leurs puissances respectives. Lorsque les différentes valves laissent périodiquement passer le courant, comme c'est généralement le cas, la condition principale à satisfaire est la simultanéité du commencement de la période de la conductibilité des dif- férentes valves.
Il a été proposé d'introduire des impédances directement en série avec le circuit anode-cathode de chacune des valves. Les propriétés ré- gulatrices caractérisant ces impédances tendent alors à établir une réparti- tion égale du courant parmi les valves. Mais lorsque l'une des valves commence à conduire le courant, les tensions aux bornes des autres valves sont réduites dans une proportion notable, de sorte que cette méthode ne peut pas donner une solution tout à fait satisfaisante du problème.
Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et de fournir des moyens permettant de réaliser une répartition correcte du courant entre plusieurs valves reliées en parallèle, répartition qui correspond aux puissances respectives de chacune d'elles.
Conformément à la présenteninvention, on met en parallèle un nombre quelconque de valves munies de grilles, ces dernières étant excitées pour établir simultanément lanconductibilité dans chacune des valves. En vue d'éditer l'établissement du courant dans l'une des valves et la réduction ré- sultante de la tension aux bornes de toutes les autres, réduction qui peut em- pêcher leur amorçage, on fait appel à des moyens qui agissent sur les grilles des autres valves pour activer l'amorçage de celles qui ne s'amorcent pas.
par exemple, on peut faire appel à des réactances connues insé- rées dans la circuit anode-cathode de chacune des valves, de façon à ce que ces réactances ou des enroulements auxiliaires couplés magnétiquement à elles, agis- sent sur le fonctionnement des circuits de grille des autres valves, de sorte que l'amorçage du courant dans l'une des valves fournit aux autres des impulsion positives agissant sur leur grille et facilitant ainsi leur amorçage.
Les figures jointes représentent, à titre d'exemple et d'une fa- çon none limitative, plusieurs formes de réalisation de l'invention.
La figure 1 indique l'application des moyens à un redresseur mo- nophasé.
La figure 2 est une variante de la Fig.l.
La Fig.3 représente l'application de l'invention à un redresseur @
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poly-anodique ayant une seule cathode.
Les Fig.4 et 5 indiquent schématiquement la disposition des réac- tances représentées Fig.3.
La figure 1 représente schématiquement un système redresseur transformant le courant monophasé du circuit 10 en courant continu du circuit 11 Il est à noter que la présente invention est aussi bien applicable aux redres- seurs qu'aux alterneurs effectuant la transformation dans le sens inverse. Le transformateur 12 comporte un enroulement 13 relié au circuit 10 et un enroule- ment 14 à point neutre dont les bornes extérieures sont reliées à un pôle du circuit à courant continu 11 à travers les groupes de valves électriques 15-16" 17 et 18-19-20 qui sont de préférence à ionisation gazeuse et à commande par grille.
Entre les cathodes des valves 15 à 20 et la partie inférieure du circuit à courant continu 11, on dispose des enroulements réactifs 21 à 26. Pour commander l'énergie transmise entre les circuits 10 et 11, on relie les grilles des valves 15 à 20 à leurs cathodes respectives à travers les résistances limi- tatrices 27 et les moitiés opposées de l'enroulement secondaire du transforma- teur de grille 28. Ce circuit passe à travers les différents enroulements réac- tifs 21 à 26.
L'enroulement primaire du transformateur de grille 28 peut être alimenté par une source appropriée de courant alternatif ayant la fréquence dé- sirée, et lorsque le circuit 10 comporte une source indépendante de force élec- tro-motrice, comme c'est le cas quand il agit en redresseur, 1'enroulement pri- maire du transformateur 28 peut être alimenté à travers un régulateur de phase 29 et un circuit à phase artificielle 80, comme le représente la figure.
Il est facile de comprendre le fonctionnement de ce système en redresseur ou en altemeur. On peut l'exposer par exemple de la façon suivante: on admettra que le système fonctionne en redresseur et que la borne de gauche de l'enroulement 14 soit positive, de sorte que le courant tend à traverser les val ves 15,16 et 17. Si le potentiel de grille fourni au transformateur 28 rend les grilles des valves 15,16 et 17 positives, en vue de les rendre conductrices simultanément, le courant traverse une ou plusieurs de cas valves.
On a-dmettra que la valve 15, par exemple, commence à laisser pas- ser le courant avant les valves 16 et 17, de sorte que le potentiel aux bornes des valves 16 et 17 diminue fortement. Mais en même temps une grande partie de
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la tension d'alimentation apparaît pendant un temps très court aux bornes de la réactance 21, et cette tension est fournie à la grille de la valve 16 à tra- vers le circuit comportant l'espace grille-cathode de la valve 15, les deux ré- sistances limitatrices 27 qui relient ensemble les grilles des valvos 15 et 16, l'espace grille--cathode de la valve 16 et la réactance 22. La même tension est appliquée à la grille de la valve 17 à travers un circuit similaire.
En d'autres tonnes, chacune des valves connectées en parallèle commence à conduire le courant, car la tension aux bornes de la première réac- tance fournit une impulsion positive aux grilles des valves qui ne conduisent passât cette impulsion se produit pratiquement d'une façon instantanée. Les im- pulsions positives ainsi réalisées facilitent l'amorçage des valves qui sont restées en retard et les amorcent presqu'instantanément.
Au cours d'expériences, la Société demanderesse a constaté que ce moyen permettait d'assurer l'allumage simultané an faisant appel à des réac- tances relativement faibles, disposées en série avec les différentes valves, et de réaliser une répartition pratiquement égale de l'intensité entre les valves connectées en parallèle, ou la distribution conforme à leurs puissances respec- tives. Il va de soi que cette disposition est applicable à n'importe quelnombre de valves connectées en parallèle.
Le système de la Fig.2 est analogue à celui de la Fig.l ,sauf une modification dans le circuit de grille : les résistances de grille 27 sont in sér@ées dans les connexions allant à la cathode, au lieu d'être disposées, com- me dans la figure 1, dans la connexion allant au transformateur. Dans cette dis position, les grilles sont directement reliées ensemble. Les résistances de grille ne sont pas introduites dans le circuit des réactances 21 à 26 imposant les surtensions transitoires aux grilles des valves qui tardant à s'amorcer.
Si par exemple la valve 15 s'amorce d'abord, de sorte que sa grille eat reliée à sa cathode à travers la vapeur ionisée, la tension aux bornes de la réactance 21 est fournie directement à l'espace entre la grille et la cathode de la valve 16 par exemple à travers le circuit grille-cathode de la valve 15, le circuit gril- le-cathode de la valve 16 et la réactance 22.
Dans cette figure, le transformateur de grille 26 est représenté comme ayant deux enroulements secondaires indépendantes destinés à alimenter les grilles des valves 15-16-17 et 18-19-20:. Si on le désire, les deux bornes
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inférieures de ces enroulements peuvent être reliées ensemble pour former , comme dans la fig.l, un point milieu; avec une telle connexion, le courant de déionisation des valves électriques peut traverser directement, en partant du secondaire du transformateur 28, le circuit grille-cathode de deux groupes de valves et les enroulements réactifs 21 à,26, sans traverser les résistances 27.
Cette disposition peut être avantageuse lorsque l'appareil fonctionne en alter- neur.
La Fig.3 est une modification de la Fig.l adaptée pour le cas d'un redresseur à plusieurs anodes et à une seule cathode à mercure. Dans cet- te figure, les extrémités de l'enroulement 14 du transformateur 12 sont reliées au pôle inférieur du circuit à courant continu 11 à travers les anodes 32 à 37 du redresseur à mercure 31. Les conducteurs anodiques comportent les enroule- ments inductifs 38 à 43. Les grilles des différent anodes 32 à 37 sont alimen- tées par un transformateur de grille analogue à celui des figures précédentes.
Les enroulements 38 à 43 sont couplés inductivement aux enroulements auxiliaires 44 à 49, et les bornes correspondantes de ces enroulements auxiliaires sont re- liées aux grilles associées avec les anodes correspondantes, tandis que leurs autres bornes constituent des points neutres.
Le fonctionnement de cet ensemble est analogue à celui des Fig.l et 2: si l'une des anodes connectées en parallèle (par exemple l'anode 32) s'a- morce d'abord, le courant augmente dans 1'enroulement inductif 38 et induit une tension dans l'enroulement auxiliaire 44 qui fournit un potentiel à la grille de l'anode 33 à travers l'enroulement auxiliaire 45 et les deux résistances li- mitatrices 27 reliant les grilles de ces deux anodes. D'une façon analogue, une tension positive est fournie à la grille de l'anode 34, de sorte que chacune des anodes 32, 33 et 34 s'amorce presqu'instantanément.
Dans la disposition de la Fig.4, les enroulements 38, 39 et 40 et les enroulements auxiliaires correspondants 44, 45 et 46 sont disposés sur les trois noyaux du système magnétique 50. Les connexions sont telles que, lors- que le courant traverse simultanément les bobines 38, 39 et 40, les force magné- tomotrices s'annulent mutuellement et le noyau 50 n'est pas aimanté.Dans ces conditions, aucune tension n'est induite dans les enroulements 44,45 et 46.
Si l'un ou plusieurs des enroulements 38, 39 et 40 se trouvent désexcités, par suite du manque d'amorçage de la valve correspondante, il s'éta
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blit un flux dans la partie correspondante du circuit magnétique 50, et la ten- -sion induite dans l'enroulement correspondant fournit une impulsion positive à la grille de la valve qui est restée inactive. Si on le désire, on peut dispo- ser des enroulements tertiaires 51, 52 et 53 connectés en série et montés sur las différentes branches du circuit magnétique, en vue d'améliorer le couplage magnétique des différents enroulements actifs.
Dans la variante représentée Fig.5, les différants enroulements principaux 38,39 et 40 et les enroulements auxiliaires 44,45 et 46 sont chacun divisés en deux parties et disposés sur des branchas différentes de l'armature magnétique 50, comme le représente la figure, en vue d'améliorer le couplage magnétique entre elles. A tous les autres points de vue, le fonctionnement est analogue à celui de la Fig.4.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisa- tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère res- trictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et marne objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
-:- R E S U N E :-: perfectionnements apportés aux convertisseurs électriques compor- tant des valves multiples, couplées en parallèle en vue d'augmenter l'intensité du courant qui les traverse.
Moyens permettant d'assurer l'Amorçage simultané des valves dis- posées en parallèle, à l'aide de réactances disposées de façon à ce que l'éta- blissement du courant dans l'une d'elles produit une surtension positive sur les grilles de toutes les autres valves du groupe.
Moyens réalisant le couplage magnétique entre les réactances in- diquées plus haut.
Application de l'invention aux redresseurs, aux alterneurs, aux changeurs de fréquence, etc...
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9ERFECTIOIQI & 1M3W8 AT CORNER.3RTISS: 2URS WITH MULTIPLE VALVES. -
The present invention relates to circuits of converters comprising the application of valves to ionized metal vapor. In assemblies of this kind intended, for example, to transform direct current into alternating current and constituted by circuits at different voltages and frequencies, it is advantageous to make use of ionization valves which can withstand currents. considerable.
When it comes to high powers, it is sometimes necessary to put several valves of this kind in parallel and, in this case, it is obviously necessary to take measures to ensure a suitable distribution of the @
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current among the valves connected in parallel, in accordance with their respective powers. When the different valves periodically let current flow, as is generally the case, the main condition to be satisfied is the simultaneity of the beginning of the period of conductivity of the different valves.
It has been proposed to introduce impedances directly in series with the anode-cathode circuit of each of the valves. The regulatory properties characterizing these impedances then tend to establish an equal distribution of the current among the valves. But when one of the valves begins to conduct current, the voltages across the other valves are reduced in a noticeable proportion, so that this method cannot give a completely satisfactory solution to the problem.
The aim of the present invention is to avoid these drawbacks and to provide means making it possible to achieve a correct distribution of the current between several valves connected in parallel, a distribution which corresponds to the respective powers of each of them.
In accordance with the present invention, any number of valves provided with grids are placed in parallel, the latter being energized to simultaneously establish the conductivity in each of the valves. In order to edit the establishment of the current in one of the valves and the resulting reduction in the voltage across all the others, a reduction which may prevent their initiation, means are used which act on the grids of the other valves to activate the priming of those which do not prime.
for example, one can use known reactances inserted in the anode-cathode circuit of each of the valves, so that these reactances or auxiliary windings magnetically coupled to them, act on the operation of the circuits of the valve. grid of the other valves, so that the initiation of the current in one of the valves provides the others with positive impulses acting on their grid and thus facilitating their initiation.
The accompanying figures show, by way of example and in a non-limiting manner, several embodiments of the invention.
FIG. 1 indicates the application of the means to a single-phase rectifier.
Figure 2 is a variant of Fig.l.
Fig. 3 represents the application of the invention to a rectifier @
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poly-anode having a single cathode.
Figures 4 and 5 show schematically the arrangement of the reactors shown in Figure 3.
FIG. 1 schematically represents a rectifier system transforming the single-phase current of circuit 10 into direct current of circuit 11. It should be noted that the present invention is equally applicable to rectifiers as to alternators carrying out the transformation in the opposite direction. The transformer 12 has a winding 13 connected to circuit 10 and a neutral point winding 14, the outer terminals of which are connected to a pole of the direct current circuit 11 through the groups of electric valves 15-16 "17 and 18- 19-20 which are preferably gas ionized and gate controlled.
Between the cathodes of valves 15 to 20 and the lower part of direct current circuit 11, there are reactive windings 21 to 26. To control the energy transmitted between circuits 10 and 11, the gates of valves 15 to 20 are connected. to their respective cathodes through the limiting resistors 27 and the opposing halves of the secondary winding of the gate transformer 28. This circuit passes through the various reactive windings 21 to 26.
The primary winding of gate transformer 28 may be supplied by an appropriate source of alternating current having the desired frequency, and when circuit 10 has an independent source of electric motive force, as is the case when it acts as a rectifier, the primary winding of the transformer 28 can be fed through a phase regulator 29 and an artificial phase circuit 80, as shown in the figure.
It is easy to understand how this system works as a rectifier or an alternator. It can be explained, for example, as follows: it will be assumed that the system operates as a rectifier and that the left terminal of the winding 14 is positive, so that the current tends to flow through the valves 15, 16 and 17 If the gate potential supplied to transformer 28 makes the gates of valves 15, 16 and 17 positive, with a view to making them conductive simultaneously, current flows through one or more of the valves.
It will be argued that valve 15, for example, begins to let current flow before valves 16 and 17, so that the potential across valves 16 and 17 drops sharply. But at the same time a large part of
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the supply voltage appears for a very short time at the terminals of the reactance 21, and this voltage is supplied to the gate of the valve 16 through the circuit comprising the gate-cathode space of the valve 15, the two Limiting resistors 27 which connect together the gates of the valves 15 and 16, the gate-cathode space of the valve 16 and the reactance 22. The same voltage is applied to the gate of the valve 17 through a similar circuit.
In other words, each of the valves connected in parallel begins to conduct the current, because the voltage across the first reactor provides a positive impulse to the gates of the valves which do not conduct this impulse. instant. The positive pulses thus produced facilitate the priming of the valves which have remained late and prime them almost instantaneously.
In the course of experiments, the Applicant Company has observed that this means made it possible to ensure simultaneous ignition using relatively weak reactors, arranged in series with the various valves, and to achieve a practically equal distribution of the current between the valves connected in parallel, or the distribution according to their respective powers. It goes without saying that this arrangement is applicable to any number of valves connected in parallel.
The system of Fig. 2 is similar to that of Fig. 1, except for a modification in the grid circuit: the grid resistors 27 are inserted in the connections going to the cathode, instead of being arranged , as in figure 1, in the connection going to the transformer. In this position, the gates are directly connected together. The grid resistors are not introduced into the circuit of reactors 21 to 26 imposing transient overvoltages on the gates of the valves which are slow to start.
If, for example, valve 15 is primed first, so that its grid is connected to its cathode through ionized vapor, the voltage across reactance 21 is supplied directly to the space between the grid and the cathode. valve 16, for example through the grid-cathode circuit of valve 15, the grill-cathode circuit of valve 16 and reactance 22.
In this figure, the gate transformer 26 is shown as having two independent secondary windings intended to supply the gates of the valves 15-16-17 and 18-19-20 :. If desired, the two terminals
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lower of these windings can be connected together to form, as in fig.l, a midpoint; with such a connection, the deionization current of the electric valves can pass directly, starting from the secondary of the transformer 28, the grid-cathode circuit of two groups of valves and the reactive windings 21 to, 26, without passing through the resistors 27.
This arrangement can be advantageous when the apparatus operates as an alternator.
Fig.3 is a modification of Fig.l adapted for the case of a rectifier with several anodes and a single mercury cathode. In this figure, the ends of the winding 14 of the transformer 12 are connected to the lower pole of the direct current circuit 11 through the anodes 32 to 37 of the mercury rectifier 31. The anode conductors have the inductive windings 38 to 43. The grids of the different anodes 32 to 37 are supplied by a grid transformer similar to that of the preceding figures.
The windings 38 to 43 are inductively coupled to the auxiliary windings 44 to 49, and the corresponding terminals of these auxiliary windings are connected to the grids associated with the corresponding anodes, while their other terminals constitute neutral points.
The operation of this assembly is analogous to that of Figs. 1 and 2: if one of the anodes connected in parallel (for example anode 32) starts up first, the current increases in the inductive winding. 38 and induces a voltage in the auxiliary winding 44 which supplies a potential to the gate of the anode 33 through the auxiliary winding 45 and the two limiting resistors 27 connecting the gates of these two anodes. Similarly, a positive voltage is supplied to the grid of anode 34 so that each of anodes 32, 33 and 34 ignites almost instantaneously.
In the arrangement of Fig. 4, the windings 38, 39 and 40 and the corresponding auxiliary windings 44, 45 and 46 are arranged on the three cores of the magnetic system 50. The connections are such that, when current flows simultaneously through coils 38, 39 and 40, the magnetomotive forces cancel each other out and the core 50 is not magnetized. Under these conditions, no voltage is induced in the windings 44, 45 and 46.
If one or more of the windings 38, 39 and 40 are de-energized, due to the lack of priming of the corresponding valve, it is
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a flux in the corresponding part of the magnetic circuit 50, and the voltage induced in the corresponding winding provides a positive pulse to the gate of the valve which has remained inactive. If desired, tertiary windings 51, 52 and 53 can be arranged, connected in series and mounted on the various branches of the magnetic circuit, with a view to improving the magnetic coupling of the various active windings.
In the variant shown in Fig. 5, the different main windings 38, 39 and 40 and the auxiliary windings 44, 45 and 46 are each divided into two parts and arranged on different branches of the magnetic armature 50, as shown in figure , in order to improve the magnetic coupling between them. From all other points of view, the operation is similar to that of Fig. 4.
Although several embodiments of the invention have been represented and described, it is obvious that we do not wish to be limited to these particular forms, given simply by way of example and without any restrictive character, and that consequently all the variants having the same principle and subject matter as the arrangements indicated above, would come within the scope of the invention as they did.
-: - R E S U N E: -: improvements made to electric converters comprising multiple valves, coupled in parallel in order to increase the intensity of the current flowing through them.
Means making it possible to ensure the simultaneous priming of the valves arranged in parallel, by means of reactors arranged so that the establishment of the current in one of them produces a positive overvoltage on the gates of all other valves in the group.
Means carrying out the magnetic coupling between the reactances indicated above.
Application of the invention to rectifiers, alternators, frequency changers, etc.